Curva característica de una bomba, Assignments of Laboratory Practices and Management

Download Curva característica de una bomba and more Assignments Laboratory Practices and Management in PDF only on Docsity! METEPEC, ESTADO DE MÉXICO, 30 DE SEPTIEMBRE DE 2020 S.E.S.T.N.M. TecNM.S.E.P. 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 Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 2Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO 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. Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 5Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO 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. Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 6Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA 3.2Fenómeno físico simplificado 3.3Modelo matemático Dentro del modelo matemático de la práctica se considero las curvas de caudal contra cabeza total (altura) y contra eficiencia que son suministradas por los fabricantes de las bombas. Las primeras de estas (Q vs. Hm) se conoce como la curva de la bomba. Por lo general, la curva de caudal contra cabeza total (Hm) (curva de la bomba) para una bomba centrifuga se puede expresar en la siguiente forma funcional: 𝐻𝑚 = 𝐴𝑄2 +𝐵𝑄 + 𝐶 Los coeficientes A, B y C pueden ser calculados tomando tres puntos (Q, Hm) de la curva del fabricante y resolviendo la ecuación para cada uno de ellos. Temperatura, presión, volumen y viscocidad Transporte de cantidad de movimiento Fluido newtoniano1 era ley de newton Interfase solido- fluido Viscosidad cinemáticaFlujo en estado estacionario Flujo volumétrico y masico Flujo a través de un tubo Perfil de velocidad Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 7Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO 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 Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 1 0 Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO 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 TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA 5 Hoja de datos 5.1Practica: 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 5.2Parámetros Altura boquilla a manguera (m) Volumen (ml) Tiempo (s) Caudal ( ml s ) 0 0 0 0 0 0 0 0 (promedio) 0 2 4000 2.44 1639.34 2 4000 2.42 1652.89 (promedio) 1646.15 4 4000 5.41 749.37 4 4000 5.43 736.65 (promedio) 743.01 6 4000 7 .05 567.37 6 4000 7.07 565.77 (promedio) 566.57 8 4000 9.24 432.9 8 4000 9.28 431.03 (promedio) 431.96 6 Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 1 2 Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA 7 Altura boquilla a manguera (m) Volumen (ml) Tiempo (s) Caudal ( ml s ) 10 4000 11.34 352.73 10 4000 11.38 351.49 (promedio) 352.11 6. Análisis de datos y Resultados Los datos obtenidos fueron favorables de acuerdo con la teoría de flujo de fluidos el cual se representó a través de una manguera, obteniendo una diminución del caudal a medida que iba aumentando la altura, esto debido a que la bomba genera cierta energía para hacer pasar el fluido por la manguera, y a medida que abarca mayor altura, la energía que es aportada por la bomba se va gastando debido al transporte de esta sustancia. Cabe destacar que cada comportamiento de la curva de la bomba puede variar un poco, dependiendo del tipo de bomba a utilizar y de las dimensiones requeridas. 6.1 Mediciones Al realizar el experimento se realizó la medición de la altura de la manguera, y con un cronometro se fue midiendo el tiempo mientras el fluido iba recorriendo la longitud de la manguera. Los resultados se encuentran en el apartado 5.2 en los parámetros. 6.2 Cálculos Para el cálculo del caudal se realizó la división del volumen entre el tiempo que tardo en alcanzar la altura de la boquilla de la manguera. Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 1 5 Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO INSTITUTO TECNOLOGICO DE TOLUCA entonces es forzado hacia afuera a través de una válvula de retención de descarga en el recorrido de regreso. 4. ¿Qué es una curva característica de una bomba? R= La Curva Característica de una bomba, es un gráfico que representa la relación única de Carga “H” – Caudal “Q” que garantiza la bomba a determinada velocidad de rotación de su impulsor. 5. ¿Para qué nos sirve una curva característica de una bomba? R= 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. 8. Discusión de resultados Los resultados que se obtuvieron no fueron iguales a los de la literatura ya que las condiciones de operación no fueron las mismas pero lo que se puede observar es que en definitiva gracias a esas ecuaciones que se encontraron en la literatura es posible realizar una curva característica de una bomba bajo cualquier circunstancia o condiciones a las que se quiera trabajar 9. Conclusiones Al haber realizado esta práctica podemos decir que, tenemos las bases para comprender lo que es la curva característica y los elementos que la componen. Con este conocimiento podremos interpretar dicha curva, además tomar decisiones para la selección de una bomba. Cabe mencionar que no todas las curvas características son iguales, pero si podemos afirmar que estas nos proporcionaran lo descrito anteriormente 10. 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. Docente: Dr. María De La Luz Jiménez Núñez 1 6 Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO 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 1) Si se requiere transportar una cantidad grande de fluido a una altura mayor, se recomienda usar una bomba con una eficiencia grande. 2) 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. 5) Al cambiar la bomba el importante limpiar el tanque y los ductos.