Elaboración de curva caracteristica de una bomba

1. Instituto Tecnológico de Mexicali
Ingeniería Química
Materia:
Laboratorio Integral I
Tema:
Práctica
Curva Característica de una bomba
Integrantes:
Nombre del profesor
Norman Edilberto Rivera Pazos
Mexicali, B.C. a 23 de febrero de 2015
Aranda Sierra Claudia Janette
Castillo Tapia Lucero Abigail
Cruz Victorio Alejandro Joshua
De La Rocha León Ana Paulina
Guillén Carvajal Karen Michelle
Lozoya Chávez Fernanda Viridiana
Rubio Martínez José Luis
12490384
11490627
12490696
11490631
12940396
12490402
12490417

2. 1
Índice
Práctica
Título: “Curva Característica de una bomba”
Objetivo 2
Introducción 2
Marco teórico 3
Parámetros y condiciones 3
Partes de una bomba 3
Tipos de bombas 4
Datos de bomba 5
Curvas características de una bomba 5
Leyes de afinidad 6
Gasto 7
Material, equipo y reactivos 7
Procedimiento 8
Cálculos 9
Análisis 10
Observaciones 10
Evidencias 11
Bibliografía 13

3. 2
Práctica V
Título:
“Curva característica de una bomba”
Objetivo:
Obtener experimentalmente la relación que existe entre la altura y el caudal que se presenta en
una bomba con el fin de construir una gráfica a la que llamaremos curva característica de dicha
bomba.
Objetivos específicos:
 Modificar la altura de la salida del fluido proveniente de la bomba.
 Comparar si aumenta o disminuye la capacidad de la bomba al modificar la altura.
Introducción
Cuando se pretende usar equipo en un experimento, laboratorio, o a nivel industrial donde las
decisiones que tomemos sean de gran importancia; es necesario que hagamos la mejor
elección del equipo y además sepamos los parámetros con los que mejor trabajaría dicho
dispositivo.
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.
Claro que algunas curvas características son más específicas y tienen muchas más cosas que
relacionar, por ejemplo rendimiento, NPSH (acrónimo de Net Positive Suction Head, también
conocido como ANPA (Cabeza Neta Positiva de Succión; 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 se encuentran en el laboratorio con el fin de conocer la relación de la altura
con la capacidad de la bomba.

4. 3
Marco teórico
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.
Parámetros y condiciones para seleccionar una bomba:
1. Naturaleza del líquido por bombear
Peso específico, constante de intercambio de calor, viscosidad, reactividad, etc.
2. Capacidad de flujo requerida
Cuanto volumen se moverá, relacionado con la potencia de la bomba.
3. Condiciones del lado de succión de la bomba
Área transversal del tubo de succión.
4. Condiciones del lado de descarga de la bomba
Área transversal del tubo de descarga.
5. Carga total sobre la bomba
La carga hA debe ser mayor a la carga de altura y de pérdidas del sistema.
6. Tipo de sistema donde la bomba impulsa el fluido
Motores, accesorios, válvulas y almacenamiento que afecten a la bomba.
7. Tipo de fuente de potencia
Fuente de energía de la bomba: manual, eléctrico, diésel, etc.
8. Limitaciones de espacio, peso y posición
Específicas para cada bomba y el área de trabajo.
9. Condiciones ambientales
Relacionadas con los códigos y estándares gubernamentales y el tipo de fluido.
10. Costos de adquisición e instalación de la bomba
Específicos de la marca de la bomba y del tipo de la bomba.
11. Costos de operación de la bomba
Depende del tipo de fuente de potencia.
12. Códigos y estándares gubernamentales
Específicos del proceso a realizar y la localidad mundial.
Partes de la bomba:
1- Carcasa: Superficie que cubre el mecanismo de la bomba. La mayoría de las carcasas son
fabricadas en fierro fundido para agua potable, pero tienen limitaciones con líquidos agresivos

5. 4
(químicos, aguas residuales, agua de mar). Otro material usado es el bronce. También se usa el
acero inoxidable si el líquido es altamente corrosivo.
2- Impulsor: Herramienta con forma de espiral y aspas utilizada en bombas cinéticas. Por el
centro entra el flujo, el cual es lanzado a las aspas. Fabricados en fierro, bronce acero
inoxidable, plásticos.
Tipos de bombas
Desplazamientopositivo
Rotatorias
Engranes
Se compone de dos engranes que
giran dentro de una carcasa, en
sentido contrario y muy ajustados
uno con el otro.
Aspas
Consiste en un rotor excéntrico que
contiene un conjunto de aspas
deslizantes que corren dentro de
una carcasa.
Tornillo
El fluido se mueve de manera
constante por las hendiduras de un
tornillo que gira por un motor
rotador.
Cavidadprogresiva
Conforme un rotor central gira
dentro de la carcasa, se forman
cavidades que avanzan hacia el
extremo de descarga.
Lóbulooleva
Dos rotores que giran en sentido
contrario tienen lóbulos y se ajustan
muy bien en su contenedor. El fluido
se mueve alrededor de la cavidad
formada entre los lóbulos
Tuboflexible
Consiste en un tubo entre un
conjunto de rodillos y carcaza. Los
rodillos exprimen el tubo y atrapan
un volumen dado entre los rodillos
adyacentes.

6. 5
Recíprocas
Pistón
Consiste en un pistón que al
moverse jala y empuja el fluido en
una razón de pulsos. Si se trata de
acción dúplex, ambos movimientos
jalan y empujan.
Émbolo
Un embolo se mueve dentro de una
cavidad, al estar fuera permite que
se llene, y al entrar empuja al fluido
al área de descarga.
Diafragma
Una lámina o tela se tensa de tal
manera que jala y empuja al fluido
por efecto de presiones negativas.
Cinéticas
Flujoradial,axialymixto
Estas bombas agregan energía al fluido
cuando lo aceleran con la rotación del
impulsor. El fluido es llevado al centro del
impulsor y después es lanzado hacia afuera
de las aspas. Al salir el fluido pasa por una
voluta en forma de espiral, donde baja en
forma gradual y ocasiona que parte de la
energía se convierta en presión de fluido.
Cuando se habla de flujo, este puede salir de
forma radial, axial o ambos (mixto).
Datos de la bomba a utilizar
V=115 v
F=60 Hz
I=1.4 A
Curva característica de una bomba
El comportamiento hidráulico de una bomba viene especificado en sus curvas características
que representan una relación entre los distintos valores del caudal proporcionado por la misma
con otros parámetros como la altura manométrica, el rendimiento hidráulico, la potencia
requerida y la altura de aspiración, que están en función del tamaño, diseño y construcción de
la bomba.

7. 6
Debido a que es posible utilizar diámetros de impulsor y velocidades distintos, los fabricantes de
bombas cubren un rango amplio de requerimientos de capacidad y carga con unos cuantos
tamaños básicos de bombas. Estas gráficas se miden en un plano de carga total contra
capacidad de flujo, y dentro de la misma se dibujan curvas de rendimiento o eficiencia máxima y
curvas de diámetro o tamaño del impulsor. Es importante reconocer cada curva ya que al
cruzarse dichas curvas es posible localizar puntos de operación, el cual otorga información del
tamaño de impulsor que tiene la mejor eficiencia para una capacidad de flujo requerida. Algunas
gráficas incluyen una curva de potencia de la bomba en caballos de fuerza.
Ejemplo:
Gráfica de rendimiento para una bomba centrífuga 2 X 3 ̶ 10 a 3500 rpm.
Leyes de afinidad
Son relaciones matemáticas entre el tamaño de la carcasa y del impulsor, y la velocidad del
impulsor con la capacidad, carga y eficiencia de las bombas centrifugas, debido a que estas
tres son variables que dependen de dichos factores.
1. Cuando la velocidad varía (N, en rpm):
 La capacidad varía en forma directa con la velocidad:
𝑄1
𝑄2
=
𝑁1
𝑁2

8. 7
 La capacidad de carga total varía con el cuadrado de la velocidad:
ℎ 𝑎1
ℎ 𝑎2
= (
𝑁1
𝑁2
)
2
 La potencia que requiere la bomba varía con el cubo de la velocidad:
𝑃1
𝑃2
= (
𝑁1
𝑁2
)
3
2. Cuando el diámetro del impulsor varía:
 La capacidad varía en forma directa con el diámetro del impulsor:
𝑄1
𝑄2
=
𝐷1
𝐷2
 La carga total varía con el cuadrado del diámetro del impulsor:
ℎ 𝑎1
ℎ 𝑎2
= (
𝐷1
𝐷2
)
2
 La potencia que requiere la bomba varía con el cubo del diámetro del impulsor:
𝑃1
𝑃2
= (
𝐷1
𝐷2
)
3
La eficiencia permanece casi constante para cambios de velocidad y para cambios pequeños
en el diámetro del impulsor.
Gasto volumétrico (Q)
Es el volumen de fluido manejado por unidad de tiempo. El gasto volumétrico se puede
expresar como el producto de la velocidad del fluido por el área transversal del ducto por el cual
fluye:
𝑄 = 𝑣 ∗ 𝐴 =
𝑉
𝑡
Reactivo:
Nombre tradicional Observación
Agua De la llave

9. 8
Material y equipo:
Cant. Nombre Observaciones
1 Bomba Sumergible
1 Manguera ½ in
1 Cinta métrica
1 Cuba
1 Cronómetro
1 Vaso ppt 4 litros
3 Bancos
1 Probeta 1 litro
2 Soporte universal
2 Pinzas Tres dedos
2 Pinzas Nuez
Procedimiento:
1. Limpiar los materiales a utilizar y ordenar el equipo.
2. Con la probeta obtener 2 litros y verterlos en el vaso de ppt con el fin de verificar la
marca de los 2 litros. Utilizar esta agua para colocarla en la cuba.
3. Poner en la cuba la bomba y todo esto ponerlo al nivel del piso.
4. Conectarle la manguera de ½ in a la bomba.
5. Introducir en la cuba aproximadamente 3 litros. (revisar que la bomba está
completamente tapada con el agua).
6. Poner el otro extremo de la manguera en el vaso de precipitado.
7. Colocar los soportes universales con las pinzas donde sea necesario detener las
mangueras. Esto con el fin de que la gravedad no influya en el flujo del agua a través
de esta. También utilizar los bancos cuando sea necesario.
8. Medir con la cinta métrica la altura máxima (desde el suelo hasta la parte más
elevada de la manguera).
9. Se acciona la bomba y se toma el tiempo en que se tarda en llegar a la marca
deseada (2 litros) y se apaga.
10. Repetir dos veces las mediciones.
11. Repetir el paso 7, 8 y 9 pero con un aumento en la altura (variación).

10. 9
Cálculos, resultados y gráficas
Lo único a calcular es el caudal, capacidad o gasto que tiene la bomba, ya que las alturas son
medidas como parte del procedimiento.
𝑄 =
𝑉
𝑡
Donde el volumen es:
𝑉 = 2 𝑙𝑡 ∗
1 𝑚3
1000 𝑙𝑡
= 0.002𝑚3
Tiempo (s)
Tiempo
promedio
(s)
Volumen
(m3
)
Gasto Gasto
Altura (m)
(m3
/s) (lt/s)
4.12 4.36 4.19 4.2233333 0.002 0.0004736 0.4735596 0.33
5.2 5.38 5.5 5.36 0.002 0.0003731 0.3731343 0.53
5.53 5.54 5.67 5.58 0.002 0.0003584 0.3584229 0.85
5.84 6.42 6.5 6.2533333 0.002 0.0003198 0.3198294 1.09
6.85 6.85 6.66 6.7866667 0.002 0.0002947 0.2946955 1.17
7.1 7.2 7.17 7.1566667 0.002 0.0002795 0.2794597 1.4
9.34 9.9 9.5 9.58 0.002 0.0002088 0.2087683 1.76
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0.0002 0.00025 0.0003 0.00035 0.0004 0.00045 0.0005
Altura(m)
Caudal (m3/s)
Curva característica

11. 10
Análisis
Algunas de las repeticiones no mostraban una cercanía entre ellas, pero como estamos
obteniendo un promedio de dichas repeticiones entonces creemos que nuestros valores son
válidos.
Un factor que pudo haber influido en estas diferencias, son la manera en como estaba la
manguera (no tan estirada) o la fuerza con la que se sostenía el extremo que proporcionaba el
flujo al vaso de precipitado.
Lo más claro que pudimos observar ya sea cuando estábamos llevando a cabo el experimento
o cuando comenzamos a analizar los resultados fue que, la capacidad de la bomba para
producir un caudal iba disminuyendo a medida que aumentaba la altura. La tendencia resultante
es bastante similar a las curvas características de una bomba (mostrada en el marco teórico).
Las diferencias en la tendencia se deben a que cada bomba tiene sus especificaciones y, por lo
tanto, su propia curva característica.
Se debe tomar en consideración la forma de la tendencia. En la teoría se muestran las leyes de
afinidad, donde se aprende que la capacidad de carga total de la bomba y la potencia varían de
una forma lineal con respecto a la velocidad. La tendencia muestra claramente una forma
polinomial lo cual puede ligarse directamente a la no linealidad de las leyes de afinidad.
Observaciones
 En algunos casos tuvimos que hacer cuatro repeticiones ya que los valores obtenidos
parecían fuera de la realidad ya que los otros dos valores más eran mas cercanos entre
sí que ese que se estaba obteniendo.
 Tomar el tiempo pudo haber sido un factor de las variaciones de los valores ya que esto
era manual.
 Era algo difícil sostener las mangueras a medida que aumentaba la altura.

12. 11
Evidencias

13. 12

14. 13
Bibliografías
Fuentes de libros
 Mott Robert. (2006). “Mecánica de fluidos”. Pearson. 6 ed.
 Pérez, Farras. (2005). “selección fina de bombas” Universidad de Buenos Aires.
 McCabe, Warren L. Smith, Julian C. y Harriot, Peter .“Operaciones Unitarias en
Ingeniería Química”. Mc Graw Hill. 7ma Edición
Fuentes electrónicas
 http://www.agualatinoamerica.com/docs/pdf/7-8-02ref.pdf
 http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/2538/Capitulo5.pdf