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Facultad de Ingeniería Carrera: Ingeniería Civil

INFORME DE LABORATORIO Título: BOMBA SIMPLE. Nombre y Apellidos: NOVELLE RENDON ANDRES JEANPIERRE Paralelo: 6TO B Fecha: 22/07/2019

Introducción: En el presente informe se muestra el trabajo realizado en la primera 4 practica del laboratorio que comprende el estudio de las bombas y obtener de forma más técnica la que mejor se ajusta a nuestra demanda. En la práctica se estudió los parámetros fundamentales en el funcionamiento de la bomba; se manipularon algunas variables y se analizó en que afectó el funcionamiento del sistema. Se tomaron datos de caudales, alturas, velocidades en rpm, se tabularon y se realizaron graficas características que serán analizadas. El transporte de fluidos es una operación unitaria de gran importancia dentro de los procesos industriales, es necesario familiarizarse con el funcionamiento, selección de elementos constructivos y problemas operativos de los equipos de transporte. En el presente trabajo se muestra el estudio de la bomba considerada como uno de los equipos que encontramos con mayor frecuencia en la industria y conocer su ingeniería y funcionamiento nos proporciona oportunidades interesantes para la mejora de los procesos que comprenden el transporte de fluidos. Las características de operación de una bomba se muestran mediante la obtención de las curvas de altura manométrica, potencia P y eficiencia de la bomba tomando como variable independiente al gasto Q; para una serie de velocidades constantes (rpm). Después se modifica las revoluciones por minuto y se mantiene constante la altura del tanque o mucha vez la relacionamos con nuestra demanda de consumo.

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Objetivos: 1- El objetivo de la práctica es la obtención de las tres curvas características de una bomba centrífuga: Gasto vs. Carga total (Q-H). Gasto vs. Potencia suministrada (Q-P). Gasto vs. Eficiencia (Q-E).

Fundamentación teórica: Bombas También conocidas como bombas cinéticas, estas entran en la rama del tipo de bombas rotodinámicas donde indica que este tipo de bombas ceden energía al fluido mediante la velocidad del impulsor obligando al fluido desplazarse por los conductos divergentes, así que la presión va aumentando progresivamente conforme el fluido va avanzando.

Una bomba Hidráulica es una máquina generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o una mezcla de líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta de papel.

El líquido es llevado al centro del impulsor y puesto en rotación por las aspas de este. La carcaza, la cual encierra al impulsor, tiene una voluta formando un pasaje cuya área de sección transversal va aumentando y la cual recoge al líquido que sale del impulsor y convierte una porción de su energía de velocidad en energía de presión (Bernoulli). Este pasaje conduce a la boquilla de descarga de la bomba donde se encuentra acoplada la tubería del sistema en el cuál se transportará el fluido. Curva de rendimiento de una bomba La curva de rendimiento o curva característica de una bomba es un gráfico que me relaciona diámetro del rodete, altura, NPSH, eficiencia y potencia contra caudal.

Encontrar el BEP (punto óptimo de funcionamiento de la bomba). Escoger la bomba adecuada dependiendo de la configuración. Definir parámetro hidráulico para evitar la cavitación.

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En algunos casos, las instalaciones de bombeo pueden tener una amplia variedad de requerimientos de carga y demanda, de modo que una sola bomba pueda no satisfacer el punto de trabajo requerido. En estas situaciones, las bombas se instalan en serie o en paralelo para que funcionen de una manera más eficiente.

Procedimiento experimental: 1- Anotar los datos generales de la bomba y la instalación, (ver tabla 1). Ir a Datos de la Instalación. Tabla Nro.1: Anotación de datos iniciales.

Usted puede seleccionar una de las dos bombas del banco. En la vista aérea del banco, la bomba más cerca a la pared no tiene válvula de succión, mientras que la más cercana a usted posee una válvula de mariposa en la succión. Se ha diseñado asi para el acople serie–paralelo de estas bombas.

Facultad de Ingeniería Carrera: Ingeniería Civil 2- Abrir totalmente la válvula de paso colocada en la succión. Si va a evaluar como bomba simple la más cercana a usted en la vista aérea no debe aparecer más ninguna otra vista ya que al descargar ve directamente a la válvula de regulación del gasto que descarga en el tanque de aforo. 3- Cambie a la vista de perfil del banco. En esta vista se selecciona la bomba. 4- Seleccionar la bomba Click derecho sobre la carcasa del motor. Debe considerar además el valor de área del tanque de aforo según la bomba seleccionada por usted. 5- Seleccione en el panel de arranque de la bomba el botón de encendido de la bomba elegida, Click en el panel de arranque. El rótulo de "B2" corresponde a la bomba que posee la válvula de succión. 6- Cerrar el panel de control 7- Hacer funcionar la bomba y medir la presión en el manómetro situado en la tubería de descarga con la válvula de paso totalmente cerrada y abierta. La diferencia de estos valores, dividido entre el número de mediciones que se decida realizar brinda una buena indicación de los incrementos o decrementos de presión que se deben obtener con cada cierre o abertura de válvula. Esto asegura que las mediciones reflejen valores de toda la curva. 8- Para cada abertura de la válvula de descarga se realizan las siguientes observaciones: h : altura seleccionada en el tanque de aforo (en metros) medida en el piezómetro del tanque de aforo. El acercamiento del piezómetro se logra haciendo un clic sobre el mismo en la vista de perfil. t : tiempo de aforo (en segundos) medida en el cronómetro digital que se encuentra en la barra de herramientas. Este tiempo debe ser mayor de 30 s para minimizar el error relativo de la medición. P1 y P2: presión en el vacuómetro y manómetro (en mca) medida en el manómetro y vacuómetro correspondiente haciendo clic sobre ellos para obtener un acercamiento. V : voltaje en la línea (en Voltios) medido en el multímetro que se encuentra en la barra herramientas, haciendo un clic sobre él y sin soltar el mouse, arrastrar hasta la bomba en que se está realizando la medición. Verifique que el selector indica voltaje. I : intensidad de la corriente (en Amperes) se mide en el multímetro seleccionando amperes. Para cada valor de I medido se anota: cos

: factor de potencia del motor. Este valor se

obtiene en la ventana accediendo a los datos de la instalación. Para esto se debe hacer uso

Facultad de Ingeniería Carrera: Ingeniería Civil de la ecuación que relaciona el cos

y la eficiencia del motor que aparece entre los datos

de la bomba. e : eficiencia del motor, en tanto por uno. Este valor se obtiene en la ventana accediendo a los datos de la instalación se obtiene de los datos de la bomba. RPM: revoluciones reales de giro del eje del sistema motobomba, se mide con el tacómetro con igual operación que el multímetro, pero colocándolo en la parte posterior del motor de la bomba que se está operando.

Tabla Nro.2: Anotación de observaciones.

8- Calcular los valores de gasto; carga de bombeo; potencia y eficiencia necesarios para obtener los puntos de las curvas características, a partir de los datos de las mediciones. -

Se calcula el gasto (Q) en m /s.

-

Se calcula la carga a presión en las tuberías de succión y descarga, en metros.

-

Se determina la velocidad del agua en las tuberías de succión (v1) y descarga (v2), en (m/s) y la carga a velocidad.

-

Se obtiene la carga total de la bomba (H), en metros. 𝑃2 𝑃1 𝑉22 𝑉12 𝐻𝑏 = (𝑧2 − 𝑧1 ) + ( − ) + ( − ) 𝛾 𝛾 2𝑔 2𝑔

Facultad de Ingeniería Carrera: Ingeniería Civil 9- A este nivel se ha obtenido Q y H para las RPM que le corresponden a ese punto en específico. Como estas RPM no tienen por qué coincidir con las nominales del motor entonces habrá antes de continuar que, de acuerdo con las ecuaciones de semejanza, llevar Q y H a los valores correspondientes a las RPM nominales. 𝑄𝑅𝑃𝑀 𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑄𝑅𝑃𝑀 𝑃𝑢𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙

𝐻𝑅𝑃𝑀 𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙

𝑅𝑃𝑀𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑅𝑃𝑀𝑃𝑢𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙

𝑅𝑃𝑀𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 2 = 𝐻𝑅𝑃𝑀 𝑃𝑢𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙 ( ) 𝑅𝑃𝑀𝑃𝑢𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙

Se determina la potencia hidráulica (Ph), en kW, utilizando la ecuación: 𝑃ℎ = 9.81𝑄𝐻 Aplicando las leyes de semejanza se calcula la potencia nominal.

𝑃𝑅𝑃𝑀 𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙

𝑅𝑃𝑀𝑁𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 3 = 𝑃𝑅𝑃𝑀 𝑃𝑢𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙 ( ) 𝑅𝑃𝑀𝑃𝑢𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙

Se calcula la potencia suministrada a la bomba o potencia mecánica (Pm), en kW, utilizando la ecuación:

𝑃𝑚 =

𝑉𝐼𝑒𝑛0.5 𝑐𝑜𝑠∅ 1000

donde: Pm: potencia suministrada a la bomba, en kW. V: voltaje en la línea, en Voltios (V). I: intensidad de corriente que consume el motor, en Amperes (A). 𝑐𝑜𝑠∅: factor de potencia del motor (depende de la I medida). e: eficiencia del motor (depende de la I medida), n: número de fases de la corriente.

Facultad de Ingeniería Carrera: Ingeniería Civil La eficiencia (E), en %, se determina como: 𝑃ℎ 𝐸 = 100 ( ) 𝑃 10- Se dibujan las curvas características Q-H; Q-P y Q-E.

Facultad de Ingeniería Carrera: Ingeniería Civil Tabla Nro.3: Procesamiento de datos.

Observaciones: Una vez obtenido los datos del laboratorio virtual sobre el gasto de un sistema de tubería obtenido los balos de potencia y eficiencia una vez aplicándolas formulas correspondientes para ver que bomba y con qué eficiencia.

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Análisis de los resultados

La eficiencia de una bomba entregaba los datos del caudal, las presiones y la potencia eléctrica, con lo cual se pudo construir las Tablas 2 y 3 (ver Anexos). Para obtener los demás datos necesarios, tales como potencia hidráulica, eficiencia y altura de elevación se emplearon las siguientes ecuaciones:

1. Realizar las curvas de Altura, rendimiento y potencia vs Caudal para la bomba a 3000 rpm. Determinar la zona de utilización más recomendable. 2. Realizar una gráfica de Altura, rendimiento vs Caudal con los datos obtenidos a las diferentes velocidades de giro del impulsor, todas en una misma gráfica para comparar. Dato: Similar a la gráfica de la figura. 3. Obtener de la figura 7 el rango de la velocidad específica “𝑛” de la bomba utilizada en la práctica con n = 3000 rpm. 4. ¿Qué opina del resultado obtenido? ¿Cumple las leyes de semejanza?

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Conclusiones: Los datos obtenidos a lo largo de la experiencia no son los más precisos debido al la toma de varias tomas de datos y el laboratorio virtual, produciéndose que las revoluciones por minuto no siempre fueran las precisas, que el flujo variara y no fuera el exacto y que se generaran turbulencias al interior de las cañerías debido a que el caudal no es unidireccional, lo cual genera mayores pérdidas de carga y baja el rendimiento de la bomba. Una vez analizada las gráficas(Q-H). (Q-P). (Q-E). alquilarlas en una sola graficas podemos observaba de mejor manera la interacción de los gastos de su eficiencia y de que bomba en promedia que trabaje con una eficiencia adecuada podamos colocar en nuestro sistema ya sea en paralelo o en serie. En cuanto a la conexión en serie y en paralelo, se comprobó experimentalmente que las bombas son más eficientes colocadas en paralelo, ya que el caudal aumenta casi al doble, logrando transportar más fluido en menos tiempo. Recomendaciones: Una de las recomendaciones de esta práctica de laboratorio salas pueda realizar también de manera Física y no solo virtual ya que esto nos permitirá como estudiantes ponemos más en contacto con el medio Mejorar las condiciones de proyección Ampliar la ventana del laboratorio virtual Referencias bibliográficas: Referencias Colebrook-White. ( 1995). Darcy-Weisbach. ( 1989 ). larga. (.(White,2008).

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https://www.academia.edu/5184043/DETERMINACIÓN_DE_LAS_PÉRDIDAS_DE_ENERGI A_EN_TUBERIAS_POR_FRICCIÓN_Y_ACCESORIOS