Práctica N°2: Sistema de bombeo de líquidos

República Bolivariana de Venezuela

Universidad Experimental Politécnica Antonio José de Sucre

Vicerrectorado Barquisimeto, edo. Lara

Departamento de Ingeniería Química

Laboratorio de Fenómenos de Transporte

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Integrantes: Fabiana Bello C.I. 28.585.902

Juan Carlos Guevara C.I. 27.436.792

Profesora María Gabriela Lucena

Noviembre, 2022

República Bolivariana de Venezuela

Universidad Experimental Politécnica Antonio José de Sucre

Vicerrectorado Barquisimeto, edo. Lara

Departamento de Ingeniería Química

Laboratorio de Fenómenos de Transporte

Práctica N°2: Sistema de bombeo de líquidos

RESUMEN

El objetivo general de esta práctica fue estudiar el comportamiento de un sistema de bombeo de líquidos con una bomba centrífuga en funcionamiento y compararlo con un sistema de bombeo con dos bombas centrífugas acopladas en serie o paralelo.

Luego de abrir la válvula reguladora del flujo y ajustando el sistema para el funcionamiento de una sola bomba centrifuga con ayuda del diagrama contenido en el tablero el cual indicaba las válvulas correspondientes a ser abiertas, fue encendida la bomba mediante el suiche integrado también el tablero. A continuación fue anotada la presión de salida correspondiente a este bomba configurando los suiches de presiones en el tablero, a continuación fue medido el caudal cerrando la entrada de agua en el tanque cilíndrico y con el uso de un cronometro medir y anotar cuanto tiempo duraba en alcanzar la marca de 5L. Las observaciones antes mencionadas se repitieron con la abertura      

Asimismo, el sistema fue configurado a un acoplamiento en serie con la bomba 1 y 2 en funcionamiento mediante el tablero integrado, donde se repitieron los cálculos antes mencionados también con las aberturas  y posteriormente se repitieron los pasos para el acoplamiento en paralelo.

Luego de realizar los cálculos correspondientes, se obtuvo que para el funcionamiento de 1 sola bomba centrifuga el cabezal de bombeo fue de un valor promedio de 4.12m, para la potencia útil el valor promedio fue de 12.06watts con una eficiencia de 15.07% y el CNSP-R tuvo un valor de 11.30m. Para el acoplamiento en serie, se obtuvo un valor promedio para el cabezal de bombeo de 8.79m, el CNSP-R 9,52m eficiencia de 17% y una potencia promedio entregada al fluido de 27.04watts. Finalmente para el acoplamiento en paralelo, paralelo obtuvo un valor promedio para el cabezal de bombeo de 4.80m, eficiencia de 21.30%, CNSP-R 9,40m y una potencia útil de 34.08watts.

INTRODUCCIÓN

Una turbo bomba, más comúnmente llamada bomba, agrega energía a un sistema, con el resultado de que incrementa la presión; también hace que haya flujo o que se aumente el caudal. La bomba centrífuga, debido a sus características, conforman la clase de bombas hidráulicas de más aplicación dentro de la industria ya que son las más utilizadas para bombear líquidos en general y permiten movilizar grandes cantidades de agua. Entre las ventajas de las bombas centrifugas se puede mencionar que no tienen órganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son muy sencillos, para una operación definida, el gasto es constante y no se requiere dispositivo regulador, se adaptan con facilidad a muchas circunstancias, el peso es muy pequeño y dimensiones reducidas, entre otras.

Durante la práctica fue utilizado un equipo de bombeo conformado por dos bombas centrifugas, a través de este se cumplió con el objetivo principal de la practica el cual era estudiar el comportamiento de un sistema de bombeo de líquidos con una bomba centrífuga en funcionamiento y compararlo con un sistema de bombeo con dos bombas centrífugas acopladas en serie o paralelo. Mediante el uso de un cronometro se pudo tomar el tiempo que tomaba completar 5L del tanque del sistema para posteriormente realizar los cálculos a partir del caudal, para el funcionamiento de una sola bomba, acoplamiento en serie y acoplamiento en paralelo. Los datos fueron anotados a diferentes aberturas de las válvulas (100%, 77.7%, 55.56% y 33.33%) correspondientes.

MARCO TEÓRICO

Bombas

Las bombas son dispositivos que se utilizan para impulsar líquidos a través de sistemas de tuberías. Una turbo-bomba consta de dos partes principales: un impulsor, que imparte un movimiento rotatorio al líquido, y la carcasa o caja, que dirige el líquido hacia la región del impulsor y lo transporta a través del sistema a una presión mayor.

Tipos de bombas

Los tipos de bombas se pueden clasificar en dos importante grupos, de desplazamiento positivo y cinetica,  que a su vez se subdividen en otros grupos.

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• Bombas de desplazamiento positivo

1. Rotatorias

1.1 Bombas de engranes: se usa para aplicaciones en potencia de fluidos, y para distribuir lubricantes a componentes específicos de maquinaria. Se compone de dos engranes que giran dentro de una carcasa, en sentido contrario y muy ajustados uno con el otro. La periferia exterior de los dientes del engrane se ajusta muy bien con la superficie interior de la carcasa.

1.2 Bombas de aspas: La bomba de aspas, que también se utiliza para potencia de fluido, consiste en un rotor excéntrico que contiene un conjunto de aspas deslizantes que corren dentro de una carcasa. Un anillo de levas en la carcasa controla la posición radial de las aspas.

1.3 Bombas de tornillo: Una desventaja de las bombas de engranes, pistón y aspas es que distribuyen un flujo por impulsos hacia la salida, debido a que cada elemento funcional mueve un elemento, volumen capturado, de fluido de la succión a la descarga. Las bombas de tornillo no tienen este problema. El rotor de impulso central de las bombas de tornillo, semejante a una espiral, se acopla muy bien con los dos rotores impulsados, con lo que se crea un confinamiento dentro de la carcasa que se mueve más axial de la succión a la descarga, y proporciona un flujo uniforme continuo.

1.4 Bombas de cavidad progresiva: La bomba de cavidad progresiva también produce un flujo suave no pulsa, y se utiliza sobre todo para enviar fluidos de procesos, más que en aplicaciones hidráulicas. Conforme el rotor central grande gira dentro del estator, se forman cavidades que avanzan hacia el extremo de descarga de la bomba que mueve el material en cuestión. Es común que el rotor esté hecho de una placa de acero con capas gruesas de cromo duro, con el fin de aumentar la resistencia a la abrasión.

1.5 Bombas de lóbulo: La bomba de lóbulo llamada a veces bomba de levas, opera en forma similar a la de engranes. Los dos rotores que giran en sentido contrario tienen dos, tres o más lóbulos que coinciden uno con otro y se ajustan muy bien en su contenedor. El fluido se mueve alrededor de la cavidad formada entre los lóbulos contiguos

1.6 Bombas de tubo flexible (peristálticas): Las bombas peristálticas son únicas en cuanto a que el fluido se captura por completo dentro de un tubo flexible a través del ciclo de bombeo. El tubo se redirige entre un conjunto de rodillos giratorios y una carcasa fija. Los rodillos exprimen el tubo y atrapan un volumen dado entre los rodillos adyacentes. El diseño en verdad elimina la posibilidad de que el producto se contamine, lo que hace atractivas estas bombas para las aplicaciones químicas, médicas, procesamiento de alimentos, de impresión tratamiento de aguas, industriales y científicas.

2. Recíprocas

2.1 Bombas de pistón: Las bombas de pistón para transferencia de fluidos se clasifican como símplex (de actuación única) o dúplex (de actuación doble. En principio son similares a las bombas de pistón de potencia de fluido, pero es común que tengan una capacidad de flujo mayor y operen a presiones bajas. Además, por lo general operan por medio de un impulsor tipo cigüeñal

2.2 Bombas de émbolo: Las bombas de pistón o émbolo son de desplazamiento positivo alternante. Esto implica que funcionan desplazando el fluido mediante una acción de bombeo de vaivén. Un volumen definido de fluido se aspira al interior de una cámara cerrada, donde permanece hasta que se descarga a una presión determinada por la aplicación.

2.3 Bombas de diafragma: En la bomba de diafragma de la figura 13.6, una barra reciprocante mueve un diafragma flexible dentro de una cavidad, con lo que descarga fluido conforme aquél se mueve a la izquierda, y lo empuja cuando va hacia la derecha, en forma alterna. Una ventaja de este tipo de bomba es que sólo el diafragma entra en contacto con el fluido, con lo que se elimina la contaminación provocada por los elementos de operación.

• Bombas cinéticas

Flujo radial: Las bombas centrifugas de flujo radial son el tipo más común de bombas cinéticas. El fluido se lleva al centro del impulsor y después es lanzado hacia afuera por las aspas. Al salir del impulsor, el fluido pasa por una voluta en forma de espiral, donde baja en forma gradual y ocasiona que parte de la energía cinética se convierta en la presión del fluido.

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