Práctica N 05: BOMBAS
1. Intro Introdu ducc cció ión: n: El trans transpor porte te de fluid fluidos os es una operac operació ión n unitar unitaria ia de gran gran impor importan tancia cia dentr dentro o de los proces procesos os indust industria riales les,, es neces necesari ario o famili familiari arizar zarse se con el funcio funciona namie miento nto,, selecc selecció ión, n, elementos constructivos y problemas operativos de los equipo de transporte. Existen 6 formas para transportar un fluido a través de un ducto, las cuales son por: Fuerza centrfuga. !esplazamiento volumétrico. !esplazamiento "mpulso mec#nico. $ransferencia de momentum por otro fluido. $ransferencia electromec#nica Fuerza electromec#nica %ravedad.
2. Obje Objeti tiv vos: os: • • • • •
!eterminar la carga total de la bomba. &allar la potencia de la bomba. Encontrar el rendimiento de la bomba. 'alcular el '()* del sistema. %raficar las curvas caractersticas. caractersticas.
3. Fundam Fundament ento o teóric teórico: o: +na bomba es una m#quina que transforma energa mec#nica en energa idr#ulica, la cual es entregada a un lquido para que éste presente presente una mayor presión a la salida de la misma y pueda ser transportado asta un punto deseado. El motor de la bomba transforma energa eléctrica en energa mec#nica. En la industria qumica se traba-a con una gran varied variedad ad de lquid lquidos os con propi propieda edade des s fsic fsicas as y qumic qumicas as difer diferen entes tes,, al igual igual que que las condiciones de temperaturas y presión por lo tanto, a sido necesario construir diferentes tipos de bombas dependiendo de las condiciones de utilización. Entre estos tipos de bombas se distinguen: las alternativas o de pistón, las rotativas o de engrana-es y las centrfugas siendo estas /ltimas las m#s utilizadas, en especial, por su ba-o costo. +na bomba centrfuga est# constituida, principalmente, por un rodete con #labes, que impulsan al lquido, alo-ado alo-ado en una una carcasa. El rodete o impulsor impulsor est# fi-ado a un e-e que que gira, mientras que la carcasa se mantiene fi-a. El lquido entra por la tubera de succión, en donde se tiene la menor presión presión y sale por la tubera de descarga descarga a una mayor presión. En la figura se representa un corte de una bomba centrfuga centrfuga con impulsor cerrado. cerrado.
Ing. Ancelmo Castillo
Laboratorio de Operaciones Unitarias
Práctica N 05: BOMBAS
Bombas centrífugas. (on el tipo de bombas que se utilizan con mayor frecuencia en la industria qumica para el transporte de lquidos, como son materias primas, subproductos, productos intermedios, servicios auxiliares, productos terminados etc. (e pueden utilizar para un intervalo muy amplio de gastos desde 0 a 1 l2min asta 033,333 l2min. 4dem#s de lo anterior, se tienen las venta-as de tener ba-o costo de operación y de mantenimiento, ocupan poco espacio y generan ba-os niveles de ruido, consisten en un impulsor y una carcasa, el impulsor consta de una serie de aletas en forma radial, de diversas formas y curvaturas, el cual gira dentro de la carcasa. 'uando el impulsor empieza a rotar, provee energa al fluido por medio de las aletas, provocando que la presión como la velocidad se incremente a medida que el fluido avanza del centro acia la periferia. El fluido sale del impulsor acia el permetro de la carcasa, la cual est# dise5ada para que la velocidad del mismo vaya disminuyendo aumentando el #rea de flu-o7 a medida que se aproxima a la descarga de la bomba. !e esta manera, al reducirse la velocidad, aumenta la presión de descarga.
Ing. Ancelmo Castillo
Laboratorio de Operaciones Unitarias
Práctica N 05: BOMBAS
Sistema de bombeo: 8omba Elementos transportadores accesorios que cambian la dirección del fluido7 9ado de succión &s7 9ado de descarga &d7 'arga total &d ; &s Variabes: 4ltura 'audal )otencia 'aractersticas propias de la bomba. • • • •
• • • •
!evación est"tica de succión #$es% !istancia vertical del e-e central de suministro al e-e central de la bomba. &s es ; fi ; fs < )s &arga est"tica de descarga #$ed%: !istancia vertical del e-e central de la bomba al punto libre de bombeo. &d ed < fo < fd < )d 'tura de succión ( cavitación. 4 partir de consideraciones energéticas es irrelevante que la presión de succión sea inferior o superior a la presión atmosférica siempre que le fluido permanezca en estado liquido. (in embargo, si la presión de succión es solo ligeramente superior a la presión de vapor, algo de lquido puede vaporizarse s/bitamente dentro de la bomba, dando lugar a un proceso que recibe el nombre de cavitación, que reduce grandemente la capacidad de la bomba y provoca una severa erosión. (i la presión de succión es realmente menor que la presión de vapor, la cavitación se producir# en la lnea y no puede entrar liquido en la bomba.
Ing. Ancelmo Castillo
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Práctica N 05: BOMBAS )ara evitar la cavitación es preciso que la presión a la entrada de la bomba supere a la presión de vapor en una cierta cantidad, que recibe el nombre de carga neta de succión positiva *)(&7. El valor de la *)(& que se requiere es del orden =,0 a > m para bombas centrfugas peque5as asta ?33 litros2minuto7, pero aumenta la capacidad de la bomba, la velocidad del rodete y la presión de descarga, recomend#ndose valores asta =0 m para bombas muy grandes. )ara una bomba que succiona desde un deposito, la *)(& se calcula abitualmente mediante la presión, seg/n:
(
g c Pa− P v *)(&
g
p
)
− hf − Z a @@@@@A7
!onde: )a: presión absoluta en el depósito. )v: presión de vapor. &f: perdida de carga desde la toma de la bomba asta la bomba. Ba: altura de la bomba con respecto al nivel del tanque.
). *ateriaes ( e+ui,os: (ustancia: 4gua Cxido de diidrógeno7 )eso molecular: =1.3=0 g2mol !ensidad: DD1.?>D63D g2m > $emperatura de solidificación: 3G' $emperatura de ebullición: =33G' 'olor : incolora (abor: inspida Clor: inodoro • • • • • • •
!+ui,os: 4parato de bombas centrifugas en serie y en paralelo.
Ing. Ancelmo Castillo
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Práctica N 05: BOMBAS
-. rocedimiento e/,erimenta: • • •
(e enciende el sistema de bombeo. (e abren las v#lvulas respectivas Ha encendido el sistema de bombeo, guiados por el softIare se procede a tomar datos:
Ing. Ancelmo Castillo
Flu-o volumétrico de fluido ? min7 )resión de succión bar7 )resión de descarga bar7 )otencia de la bomba &)7 Jevoluciones por minuto J)K7 $emperatura G'7.
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Práctica N 05: BOMBAS
0. esutados: Bomba1: V0 r.p.m
L92min
)"=bar
7 A133.A A133.A A133.A A133.A A133.A A133.A
H =
7 3.3= 3.3= 3.3A 3.3A 3.3A 3.3A
1A.= >.A 6>.A 00.0 ??.1 >0.6
)"Abar
$G'7
ntotal
A0.? A0.6 A0.1 A0.D A6.3 A6.=
3.0? 3.0> 3.0= 3.?D 3.? 3.?0
7 =.3 =.A =.? =.6 =. =.1
PI 2− PI 1 γ agua Pfluido= g. Q. H .ρ
g= 9.81 m / s
2
Ing. Ancelmo Castillo
3
Q =m / s
H =m
ρ= kg / m
3
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Práctica N 05: BOMBAS P fluido Pelectrica= x 100 ntotal
ntotal
L
)"=M*2
)"AM*2
m /s
3
m ¿
2
m ¿
N7
7 3.33=> 3.33=AA 3.33=30 3.333D> 3.3330 3.3330D
= = A A A A
=33 =A3 =?3 =63 =3 =13
0? 0> 0= ?D ? ?0
2
&m7
Pfluido
Pelectrica
=3.=A =A.=> =?.==1 =6.=6? =.=11 =1.A==
=>0.61 =?0.A> =??.D6 =?6.DD =A6.30 =30.36
A0=.A6 A?.3A A1?.A> ADD.D1 A61.=D A>>.?
60 50 40 H(m)-efc(%)
30 20 10 0 30
40
50
60
70
80
90
Q(L/min)
Ing. Ancelmo Castillo
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Práctica N 05: BOMBAS Bomba2: V1 r.p.m
L92min
)"=bar
7 A133.A A133.A A133.A A133.A A133.A A133.A
)"Abar
ntotal
A6. A A.= A.A A.> A.0
3.0? 3.0A 3.03 3.?1 3.?0 3.?>
7
7 3.3= O3.>6 O3.A O3.1A O3.16 O3.1D
1A >.6 6A.1 0>.6 ??. >0.A
$G'7
=.3 3.1 3.6 3.? 3.> 3.A
ntotal
L
)"=M*2
)"AM*2
m /s
3
m ¿
2
m ¿
N7
7 3.33=> 3.33=A> 3.33=3? 3.3331D 3.3330 3.33301
= O>6 OA O1A O16 O1D
=33 13 63 ?3 >3 A3
0? 0A 03 ?1 ?0 ?>
2
&m7
Pfluido
Pelectrica
=3.=>3 ==.1= =>.03D =A.?16 ==.1A ==.=06
=>0.61 =?A.? =>.>? =31.6> 1.3>? 6>.A??
A0=.A6 A?.0 A?.61 AA6.>= =D>.?= =?.31
Ing. Ancelmo Castillo
Laboratorio de Operaciones Unitarias
Práctica N 05: BOMBAS 60 50 40 H(m)-efc(%)
30 20 10 0 30
40
50
60
70
80
90
Q(L/min)
. &oncusiones: Se logro determiar e!"erimetalmete el redimieto de la #om#a$ Se determio la "otecia de la #om#a de maera e!"erimetal$ O#t%&imo' la carga total de la #om#a$
. Bibiografía: Autor
Año
Título del
Edición
País
Editorial
(%arta
M-!ico
(otietal
Documento ($)$ *ea+o"li'
2006
Proce'o' de tra'"orte , Prici"io' de
Ing. Ancelmo Castillo
Laboratorio de Operaciones Unitarias
Práctica N 05: BOMBAS "roce'o' de 'e"araci.$ /o#ert $ Mott
2006
Mecáica de l%ido'
Se!ta
M-!ico
Pear'o d%caci.
/o#ert $ Perr, o $ *ree
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Perr#$s &emical
*cta+a
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Mc *ra ill
En'ineers$s Handoo
4. ecursos de Internet:
tt":e'$'cri#d$comdoc57422740ABO/AO/O;;BOMBAS
tt":!a$,img$com+<gro%"'25187691121737060ameM06; BOMBAS=N=S/=>=PA/AO$"d?
Ing. Ancelmo Castillo
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