Bombas-Centrifugas- Esiqie PDF

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIASEXTRACTIVASFLUJO DE FLUIDOSPráctica 5: BOMBAS CENTRIFUGAS Y SUS CURVAS CARACTERISTICASAlumno: MORENO GARCÍA AISLINN GABRIELAEquipo: # 6Grupo: 2IMTURNO MATUTINO3 de junio de 20151. INTRODUCCION1 DEFINICIONLas Bombas cent...

Description

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

FLUJO DE FLUIDOS

Práctica 5: BOMBAS CENTRIFUGAS Y SUS CURVAS CARACTERISTICAS

Alumno: MORENO GARCÍA AISLINN GABRIELA

Equipo: #6

Grupo: 2IM44

TURNO MATUTINO

3 de junio de 2015

1.0. INTRODUCCION 1.1 DEFINICION Las Bombas centrífugas también llamadas Rotodinámicas, son siempre rotativas y son un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor. Una bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta o coraza. Se denominan así porque la cota de presión que creanes ampliamente atribuible a la acción centrífuga. Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta misma acción. Es aquella máquina que incrementa la energía de velocidad del fluido mediante un elemento rotante, aprovechando la acción de la fuerza centrífuga, y transformándola a energía potencial a consecuencia del cambio de sección transversal por donde circula el fluido en la parte estática, la cual tiene forma de voluta y/o difusor.

1.2. CLASIFICACIÓN Numero pasos

de Bombas de un solo paso. Son aquellas en las cuales la carga dinámica total es desarrollada por un solo impulsor. Bombas de varios pasos. Son aquellas en las cuales la carga dinámica total es desarrollada por más de un impulsor.

Tipo succión

de

Bombas de succión simple. Son aquellas provistas de uno o más impulsores de succión simple. Bombas de succión doble. Son aquellas provistas de uno o más impulsores de succión doble.

Posición de la flecha

Bombas horizontales. Son aquellas cuya posición de la flecha, normalmente es horizontal. Aplicaciones: Riego en general, Sistemas de incendio, Aire acondicionado. Bombas verticales. Son aquellas cuya posición de la flecha, normalmente es vertical

Tipo de impulsor

Las bombas pueden tener uno o dos impulsores abiertos, semiabiertos o cerrados.

Tipo carcaza

Bombas con carcaza bipartida: La carcaza de la bomba puede estar bipartida horizontal o verticalmente sobre la

de

línea de centros de la bomba, o en cualquier otra dirección radial. Bombas de voluta: Son aquellas cuya carcaza está construida en forma de espiral o de voluta. Bombas de carcaza circular: Son aquellas cuya carcaza está construida de sección transversal constante, concéntrica con el impulsor. Bombas de difusor. Son aquellas provistas de un difusor Materiales de construcció n

Las bombas centrífugas, pueden fabricarse de casi todos los metales comunes conocidos o de sus aleaciones, así como de porcelana, vidrio, cerámica, materiales sintéticos y otros.

Tipo de flujo

Flujo radial: en el caso de los flujos bajos y altas presiones, la acción del rotor de la bombas es en gran medida radial. Flujo axial: desarrollan su columna por la acción de impulse o elevación de las paletas sobre el líquido. Flujo mixto: las bombas de flujo mixto desarrolla su columna parcialmente por F centrifuga y parcialmente por el impulsor de los álabes sobre el líquido. El diámetro, de descarga de los impulsores es mayor que el de entrada.

1.3. PARTES. 







Carcasa: Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la función de convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía de presión. Esto se lleva a cabo mediante reducción de la velocidad por un aumento gradual del área. Impulsores: Es el corazón de la bomba centrífuga. Recibe el líquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba. Anillos de desgaste: Cumplen la función de ser un elemento fácil y barato de remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas holguras entre el impulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro, evitando así la necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los anillos. Estoperas, empaques y sellos: la función de estos elementos es evitar el flujo hacia fuera del líquido bombeado a través del orificio







por donde pasa la flecha de la bomba y el flujo de aire hacia el interior de la bomba. Flecha: Es el eje de todos los elementos que giran en la bomba centrífuga, transmitiendo además el movimiento que imparte la flecha del motor. Cojinetes: Sirven de soporte a la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en relación con las partes estacionarias. Soportan las cargas radiales y axiales existentes en la bomba. Bases: Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella.

1.4. FUNCIONAMIENTO. El flujo entra a la bomba a través del centro u ojo del rodete y el fluido gana energía a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia afuera en dirección radial. Esta aceleración produce un apreciable aumento de energía de presión y cinética, lo cual es debido a la forma de caracol de la voluta para generar un incremento gradual en el área de flujo de tal manera que la energía cinética a la salida del rodete se convierte en cabeza de presión.

1.5. ARREGLOS EN SERIE Y PARALELO. Sistema en Serie Para cualquier operación:

lectura

en

la

1. La válvula de compuerta antes de la bomba de doble impulsor deberá permanecer totalmente cerrada. 2. La válvula de globo después de la descarga de la bomba de un impulsor deberá permanecer totalmente cerrada. 3. La válvula de globo que interconecta ambas bombas deberá permanecer totalmente abierta.

4. La válvula de compuerta antes de la alimentación de la bomba de un impulsor deberá permanecer totalmente abierta. 5. La válvula de globo después de la descarga de la bomba de doble impulsor hace variar el gasto de cero al total de acuerdo al valor que se requiere en la experimentación. Esta válvula es la generadora de los cambios en todas las variables. 6. Todas las válvulas del haz de tubos deberán permanecer totalmente abiertas.

Sistema en Paralelos Para cualquier lectura en la operación: 1. Las válvulas de compuerta instaladas antes de la alimentación de cada bomba deberán permanecer abiertas. 2. La válvula de globo que interconecta la descarga de la bomba de un impulsor y la alimentación a la bomba de doble impulsor deberá permanecer totalmente abierta. 3. Las válvulas de globo instaladas en las descargas de cada bomba deberán permanecer totalmente abiertas. 4. Las válvulas de globo instaladas en el haz de tubos pueden ser variadas desde el cierre hasta la abertura total. 5. Todas las válvulas del haz de tubos deberán permanecer totalmente abiertas.

2.0. DESARROLLO EXPERIMENTAL 2.1 Diagrama de flujo

2.2 Diagrama de bloque 2.2.1

Diagrama

Al inicio de la práctica el maestro nos hiso una demostración de como funciona la bomba en serie y en paralelo

bloque

Se nos dio a cada integrante una función para trabajar en equipo.

Se abrieron las válvulas para el arreglo de la bomba, las válvulas de alimentación al tanque y las de succión y descarga

Se abre la válvula de alimentación al tanque, mientras vamos variando el flujo

de

Se enciende la bomba 1

Se hacen la lecturas de las presiones a diferentes flujos

de

la

Bomba

se verifico si las válvulas estaban cerradas

1

La balanza se taro

Se registran los valores de los manometros para presiones de succion y descarga

Se cerraron todas las válvulas y la bomba, y una vez hechas las lecturas vaciar el tanque atmosférico

2.2.2 Diagrama de bloque en serie se verifica que las valvulas esten cerradas, para comenzar con la experimentación

Se registran los valores de los manometros para las presiones, en cada intervalo de tiempo.

Se vuelve a tarar la balanza

Se abren las valvulas para tener un arreglo con una sola alimentación, tambien se abre la valvula de compuerta (conexion entre ambas bombas) y las valvulas de conexion de los manometros con las lineas de succión

Se abre la valvula de alimentacion al tanque, mientras se va variando el flujo de este.

una vez registrado los datos, se cierran las valvulas y se vacia el tanque atmosferico.

Se enciende la bomba 1 y la bomba 2 para comenzar la experimentación.

2.2.3 Diagrama de bloque en paralelo se abre la valvula para tener un arreglo de dos alimentaciones, se abren las valvulas que permiten la conexion de los manometros con las lineas de succion.

se vuelve a tarar la balanza, asi como en las experimentaciones pasadas, para tener un registro de datos.

antes de iniciar con la ultima experimentación, se vuelve a verificar si las valvulas estan cerradas.

Se enciende la bomba 1 y la bomba 2 para comenzar la experimentación.

una vez registrado los datos, se cierran las valvulas y se vacia el tanque atmosferico.

Se abre la valvula de alimentacion al tanque, mientras se va variando el flujo de este.

Se registran los valores de los manometros para las presiones, en cada intervalo de tiempo.

2.3 Tabla de datos experimentales 2.3.1 Tabla de datos de la bomba 1 PS1 (Kgf / cm2)

PD1 (Kgf / cm2)

TIEMPO (s)

MASA (Kg)

1

0

2.5

0

0

2

0

2.4

112

25

3

0

2.2

67

25

4

0.0272

2.1

48

25

5

0.136

2

33

25

6

0.2991

1.8

21

25

7

0.4079

1.54

17

25

CORRIDA

2.3.2 Tabla de datos en serie PS1 (Kgf / cm2)

PD2 (Kgf / cm2)

TIEMPO (s)

MASA (Kg)

1

0

4.8

0

0

2

0.2991

3.3

20

25

3

0.5438

2.4

15

25

CORRIDA

4

0.5982

2.1

13

25

5

0.6254

2

11

25

6

0.6254

1.7

10

25

7

0.6254

1.7

9

25

2.3.3 Tabla de datos en paralelo CORRIDA

PS1 Kgf / cm2

PD1 Kgf / cm2

PS2 Kgf / cm2

PD2 Kgf / cm2

TIEMPO s

MASA Kg

1

0

2.4

0

2.4

0

0

2

0.0816

2.1

0.0992

2.1

58

25

3

0.1903

1.9

0.1767

1.8

25

25

4

0.2719

1.7

0.2583

1.8

19

25

5

0.2991

1.6

0.2855

1.8

16

25

6

0.3263

1.6

0.3127

1.7

14

25

7

0.3535

1.5

0.3399

1.65

10

25

2.4. Secuencia de calculo 2.4.1 Para la bomba 1 Gasto masa

Gm=

m θ

25 Kg = 0.2232 112 s Kg s

Kg s

Gm2=

Gm1=0 Gm4 =¿

0.5208

Gm5=¿

0.7575

Gm7=¿

1.4705

Kg s Kg s

Capacidad de la bomba

Q=

Gm3=¿

0.3731

Kg s

Gm6=¿

1.1904

Kg s

Gm ρ

Kg s Q2= Kg 0.9997 L 0.2232

Q 1=0

= 0.2232

L s

Q 3=¿

0.3732

L s Q4

= 0.5209

L s

Q5 =¿ Q 7=¿ 1.4709

0.7577

L s

Q 6=¿

1.1907

L s

Presión suministrada por la bomba (incremento de presión en el líquido)

∆ P=Pd − Ps

Kgf cm 2 Kgf 2.2 cm 2

∆ P1=(2.5−0) ∆ P3=¿

∆ P4 =¿ 2.0728 1.5009

= 2.5

Kgf cm2

∆ P2=¿

Kgf cm2

2.4

∆ P5=¿ 1.864

Kgf cm 2

Kgf cm 2

∆ P6=¿

Kgf cm 2

∆ P7=¿ 1.1321

Kgf 2 cm

Carga suministrada por la bomba

H=

∆P W

W = 0.001

Kgf cm 3

L s

Kgf cm2 H 1= Kgf 0.001 3 cm 2.5

= 2500 cm = 25 m

H 2=¿

24 m

H 3=¿

H 6=¿

15.009 m

22 m

H 4 =¿

H 5=¿

20.728 m

18.64 m

H 7=¿

m Potencia hidráulica desarrollada por la bomba

P=GmH

m s2 Kg (24 m) P2=0.2232 s Kg−m 9.81 Kgf −s2

g gc

9.81

P1=0

Kgf m−s

P3=¿

8.2082

14.1198

Kgf m−s

P6=¿

17.8667

Kgf m−s

P4 =¿

10.7951

P7=¿

16.646

Kgf m−s

1 HP=76.039

P(HP)=

Kgf − m s 76.039

5.3568 PHP2=

=

P 76.039

0.0704 HP

PHP3=0.1079 HP PHP5=0.1856 HP

PHP4 =¿

0.1419 HP

PHP6=¿

PHP7=¿

0.2189 HP

0.2349 HP

2.4.2 Para el arreglo de bombas en serie Gasto masa

P5=¿

Kgf −m s

PHP1=0

Gm=

m θ

Kgf m−s

Kgf m−s

Potencia de la bomba en caballos de fuerza (HP)

*

= 5.3568

11.32

Gm2=

Gm1=0

Gm4 =¿

Kg s

1.9230

Gm7=¿ 2.7778

25 Kg 20 s

Kg s

= 1.25

Gm5=¿

2.2728

Gm3=¿ 1.6667

Kg s

Gm6=¿

2.5

Kg s

Kg s

Kg s

Capacidad de la bomba

Q=

Gm ρ

Kg s Q2= Kg 0.9997 L 0.2232

Q 1=0

= 1.2503

L s

Q 3=¿

1.6671

L s Q4

L s

= 1.9236

Q5 =¿ Q 7=¿ 2.7786

Presión suministrada por la bomba

∆ P1=(0+4.8) ∆ P3=¿

Kgf 2 cm

2.9438

∆ P4 =¿ 2.6982 ∆ P6=¿

2.3254

∆ P7=¿ 2.3254

= 4.8

L s

Q 6=¿

2.5007

L s ∆ P= ( Pd 2− (−Ps 1 ) )=Pd 1+Ps 2

Kgf 2 cm

3.5991

Kgf 2 cm

∆ P5=¿ 2.6254

Kgf cm 2

∆ P2=¿

Kgf cm 2 Kgf cm2 Kgf 2 cm Kgf cm 2

Carga suministrada por la bomba

Kgf cm 3

2.2734

H=

∆P W

W = 0.001

L s

Kgf cm2 H 1= Kgf 0.001 3 cm 4.8

H 2=¿

= 4800 cm = 48 m

H 3=¿

35.991 m

29.438 m

H 4 =¿

26.982 m

H 5=¿

26.254 m

H 6=¿

H 7=¿

23.254 m

m

Potencia hidráulica desarrollada por la bomba

P=GmH

m Kg s2 P2=1.25 (35.991 m) Kg−m s 9.81 Kgf −s 2

g gc

9.81

P1=0

P3=¿

49.0633

59.6681

Kgf m−s

P6=¿

58.1350

Kgf m−s

P4 =¿

51.8884

Kgf m−s

Kgf m−s

P7=¿

64.5944

Kgf m−s

= 44.9887

Kgf m−s

P5=¿

23.254

BOMBAS CENTRIFUGAS Y SUS CURVAS CARACTERISTICAS Potencia de la bomba en caballos de fuerza (HP)

*

1 HP=76.039

P(HP)=

P 76.039

Kgf −m s Kgf −m s 76.039

44.9887

PHP1=0

PHP2=

0.5916 HP

=

PHP3=0.6452 HP PHP5=0.7847 HP

PHP4 =¿

0.6823 HP

PHP6=¿

PHP7=¿

0.8494 HP

0.7645 HP

2.4.2 Para el arreglo de bombas en paralelo Gasto masa

Gm=

m θ Gm2=

Gm1=0

Gm4 =¿

Kg s

1.3157

Kg s

25 Kg 58 s

Kg s

1.5625

Kg s

Gm5=¿

Gm3=¿ 1

Kg s

Gm6=¿

1.7857

Kg s

Gm7=¿ 2.5

Capacidad de la bomba

= 0.4310

Q=

Gm ρ

Kg s Q2= Kg 0.9997 L 0.4310

Q 1=0

1.0003

Q4

= 0.4311

L s

Q3 =¿

L s

= 1.3161

L s Q 7=¿ 2.5007

Q5 =¿

1.5629

L s

Q 6=¿

1.7862

L s

L s

Presión suministrada por la bomba

15

BOMBAS CENTRIFUGAS Y SUS CURVAS CARACTERISTICAS 2 ( Pd 1+2 Pd 2 + Ps1+Ps ) 2

∆ P= ( Pd− (−Ps ) )=Pd +Ps=

( 2.4+22.4 + 0+02 ) Kgf cm

∆ P1=

= 2.4

2

∆ P3=¿ 2.0335

∆ P7=¿ 1.9217

∆ P2=¿

2.1904

Kgf cm 2

∆ P6=¿

1.9695

Kgf cm 2

Kgf cm 2

Kgf cm2

∆ P4 =¿ 2.0151

Kgf cm2

∆ P5=¿

1.9923

Kgf cm 2

Kgf cm 2

Carga suministrada por la bomba

H=

∆P W

W = 0.001

Kgf cm 3 Kgf cm2 H 1= Kgf 0.001 3 cm 2.4

H 2=¿

= 2400 cm = 24 m

H 3=¿

21.904 m

20.335 m

H 4 =¿

20.151 m

H 5=¿

19.923 m

H 6=¿

H 7=¿

19.695 m

19.217

m

Potencia hidráulica desarrollada por la bomba

P=GmH

m s2 Kg (21.904 m) P2=0.4310 s Kg−m 9.81 2 Kgf −s

g gc

9.81

P1=0

P3=¿

20.335

31.1296

Kgf m−s

Kgf m−s

P4 =¿

26.5144

Kgf m−s

= 9.4413

Kgf m−s

P5=¿

16

BOMBAS CENTRIFUGAS Y SUS CURVAS CARACTERISTICAS P6=¿

35.1696

Kgf m−s

P7=¿

Kgf m−s

48.0425

Potencia de la bomba en caballos de fuerza (HP)

1 HP=76.039

P(HP)=

P 76.039

Kgf −m s Kgf − m s 76.039

9.4413

PHP1=0

...