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METEPEC, ESTADO DE MÉXICO, 30 DE SEPTIEMBRE DE 2020
S.E.P. S.E.S.T.N.M. TecNM.
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA
INGENIERÍA QUÍMICA
Laboratorio integral l Reporte Practica 1 “Curva característica de una bomba” Equipo 2 Integrantes: No. Control: Hernández León Adriana 17280095 Reyes Franco Jorge Armando 17280649 Rosales Flores Julio César 15281140 Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez
Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 2 INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA Fecha: 30 de septiembre del 2020
2. Objetivo:
Obtener experimentalmente la curva característica de una bomba.
3. Fundamento teórico:
a. Bomba Una bomba tiene un mecanismo que consiste en aumentar la energía de las masas líquidas por desplazamiento de las mismas a través de tuberías. El aumento de energía se puede producir por elevación de dichas masas líquidas a ciertas alturas, por aumento de la presión, por aumento de velocidad o por aumento combinado de altura, presión y velocidad. La fuerza causante de la circulación del líquido puede ser conseguida mediante efecto centrífugo (bombas centrífugas) o por inyección directa de volúmenes de aquel (bombas volumétricas o bombas de desplazamiento positivos). b. Tipos de bombas i. Bombas de desplazamiento positivo En la primera clase más importante de bombas, un volumen determinado de líquido es encerrado en una cámara, la cual se llena alternativamente desde la entrada y se vacía a una presión más alta a través de la descarga. Existen dos subclases de bombas de desplazamiento positivo. ii. Bombas reciprocantes Las bombas de pistón, de émbolo y de diafragma son ejemplos de bombas reciprocantes. En una bomba de pistón, el líquido pasa a través de una válvula de retención de entrada al interior del cilindro mediante la acción de un pistón y entonces es forzado hacia afuera a través de una válvula de retención de descarga en el recorrido de regreso.
Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 4 INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA Las ecuaciones básicas que interrelacionan la potencia, la carga desarrollada y la capacidad de una bomba centrífuga se derivan para una bomba ideal a partir de los principios fundamentales de la dinámica de fluidos. Puesto que el funcionamiento de una bomba real difiere de forma considerable del de una ideal, las bombas reales se diseñan aplicando correcciones a la situación ideal mediante medidas experimentales. Figura 1 : Mecanismo de una Bomba Centrifuga. v. Curva característica de una bomba. La curva característica de una bomba representa la altura a la que la máquina puede impulsar diferentes caudales. Normalmente la curva característica se establece para una misma velocidad de giro y en ella también podemos encontrar la potencia consumida. La altura que se representa en las curvas características de las bombas es la altura manométrica. Para conseguir la curva característica se instala la bomba en un banco de pruebas en el que, a la salida de la boquilla de descarga, se instala una válvula. Las diferentes aperturas de la válvula de impulsión proporcionan diferentes caudales de bombeo, diferentes parejas de valores Q-H que se trasladan a la gráfica.
Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 5 INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA Figura 2 : Curva característica de una bomba. 3.1 Introducción Cuando se pretende usar equipo en un experimento, laboratorio, o a nivel industrial; es necesario que hagamos la mejor elección del equipo y además sepamos los parámetros con los que mejor trabajaría dicho dispositivo. La bomba es aquella máquina que es capaz de transmitir energía al fluido, permitiendo que este sea transportado en un mismo o diferente nivel, a diferentes velocidades, según las características de la bomba. Es por eso que las curvas características de una bomba nos permiten obtener la información necesaria para saber cuál sería el gasto que obtendríamos al tenerla a cierta altura. Los fabricantes de bombas prueban cada diseño para determinar el nivel de la presión de succión que se requiere, con el fin de evitar la cavitación, y reportan los resultados como la carga de succión positiva neta requerida de la bomba en cada condición de capacidad de operación (flujo volumétrico) y carga total sobre la bomba.), potencia, etc. Por eso en esta práctica, llevaremos a cabo la elaboración de la curva característica de una de las bombas que podemos contar en la vida cotidiana con el fin de conocer la relación de la altura con la capacidad de la bomba.
Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 7 INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA D. Curva del Sistema. Para la obtención de la curva del sistema se parte de la conservación de energía teniendo en cuenta la ecuación: Dónde: HT= desnivel geométrico total f= Factor fricción l= Distancia de la tubería km= Pérdidas en tubería y accesorios. Q= Caudal. g= Gravedad. A= Área de la tubería. La curva de la capacidad de carga se conoce como curva característica de la bomba. Tales curvas se muestran en la figura 8.10, para una bomba centrífuga con un impulsor de 5 in. (125 mm). A la velocidad estipulada de 3 450 r/min, la capacidad estipulada es de 200 gal/min (45.4 m3/h) para una carga total de fluido de 88 ft (27 m). La potencia requerida es de 5.5 hp (4.1 kW); la eficiencia es de 80%. Figura 4: Curvas característica de una bomba
Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 8 INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA 3.4 Referencias Guano A. Jijón F. (2010). OBTENCIÓN DE LAS CURVAS DE LA BOMBA Y SISTEMA, PARA ENCONTRAR EL PUNTO DE OPERACIÓN ENTRE LA INTERACCIÓN BOMBA-SISTEMA, EN UN BANCO DE PRUEBAS PARA BOMBAS CENTRÍFUGAS. Junio 2010, de Departamento de Eléctrica y Electrónica de la Universidad de Las Fuerzas Armadas ESPE Extensión Latacunga, Ecuador Sitio web: https://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/9148/1/AC-ESPEL-ENI- 0332.pdf. J. Saldarriaga, de Hidráulica de tuberías, Colombia, Mc Graw Hill, 2003, pp. 157-158. Mott Robert. (2006). “Mecánica de fluidos”. Pearson. 6 ed. McCabe, Warren L. Smith, Julian C. y Harriot, Peter. “Operaciones Unitarias en Ingeniería Química”. Mc Graw Hill. 7ma Edición http://www.agualatinoamerica.com/docs/pdf/7-8-02ref.pdf http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/2538/Capitulo5.pdf
4 Diseño de la práctica
4.1 Equipo y materiales Agua de la llave 1 Bomba 1 Manguera 1 Cinta métrica
Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 1 0 Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA
Diagrama de flujo del proceso
SI NO Curva característica de una bomba Medir 2 L de agua , colocar en recipiente Colocar bomba a nivel de piso, Sujetar la manguera Errores al realizar los cálculos correspondientes Evitan afectaciones por la gravedad Medir altura y encender la bomba Medir el tiempo, repetir dos veces Realizar el experimento con otras alturas
Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 1 1 Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA
5 Hoja de datos
5.1 Practica : Curva característica de una bomba Materia : Laboratorio Integral I Carrera : Ingeniería Química Fecha de Entrega : 24 de septiembre de 2020 Equipo 2: Alumnos No. de control Hernández León Adriana (^17280095) Reyes Franco Jorge Armando (^17280649) Rosales Flores Julio César (^15281140) 5.2 Parámetros Altura boquilla a manguera (m) Volumen (ml) Tiempo (s) Caudal ( ml s
(promedio) 0 2 4000 2.44 1639. 2 4000 2.42 1652. (promedio) 1646. 4 4000 5.41 749. 4 4000 5.43 736. (promedio) 743. 6 4000 7 .05 567. 6 4000 7.07 565. (promedio) 566. 8 4000 9.24 432. 8 4000 9.28 431. (promedio) 431. 6
Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 1 3 Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA Volumen ( ml ) Tiempo ( s ) = Caudal ml s Se realizaron dos repeticiones en cada una de las mediciones para así calcular el promedio entre estos dos resultados y tener una mejor precisión en el calculo del caudal. 4000 ( ml ) 2.44 ( s )
ml s 4000 ( ml ) 2.42( s )
ml s 4000 ( ml ) 5.41( s )
ml s 4000 ( ml ) 5.43( s )
ml s 4000 ( ml ) 7.05( s )
ml s 4000 ( ml ) 7.07( s )
ml s 4000 ( ml ) 9.24( s )
ml s 4000 ( ml ) 9.28( s )
ml s 4000 ( ml ) 11.34 ( s )
ml s 4000 ( ml ) 11.38( s )
ml s
Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 1 4 Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA 6.3 Gráfica con interpretación. En la gráfica se muestra la curva de una bomba que está representada en función de la altura de la manguera que transporta el fluido, y el caudal de la misma. Se puedo observar que la altura es inversamente proporcional al caudal de la bomba, lo que quiere decir que a medida que esta va aumentando, el caudal disminuye, por lo que obtuvimos el comportamiento deseado de acuerdo con la teoría de flujo de fluidos.
7. Cuestionario
- ¿Qué es una bomba? R= La bomba es aquella máquina que es capaz de transmitir energía al fluido, permitiendo que este sea transportado en un mismo o diferente nivel, a diferentes velocidades por desplazamiento de tuberías, según las características de la bomba.
- ¿Cuáles son los tipos de bombas que existen? R= Bombas de desplazamiento positivo, bombas reciprocantes, bombas rotatorias, bombas centrífugas.
- ¿Cuáles son las bombas reciprocantes y explique brevemente una de ellas? R= Las bombas de pistón, de émbolo y de diafragma son ejemplos de bombas reciprocantes. En una bomba de pistón, el líquido pasa a través de una válvula de retención de entrada al interior del cilindro mediante la acción de un pistón y
Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 1 6 Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA J. Saldarriaga, de Hidráulica de tuberías, Colombia, Mc Graw Hill, 2003, pp. 157-158. Mott Robert. (2006). “Mecánica de fluidos”. Pearson. 6 ed. McCabe, Warren L. Smith, Julian C. y Harriot, Peter. “Operaciones Unitarias en Ingeniería Química”. Mc Graw Hill. 7ma Edición http://www.agualatinoamerica.com/docs/pdf/7-8-02ref.pdf http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/2538/Capitulo5.pdf
11. Identifica y reporta el posible uso de la información generada en procesos industriales Las bombas son muy conocidas y muy utilizadas incluso en nuestras casas para bombear el agua a un tinaco que tenemos en la azotea y con ella poder bañarnos lo mismo ocurre en la industria pero con mayores dimensiones que como lo vemos en nuestra casa o en un laboratorio para hacer nuestras prácticas, claro tenemos el ejemplo de industrias cuando bombean agua de recipientes a tanques de almacenamiento o torres de enfriamiento a grandes alturas ya sea para enfriar cosas o simplemente para el uso del proceso que se esté llevando a cabo y es ahí donde emplean bombas y pasan el agua por tuberías es un claro ejemplo de aplicación en la industria así como no solo de agua puede ser cualquier otro fluido. 12. Sugerencias y recomendaciones
- Si se requiere transportar una cantidad grande de fluido a una altura mayor, se recomienda usar una bomba con una eficiencia grande.
- Para que los cálculos sean mas exactos se recomienda hacer un mayor numero de repeticiones. 3)Verificar que la bomba se encuentre en buenas condiciones, antes de iniciar el sistema de bombeo. 4)Verificar que no haya suciedad en la entrada de la bomba que pueda obstruir el paso.
- Al cambiar la bomba el importante limpiar el tanque y los ductos.
