Lab 01 Operaciones Industriales Fluidos

 

 

LABORATORIO N° N° 1 OPERACIONES INDUSTRIALES DE FLUI FLUIDOS DOS 

BOMBAS Integrantes: Arce, e, Lui Luiss Ángel   Huanca Arc

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  León Cueva, Roció Gabriela

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Vell ásquez de la Cruz, Yosselyn Ve Yossely n  

DÍA: 24/03/2021 SECCIÓN: C1-A  DOCEN DOC ENTE: TE: Am Ames es Ramírez, Ramír ez, Huguez E. 

2021-I

 

CUESTIONARIOS LABORATORIO N° 1 1. ¿Qué es una bomb a y cuál es su importancia importancia en en la industria? Las bombas son equipos que impulsan líquidos. Es decir, le dan energía de presión al líquido. Existen varios tipos de bombas. Para seleccionar una, debemos hacerlo hacerlo de acuerdo a las características del líquido que va a ser impulsado, ya que de ello dependerá el material de la bomba. Características importantes como la viscosidad v iscosidad del líquido, la corrosión, corr osión, entre entr e otras. Estos equipos son muy importantes en las industrias como alimentarias, f armacéutica armacéuticas, s, f abricación abricación química, química, petróleo p etróleo y gas, g as, petroquímica, petroquímica, entre otras otras. Su uso es hacer circular líquidos, dosificar. El rendimiento de la bomba es muy importante, importante, pues de e ello llo depende la producción en la indu indu stria. stria.

Bomba

2. ¿Cuál ¿Cuál es el prin cip al tipo de energía energía qu e le transfie transfiere re la bomba a un líquido? El principal princip al tipo de energía ener gía que transmite transmite la bomba al al líquido es la energía ener gía de presión.

3. ¿Qué es es la succi ón y qu é es es la descarga? descarga? Expl Expl ique el mecanismo mecanismo de entrega de presió n de la bomba centrífuga centrífuga al flu ido. Para el funcionam Para fun cionamiento iento de una bomba, bomba, debe haber una u na línea de succión (todo (to do lo que q ue está antes antes de la bomba) y una línea de descarga d escarga (todo lo que está después despu és de la bomba). En estas líneas disponemos dispo nemos de dos válvulas válvulas que son:   Vá Válvula lvula de succión: debe estar estar abierta para succionar el líquido e impulsarlo.   Vá Válvula lvula de descarga: descarga: debe estar abierta para que el fluido pase hacia el tanque. •

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Las bombas centríf centr ífuga ugas s para aumentar aumentar la presión pr esión que le dan al f luido, tienen que reducir r educir el e l caudal. caudal. Estas Estas bombas se regulan reg ulan con las las válvulas de globo que qu e giran 360º, son espe e special cialmente mente para regular regu lar caudal. caudal. Por ello, estas válvulas válvulas tienen tien en gran importancia importancia en la presión del f luido.

 

4. ¿A qué llamamos llamamos cabeza cabeza de bo mba y cómo se calcula? La cabeza de bomba es la energía energ ía que propor pr oporciona ciona una bomba al sistema siste ma.. Se calcula con la siguiente ecuación:

llamamos cu rva caract caracterí erística stica de un a bomba bomba y cuál es su 5. A q ué llamamos importancia La curva cu rva característica caracterís tica de la bomba es e s la relación entr e ntre e la altura manométric manométrica a (la caída de presión) presió n) y el caudal. caudal. Para cada velocidad hay una curva; esto quiere quiere decir que, qu e, si la velocidad se reduce, redu ce, también también disminuye la altura altura y el cauda c audal. l. Esta curva cur va es importante porque po rque de ella e lla podemos descifrar el funciona fun cionamien mientto de una bomba centrífuga cuando opera. Además, con ella también podemos seleccionar el tipo de bomba. 6. ¿C ¿Cómo ómo se clasifican las bo mba mbas s y para qu é sirve cada cada tipo? Existen varios varios tipos de d e bombas, bombas, entre e ntre ellas tenemos: te nemos: las las bo mbas cent rífuga rífugass, estas son las más más utilizadas utilizadas en e n la industria ind ustria porque porq ue son sencillas sencillas en el e l diseño y su operación, oper ación, también también son menos costosas que qu e las demás. demás. Las bo mba mbass de desplazamiento positivo , estas son rotativas y son mejores que las bombas centrífuga centrífug as con los líquidos viscosos. Las bombas d e diafra diafragma gma, estas est as mueven mueven líquidos (o también líquidos con gases) por medio de un diafragma; además, requieren requ ieren de menos mantenimiento. mantenimiento. Finalm F inalmente, ente, las bombas de turbin a, estas tienen impulsores y no son adecuadas para líquidos que contienen partículas sólidas. ¿Cuál uál es el tipo de bomb a más usad a y por qu é? 7. ¿C El tipo de bomba más más usada u sada es la la bomba b omba centrif uga porque son un tipo de bomba hidráulica que transfor tr ansforma ma la energía ener gía mecánica mecánica de un impulso en energía ener gía cinética o de presión pre sión de un f luido incompresible. Son bombas bombas altamente alta mente ef eficientes, icientes, de diseño d iseño y operación ope ración simple y generalmente generalmente menos costosas.

Bomba centrífuga

 

8. Expli qu e la in stalación de una bo mba y qué elementos elementos co mplemen mplementarios tarios requiere. Prese Present nt e un a imagen de un a bo mba ins ta talada lada con los respectivo s accesorios. accesorios.

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La bomba deberá debe rá cebarse antes de dar arranque arranque eléctrico, para ello se utilizará la válvula válvula dispuesta en la tubería tube ría de succión. Al f uncionar la bomba a plena carga carga deberá medirse el consumo de corriente corr iente eléctrica, elé ctrica, si fuera fuer a necesario se regula r egulará rá con la válvula válvula de paso dispuesta en la tubería de impulsión. Para Para motores de potencia pote ncia mayor mayor a 1 hp se debe deb e realiza realizarr el arranque arranque con un contactor.

9. ¿Cuál ¿Cuál es la impo rtancia de las bridas, las tuberías tuberías y sellos d e bomb a? Present Pr esent e imagen d eta etallada llada de ub icación.

Bridas o p latinas: Son los elementos ele mentos que unen dos d os componentes de un sistema de tuberías, tuber ías, permitiendo ser se r desmontado sin operaciones op eraciones destructivas, destructivas, gracias a una circunf erencia de agujeros a través de los cuales cuales se montan montan perno p ernos s de unión. Las bridas br idas son aquellos aquellos elementos ele mentos de la línea de tubería, tuber ía, destinados a permitir

 

la unión u nión de las partes partes que conf orman orman esta instalaci instalación ón en las bombas u otro equipo que qu e forme fo rme parte parte de estas instala instalaciones. ciones.

Tuberías: Las tuberías tube rías permiten el transpor transporte te de fluido f luido en un lugar lugar específico, específ ico, vienen de diferentes difere ntes tipos tipos y dim d imensiones ensiones según su tipo de uso.

Sellos: Los sellos son so n utilizados para para unir un ir una parte f ija con una móvil en mecanismos mecanismos o sistemas sistemas usando alta presión para así cerrar cer rar herméticamente, herméticamente, previniendo pr eviniendo las las fu fuga gas s y goteos

LABORATORIO N° 2 10. ¿Qué es la pot encia de una bomba y qu é tipos de eficienc eficiencia ia hay? Hay Ha y 3 tip os d e potencia: potencia: ➢ 

Potencia Eléctrica: Es la potencia inicial, la que llega a la bomba. motor y gira en el eje. ➢  Potencia Mecánica: Es la que llega al motor ➢  Potencia Hidráulica: Hidráulica: Es la que llega al al f luido, es de presión. La mayor mayor es la potenc po tencia ia eléctrica porque mueve al eje y luego lueg o es transferido transfer ido por la potencia hidráulica hidráulica a través través de energía en ergía de presión. Los tipos de ef iciencia: iciencia: ✓ 

Eficiencia Eficienc ia Hidráulica( Hidráulica( n H): Es el cociente entre e ntre la altura altura útil comunicada al al f luido HB  y la suma de de esta y las pérdidas pérd idas Hf .

    + 

✓ 

Eficiencia Eficienc ia volumétrica(n V): El gasto en la descarga de la bomba es menor menor que qu e en la succión. succió n.  Además,  Ademá s, es menor menor que el gasto en el im impulsor. pulsor. La ef eficiencia iciencia volumétrica es el cociente de Evidencia la existencia existen cia de fugas fu gas en el caudal. caudal.

 +   

 

✓ 

Eficiencia Eficienc ia Mecánica(n Mec ): Es el cociente cocie nte de dividir la potencia potenc ia de la potencia pote ncia hidráulica y la potencia poten cia absorbida, se expresa expr esa en % y es e s menor menor a 100% 100 %

11. ¿Qué es efici encia de una bomb a? Consiste en la relación r elación porcentual por centual entre la potencia potenc ia utilizada y la potenc poten cia entregada entre gada.. Se representa represen ta con la letra “n”. “n ”.  

Potencia utilizada   100%  = Potencia entr entregada egada 100%   12. Rea Realic lic e la gráfi ca %Eficiencia vs Caudal. Interprete la u til idad de di cha gráfica. Esta gráfica nos ayuda a determinar de terminar las las características de operación op eración de una bomba, además observamos que a medida que aumenta el caudal también aumenta aum enta la ef iciencia, pero no n o en toda la gráfica ya que q ue observam obser vamos os que a un caudall de cauda d e 3.5 m3/h tenemos te nemos la máxim máxima a ef iciencia ya que después de spués decae la ef iciencia y notamos notamos que la ef iciencia nunca llega al 100%.

Eficiencia vs Caudal 100% 95% 90%

99% 84%

80%

79% 70%

70%      a        i      c      n      e        i        i      c        f      e

60% 53%

50% 40% 35% 30% 20%

18%

10% 0%

0% 0

0 .5

1

1 .5

2

2 .5

3

3 .5

Caudal (m3/h)

Grafica. %Efic %Efic iencia vs Caud Caud al

4

4.5

 

el caudal ópti mo de operación operación d e una bomba. 13. Expl iqu e cómo se halla el

Considér ese el esquema Considérese esque ma de la figura f igura 2.21, donde dond e se desea desplazar desplazar un líquido desde desd e un depósito a una al altura tura z1 a otro a una altura superior super ior z2 mediante media nte una bomba bo mba,, cuya cu ya curva característica característica se muestra en la f igura 2.22, empleando L metros de una tubería tuber ía de diámetro D. Al aplicar aplicar la ecuación (2.7), (2.7) , se obtiene la carga total del sistema, que es una característica del mismo: mismo:

 

Como la dif erencia eren cia de altura geográfica es única para para este sistema siste ma,, así como la tubería, tuber ía, la carga total del sistema es una f unción del de l cuadrado cuadrado del caudal, caudal, como se muestra en la f igura 2.22. Así el punto de oper operación ación de la bomba, es decir, el caudal que impulsa y la altura altura proporcion prop orcionada ada,, vendrá vendr á dada dada por el punto punto de corte de d e la característica característica de la bomba (f unción parabólica des cendente) cende nte) y la curva del sistema (función (f unción parabólica ascendente). Por tanto, para cualquier sistema dado, es posible calcular la carga o altura total necesaria mediante la ecuación (2.7). (2.7) . Si el sistema sistema está totalmente totalmente def inido (cotas (cot as geográficas, geográficas, longitud de tuberías, tube rías, diámetros, diámetros, etc.), la carga carga ne necesaria cesaria en el sistema es una f unción del d el caudal. caudal. Con los datos de la curva c urva característica característica de la bomba, el caudal impulsado será aquel en que la carga del sistema sea igual a la carga de la bomba bo mba,, es decir, dec ir, al al punto pun to de corte cor te entre la curva de la carga carga del sistema y la curva característica de la bomba.

14. ¿C ¿Con on qu é fin al alidad idad se co loca locan n las bombas en serie? Ind Ind ique lo q ue se cumple en d icho arreglo. arreglo.

Dos o más más Bombas Bombas están conectadas en serie cuando el caudal caudal resu resultante ltante de una es entregado entr egado a la siguiente. sig uiente. Este arreglo permite per mite obtener a alturas lturas de bombeo mayore mayores s a las que qu e lograría cada cada bomba individualmente. individualmente. Las bombas en serie ser ie tienen el mismo mismo caudal caudal y la altura altura de elevación elev ación se incrementa al al pasar por la bomba siguiente    Al conectar dos o más más bombas en serie se logra logra un aumento aumento proporc pro porciona ionall de la presión presió n total o ffinal inal del sistema. sistema. De esta f orma existe una tubería de succión insertada en la fuente f uente de agua y la la sali salida da de la primera bomba se conecta cone cta a la entrada de la siguiente, siguient e, y así sucesivamente se tienen dos bo bomba mbas s conectadas en serie, tenemos: Caudal: Q Total T otal = Q  A = Q B Cabeza:: h Total Cabeza T otal = h A + h B Q Entrada Entr ada = Q A Q Salida = Q B H Total T otal = h A + h B H Total: T otal: Altura total. Q Total: Caudal total. 15. ¿C ¿Con on qu é fin al alidad idad se co loca locan n las bombas en p ara arale lelo? lo? Indiq ue lo q ue se cumple en d icho arreglo. arreglo.

Se dice que qu e dos bombas o más más están e stán colocadas en paralelo cuando cuando sus caudales cauda les convergen conver gen en una Tubería. Tuber ía. El El caudal caudal resultante re sultante es la sumatoria sumatoria de todos los caudales. caudales. En estos arreglos no existe un incremento en la presión de descarga.

 

  Respecto al caudal caudal el arreglo en p para aralelo lelo cada bomba aporta aporta su valor al equivalente y el resultante de altura de elevación del arre arreglo glo e n paralelo paralelo conserva conser va el rango rango de operación o peración de las bombas asociadas asociadas

16. ¿Qué es la cavitación y q ué con se secuen cuencia cias s t rae consigo a la bomb a? La cavitación cavitación es un proceso proce so dinámico dinámico en el que se generan gene ran burbujas de gas o vapor en el f luido como consecuencias consecuencias de cambios cambios en la presión pr esión o temperatura. Si Si la presión pr esión del líquido en algún punto pun to de la bomba centríf centr ífuga uga cae cae o iguala la la presión de d e vapor a la temperatura temper atura dada, dada, se empezarán empezará n a fformar ormar burbujas. El crecimiento de las burbujas bur bujas y su posterior poster ior colapso provoca pro voca que el movimiento movimiento del fluido por p or la bomba no se realice correctam correct amente. ente. Esto hace que el bombeo no sea se a eficiente, ef iciente, además además de producir prod ucir un deterioro dete rioro en la bomba.

       

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Sus con secuencias secuencias d e la cavitación a la bomb a:  Además  Ademá s de la ineficiencia inef iciencia en el bombeo, las las burbujas generadas en la cavitación cavita ción y su s u golpete golpeteo o sobre sobr e el rodete rode te acaba acaban n deteriorando deter iorando la bomba. bomba. Vibraciones y ruidos. ruido s. Deterioro y erosión de rodetes de la bomba. bomba. Problemas Problema s en los sellajes. Ineficiencia en el bombeo.

¿Cuánd uánd o ocurre cavitación cavitación de u na bomb a y cómo evita evitarla? rla? 17. ¿C Suele identif icarse el problema con ruidos extraños extr años en el interior de la bom bomba ba acompañado acompaña do de vibraciones, así como co mo disminucione disminuciones s en la ef iciencia. La cavitación cavitación de una bomba bo mba puede provoc p rovocar ar un importante importante deterioro dete rioro en el interior de d e la bomba, los rodamientos y en los sellajes, sellajes, además de ser potencial poten cialmente mente peligroso peligros o para el personal. perso nal. La inspección rutinaria ru tinaria de los sistemas sistema s de d e bombeo y en concreto concr eto de las bombas bombas es f undamental undamental para para detectar el problema antes de que produzca pr oduzca mayores mayores desperfectos. desper fectos. Por ello los trabajos trabajos de mantenimiento mantenimiento realiza r ealizados dos por un especialista son fundamentales. La cavitación cavitación se puede pued e prevenir pre venir cuando se verifica ve rifica lla a iinstala nstalación ción inicial inicial d de e la bomba centríf centr ífuga uga,, además además de las dimensiones dimensione s de la válvula reguladora o en los caudales caudales de entrada entr ada y salida. salida. T ambién ambién para evitar la cavitación, cavitación, debemos debe mos asegurarnos de que se respete r espete la condición de NSPH disponible disponib le superior superio r a NPSH requerida.

 

NPSH requ erido y el NPSH ¿Qué es el NPSH NPSH di sp on ib le le? ? In dique su relación con la cavitació n d e un a bomba.

NPSH NP SH requerido requ erido El NPSH req, es un parámetro parámetro que permite per mite determinar determinar si existe riesgo de cavitación. cavita ción. Es variable para cada bomba centrif centrifuga, uga, cambia cambia según el caudal, el f luido bombeado y el número número de revolucion r evoluciones es del motor de la bomba, cuanto menor es el valo r de NPS NPSH req t anto mayor es su c apacidad apacidad de succión.  succión. 

NPS NP SH dis po nible El NPSH dis, equivale eq uivale como como la altura altura total de succión absoluta por encima e ncima de la altura de presión de d e vapor del fluido fluid o a la temperatura de bombeo, se encuentra encu entra en la zona de la brida br ida de succión de la bomba bo mba..

 

CUESTIONARIO  A  A)) AC ACERCA ERCA DEL EQUIPO DE BOM BOMBEO BEO..   Elaborar un instructivo de operación de la bomba 1 y 2 de manera ilustr ativa y didáctica. didáctica.

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Figura N°1 Instructivo Instructivo de operación de la bomba 1

Vacuómetro

flujómetro

Grifos de cebado

Manómetros

P1

P2

 

Figura N°2 Instructivo Instructivo de operación de la bomba 2

Vacuómetro

flujómetro

Grifos de cebado

Manómetros

 

  Elaborar un flujograma de operación de la bomba 1 y 2 de manera que gráficamente se pueda visualizar el procedimiento

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Flujograma de operación para la bomba 1

Operación de la bomba bomb a1

Verificar que las válvulas que se utilizara utili zara estén abiertas

Cebar la bomba

¿Se encuentra cebado la bomba?

Si

Energizar el tablero de control

Finalizar el bombeo de agua

Controlar la presión en el manómetro

Pulsar el botón verde del tablero y aumentar gradualmente la potencia

Abrir lentamente la válvula para la regulación del caudal

No

 

Flujograma de operación para la bomba 2

Operación de la

Cebar la

bomba 1

bomba

Verificar que la válvula 2 estén abiertas

¿Se encuentra cebado la bomba?

Si

Energizar el tablero de control

Finalizar el e l bombeo de agua

Controlar la presión en el manómetro

Pulsar el botón verde del tablero y aumentar gradualmente la potencia

Abrir lentamente la válvula para la regulación del caudal

No

 

  ¿Cuál es la presión que está sobre la superficie del líquido en el tanque A?

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La presión atmosférica.   ¿Qué tipo de presión aparece en el equipo y en la diferencia de presiones qué tipo de presión se utiliza en el cálculo? Explique

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 Aparece la pres  Aparece presión ión m mano anométrica, métrica, sea de su succión cción y d de e des descarga. carga. En la diferencia de presiones (manométrica  –  atmosférica), lo que se calcula al  – atmosférica), final es la presión absoluta.   ¿Qué significa con respecto a la presión el valor de - 02 bar en la succión de la bomba P1?

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Es la presión absoluta mínima que debe haber a la entrada de la bomba para evitar fenómenos de cavitación. 

  ¿Qué sign ifica el valor de 1?1 1?1 b ar en en l a descarga descarga de la b omba?

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El valor de 1.1 bar nos indica en ese punto, cuánto por encima de la presión pr esión atmosf atm osf érica está la presión absoluta.   ¿Cuál ¿Cuál es l a presió n en bar qu e está entrega entregando ndo la bo mba P1 P1 al líqui do con los valores de la pregunta anter anterior? ior?

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∆=1.1− −0.2  ∆ = 1.1+ 0.2 = 1.3     ¿Cómo represen tarí taría a en metros de agua equivalente equivalente al valo r de la

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pregu nt a anter anterior? ior?

1.3 =  = 130     =   ×  ( )  ×      1300 = 13  = ℎ × 10 1000 ( ) ×9.78  ℎ = 0.13  

 

  Realizar un plano de riesgos del laboratorio principal de operaciones operaciones industriales

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