UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BÁSICA LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I Práctica 7 BOMBAS CENTRIFUGAS Profesora: Marianela Fernández
Objetivo General Construir la curva característica para una bomba centrifuga y determinar el NPSH del sistema.
Objetivos Específicos Determinar el cabezal total del sistema, la potencia total y la eficiencia de la bomba a caudal variable. Construir la curva característica de la bomba centrifuga. Determinar el NPSH del sistema.
Bombas Son equipos que permiten aumentar la presión de un fluido en fase líquida. El funcionamiento en si de la bomba será el de un convertidor de energía, o sea, transformará la energía mecánica en energía cinética, generando presión y velocidad en el fluido.
Bombas Al seleccionar una bomba para una aplicación específica, el ingeniero debe tomar en cuenta las siguientes características: capacidad Q, la energía o carga suministrada al fluido H, la potencia requerida para accionar la bomba P y la eficiencia de la unidad. Balance de energía en una bomba h A P 2 P1 g
Parámetros para la selección de Bombas Naturaleza del fluido a manejar (T, µ,, corrosión-erosión) Capacidad requerida (caudal). Condiciones de la succión (entrada) y de la descarga (salida) (P, T). Cabezal total de la bomba (h a en la ecuación de energía). Tipo de sistema al que la bomba está entregando el fluido. Tipo de fuente de alimentación de potencia (motor eléctrico, motor diesel, turbina de vapor, etc). Limitaciones de espacio, peso y posición. Condiciones ambientales. Costo de la bomba y su instalación Costo de operación. Códigos y estándares que rigen a las bombas
Clasificación de las bombas Engranes Paleta Desplazamiento positivo Rotatorias Reciprocantes Tornillo Cavidad Progresiva Lóbulo o álabe Pistón Inmersión Diafragma Cinéticas Flujo radial (centrífuga) Flujo axial (de impulsor) Flujo mixto (de propulsión o tipo ejector)
Clasificación de las bombas Desplazamiento positivo: su principal característica es entregar una cantidad fija del líquido por desplazamiento de un pistón o revolución de una pieza movible principal, su principal aplicación es con fluidos de altas viscosidades. Cinéticas: adicionan energía al fluido acelerándolo a través de la acción de un impulsor giratorio. Son las generalmente llamadas bombas centrífugas.
Bombas de desplazamiento positivo Rotatorias: Se basan en el método toma y descarga del fluido, dependen de válvulas de retención para controlar la carga y descarga, atrapa una cantidad de fluido y lo mueve hasta el punto de descarga. Tipos: engranes, paleta, tornillo, cavidad progresiva, lóbulo. Engranes
Bombas de desplazamiento positivo Reciprocantes: Adiciona energía al fluido, por medio de un pistón que actúa contra un líquido confinado. La cantidad de fluido dependerá del volumen del cilindro y del número de veces que se mueve el pistón a través del cilindro. Tipos: pistón, inmersión, diafragma. Simple Acción Doble Acción
Bombas cinéticas Centrífugas: Entregan un volumen variable de fluido a diferentes potencias, manteniendo una velocidad constante en el impulsor. En el interior de la bomba existe una caja circular donde gira el impulsor, el fluido entra a la bomba cerca del centro del impulsor y es llevado hacia arriba por acción centrífuga.
Bombas cinéticas Centrífugas: El líquido es llevado al centro del impulsor y puesto en rotación por las aspas del impulsor. Debido a la fuerza centrifuga el líquido es lanzado del borde o periferia del impulsor con una considerable velocidad y presión. El casco, el 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. Este pasaje del casco conduce a la conexión de descarga de la bomba a la tubería que forma el sistema.
Selección de una Bomba
Curva Característica Debido a que las bombas centrífugas muestran una gran dependencia entre la capacidad y el cabezal de presión que estas desarrollan, se utilizan curvas típicas de funcionamiento que indican el cabezal dinámico total de la bomba versus la capacidad volumétrica. Adicionalmente se suelen representar otros parámetros operacionales como: eficiencia, potencia y NPSH requerido.
Cabezal de descarga P P H hd hs * g D S * H2O g c Potencia W T Q* h* * g WR W Bomba Watímetro rendimiento W W T R *100
Carga Neta de Succión Positiva NPSH se define como la diferencia entre la presión total, expresada en columna de líquido en la entrada de succión y la presión expresada en altura de líquido correspondiente a la presión de vapor de líquido en la entrada de la bomba. Por lo tanto es esencial que la presión de succión a la entrada de la bomba tenga un valor más elevado que la presión a la cual se presentaría la vaporización a la temperatura de operación del fluido. NPSH D h sp hsp = cabezal de presión estática. Ls = diferencia de elevación desde el nivel del fluido. en el depósito hacia la entrada de la bomba. hf = pérdida por fricción en la tubería de succión. hvp = presión de vapor del líquido a la temperatura. NPSH L s h f h vp disponible NPSH requerido
Procedimiento Experimental Placa Orificio Manómetro (presión de Descarga) Manómetros Diferenciales Watímetro Tanque de Almacenamiento Bomba Centrífuga
Hoja de Toma de Datos Experiencia 1. Valores experimentales para el sistema de bombeo P descarga (psi) Potencia (Vatios) H Orificio H1 (cm Hg) H2 (cm Hg) H3 (cm Hg) P succión H4 (cm Hg) Experiencia 2. Datos para la curva de calibración de la placa de orificio Volumen (L) Tiempo (s) H (in Hg)