Medición de potencia en bombas de laboratorio

UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA “SAN PABLO”

UNIDAD ACADÉMICA REGIONAL COCHABAMBA

Departamento de Ciencias Exactas e Ingeniería

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Laboratorio de Procesos Unitarios II

Medición de potencia de bombas en el laboratorio de procesos

Dunkan Gerson Alcocer Fernandez  

Leonardo Fanor Claure Garcia

Karoll Micaela Gonzales Salamanca

Araceli Zurita Santillán

Cochabamba – Bolivia

Marzo Del 2019

1. Introducción

En la presente experiencia de laboratorio se requiere calcular la potencia de las bombas del laboratorio de procesos unitarios II, para la cual se requirió de mediciones de la distancia de  los tubos así como también sus diámetros, estos tubos son las conexiones entre tanques que gracias a las bombas pueden ser transportado el fluido de los tubos de un punto a otro para realizar un proceso.

Además de medir longitudes es muy necesario tomar en cuenta todas las fricciones, cómo ser las internas por rozamiento y las que son provocadas por los accesorios (codos, válvulas, medidores, etc.).

Para poder realizar dicho cálculo en necesario realizar un balance de energía mecánica del cual se deben hacer ciertas suposiciones, como en el caso de que el diámetro no cambie de un punto a otro la diferencia de velocidades se hará cero porque dicho diámetro no cambia, en caso de que los tanques estén a presión atmosférica, el cambio de presión se hará cero, ahí tenemos otro término del balance de energía mecánica eliminado, lo cual restaría realizar el cambio de alturas de un punto a otro, para lo cual se debe tener una referencia, para la presente práctica se tomó como referencia el suelo. Para él último término a analizar, es la sumatoria de fricciones que básicamente consiste en la suma aritmética de la pérdida por rozamiento interno del tubo al interior y la sumas por pérdidas en accesorios, para la primera fricción, que es por rozamiento se debe realizar un análisis en el cual debemos obtener el factor de fanning del cual se obtiene de la gráfica Moody, obtenida en la figura 2.10-3 del libro base “Procesos de transporte y principios de procesos de separación” del autor Christie John Geankoplis, para la obtención de este factor primeramente se debe obtener un número adimensional “Reynolds” del cual depende de 4 variables: densidad, velocidad, diámetro y viscosidad, donde todas se hallan a través de un caudal volumétrico y una cierta temperatura, para la segunda parte de friccion , qué son las de los accesorios, se debe tomar en cuenta qué accesorios se tiene y qué cantidad, para buscar sus coeficientes en la tabla 2.10-1 y poner hacer el cálculo de cada uno.

Finalmente se despeja el trabajo mecánico que la bomba suministra al fluido y para poder encontrar la potencia que la bomba ejerce, es necesario conocer la eficiencia de la bomba, la cual se obtiene del catálogo del modelo de la marca y modelo de la bomba.

1. Objetivos

• Calcular la potencia de las cuatro bombas en el Laboratorio de Procesos Unitarios.
• Saber tomar medidas de z1 y z2, longitud total de tubería, de accesorios en la ecuación de Balance de Energía Mecánica.

1. Marco Teórico

El desplazamiento de fluidos, líquidos o gases (en ocasiones incluso con sólidos en suspensión) se desarrolla normalmente en sistemas de flujo, más o menos largos y complejos que implican conducciones rectas, generalmente cilíndricas de diámetros variados, enlazadas por uniones convenientes, curvaturas, codos, válvulas, etc. A través de estos sistemas el fluido sólo fluye espontáneamente si su energía total disminuye en la dirección del flujo. De no ser así, habrá que comunicarle energía desde el exterior mediante dispositivos tales como bombas, en el caso de líquidos, o compresores, soplantes o ventiladores, en el caso de gases. Tal aporte de energía puede invertirse en aumentar la velocidad, la altura o la presión del fluido. La cuantía de la energía que deberá suministrarse a un fluido para conseguir su desplazamiento por un sistema determinado dependerá de su caudal, de la altura a que deba elevarse, de la presión con que se requiera al final de su recorrido, de las longitudes y diámetros de los tramos rectos de conducción, de los accidentes (ensanchamientos, estrechamientos, curvaturas válvulas, codos, etc.) intercalados entre ellos y de sus propiedades físicas, fundamentalmente su viscosidad y su densidad. La ecuación de Bernoulli:

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aplicada a los extremos del sistema de que se trate permitirá el cálculo de la energía (W) que debe comunicarse a la unidad de masa del fluido circulante. Con ella y el caudal másico de flujo que se desee (m) se obtiene la potencia teórica necesaria para el flujo deseado:

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Son muy variados los tipos de flujos y fluidos que pueden presentarse, aunque fundamentalmente puede dividirse en flujo de líquidos (incompresibles) y flujo de gases (compresibles, aunque si la variación de presión es baja pueden considerarse incompresibles). A modo de ejemplo se citará entre los primeros: bombeo de productos petrolíferos como crudos, gasolinas, naftas, gasóleos, etc. servicios de agua para calefacción o enfriamiento en cambiadores de calor, servicios agua potable y alcantarillado en las grandes ciudades; bombeo de ácidos, álcalis y toda clase de productos químicos desde sus depósitos almacén hasta las unidades en que se requieran, etc. En cuando a los gases, podemos citar el flujo de gas natural a grandes distancias; servicios de gas propano, de aire comprimido, etc. A su vez, los fluidos pueden ser gases o líquidos poco viscosos, líquidos de elevada viscosidad, newtonianos o no, con o sin sólidos en suspensión, corrosivos o inertes, etc. En el presente tema, se abordará la descripción y funcionamiento de los distintos equipos utilizados para la impulsión de líquidos y gases de forma separada, no sólo por su distinto comportamiento de compresibilidad, sino porque sus grandes diferencias de densidad y viscosidad requieren que las respectivas máquinas impulsoras tengan características distintas. A modo de ejemplo, baste decir que los equipos para gases deberán tener mayor precisión en el diseño para evitar fugas, que se producen con mucha mayor facilidad que en el caso de los líquidos. También podría decirse que en el caso de los líquidos hay que tener presente en qué lugar se coloca la bomba para evitar problemas de cavitación, circunstancia que no se produce en los gases.  

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