bombas centrifugas.docx

UNIT OPERATIONS LABORATORY
“UNIVERSIDAD JOSE FAUSTINO
SANCHEZ CARRION”
Facultad de Ingeniería Química y Metalurgia
Escuela A. P. de Ingeniería Química
BOMBAS CENTRIFUGAS
Laboratorio de Operaciones Unitarias
Nombres:
CASTRO RIOS, Veronica
MALVAS RAMIREZ, Erika
ORTIZ HUANQUI, Anthony
YAMAKAWA PARICELA, Gabriela
Docente:
Ing. Manuel Jimenez Escobedo
Ciudad Universitaria, 29 de Abril del 2013

CONTENIDO
1. RESUMEN .......................................................................................................................... 3
2. INTRODUCCION.................................................................................................................. 3
3. ANTECEDENTES.................................................................................................................. 4
4. FUNDAMENTO TEORICO.....................................................................................................4
4.1. INTRODUCCIÓN A LAS TURBOMAQUINAS / CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE BOMBEO ....4
4.2. CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN CORRECTA DE UNA BOMBA..........................................6
4.3. BOMBAS CENTRIFUGAS / SISTEMAS DE BOMBAS EN SERIE , PARALELO.......................... 6
4.4. CARGA CINETICA / CARGA DE PRESION / CARGA ESTATICA / CARGA DINAMICA TOTAL. 10
4.5. POTENCIA HIDRAULICA UTIL HPH / POTENCIA ALFRENO BHP / EFICIENCIA DEUNA
BOMBA................................................................................................................................ 12
4.6. CARGA NETA DE SUCCION POSITIVA NPHS / CAVITACION............................................ 13
4.7. CURVA CARACTERISTICA DE OPERACIONES UNITARIAS ............................................... 17
4.8. VELOCIDAD ESPECIFICA / UNIDADES HOMOLOGAS / REGLAS DE SEMEJANZA............... 20
5. SECCION EXPERIMENTAL.................................................................................................. 22
6. RESULTADOS.................................................................................................................... 24
7. ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS............................................................................. 25
8. CONCLUSIONES................................................................................................................ 27
9. RECOMENDACIONES .............................................................. Error! Bookmark not defined.
10. NOMENCLATURA................................................................ Error! Bookmark not defined.
11. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS...................................................................................... 28
APENDICES.................................................................................................................................. 28

1. RESUMEN
En la siguiente prácticase buscacomprobarinformaciónbásicade unabombacentrifuga,
desde propiedadesde potenciaútil,potenciaal freno,eficienciaaconceptoscomoNPSH.
Se recalca conceptosde lasdiferentescargasexpresadasentérminosde energíaporunidad
de peso.
2. INTRODUCCION
Una necesidad muy antigua presentada al ser humano, fue la necesidad de transportar el
agua de un lugar a otro, por lo que empezó a idear diversos mecanismos para su solución ,
iniciando así el desarrollo tecnológico en sistemas de bombeo.
Debido al enorme desarrollo de la tecnología en la época actual, el ingeniero necesita tener
un buen conocimiento de las bombas, pues ya casi no hay industria o servicio publico que
no use equipos de bombeo de un tipo u otro.
Hay una diversidad de mecanismos de bombeo (bombas), cuya capacidad, diseño y
aplicacion cubren un amplio rango que va desde pequeñas unidades utilizadas para
dosificación de cantidades mínimas, hasta bombas centrifugas que son capaces de manejar
grandes volúmenes para surtir de agua a las grandes concentraciones urbanas. Su variedad
de diseños cubren desde diferentes principios de operación, hasta bombas especiales para
manejo de sustancias tan diversas como el agua, metales fundidos, concreto, etc…, gastos
diferentes y materiales de construcción.
El siguiente trabajo se centra en el uso de bombas centrifugas para el transporte de agua a
nivel de laboratorio, con el objetivo de determinar las características experimentales de este
tipo de bombas en un sistema de tuberías y accesorios.
Entender el funcionamiento de las bombas centrifugas con respecto a los términos de
presión de descarga, presión de succion , presión total , Carga neta positiva de succion, Asi
como también el funcionamiento de bombas centrifugas en paralelo y en serie, y el
comportamiento de estas frente a cada caso.
Ademas es objetivo del trabajo entender la conversión de energía eléctrica en energía
mecánica, por medio experimental. El gasto eléctrico para dicha conversión y la eficiencia
que esta conlleva.

3. ANTECEDENTES
1) AUTOR : Krishna Singh , R.
INSTITUCION : Institute of engineering Center For Energy Studies.
2) AUTOR: Jamanca Antonio, Edgar Martin
INSTITUCION: Universidad Jose Faustino Sanchez Carrion.
4. FUNDAMENTO TEORICO
4.1. INTRODUCCIÓNALAS TURBOMAQUINAS / CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS
DE BOMBEO
TURBOMAQUINAS
Una turbomaquina es una maquina cuyo elemento principal es un rodete (rotor giratorio) a
través del cual pasa un fluido en forma continua, cambiando éste su cantidad de movimiento
por acción de la maquina, dándose así una transferencia de energía entre la maquina y el
fluido a través del momento del rotor sea en sentido maquina-fluido (como en el caso de una
bomba hidráulica) o fluido-maquina (como en el caso de una turbina),
Las turbomaquinas se diferencian de otras maquinas térmicas en el hecho de que funcionan
de manera continua y no discreta, como es el caso de los compresores de embolo, las
bombas de vapor a piston o los populares motores de piston las cuales son maquinas de
desplazamiento volumétrico o positivo. A semejanza de otras maquinas térmicas, son
transformadoras de energía, lo cual es una característica fundamental, entregándole energía
mecánica al fluido de trabajo convirtiéndola en presión (energía potencial), energía térmica o
energía cinetica del fluido, pudiéndose este intercambio en sentido contrario.
Bajo muchas formas las turbomaquinas están presentes en nuestras vidas cotidianas, desde
los sencillos ventiladores y la bombas centrifugas que son de uso común, hasta las grandes
turbinas hidráulicas de las centrales hidroeléctricas y las turbinas de vapor o gas de las
centrales térmicas son turbomaquinas. Es importante destacar que las turbomaquinas son
esenciales en la conversión electromecánica de energia, es decir, la generación eléctrica.
Este tipo de maquinas son muy usadas en la actualidad para generación de energía
eléctrica donde se usa en casi todas las tecnologías empleadas (turbina gas, turbina vapor,

turbina eólica, turbina hidráulica), como mecanismo de propulsión para vehículos
(turborreactores, turbohélices y turbofanes en aviones, turbinas de gas para algunos
ferrocarriles y barcos) y para accionar un fluido (bombas hidráulicas en sistemas de
abastecimiento de agua, turbocompresores en motores para vehículos e instalaciones
industriales , ventiladores de multiples usos).
CLASIFICACION DE LOS EQUIPOS DE BOMBEO
Debido a la diversidad de bombas ya mencionadas, hay muchas formas de clasificar las
bombas. Por rangos de volúmenes a manejar, por fluidos a mover, etc. Sin embargo, la
clasificación mas general es en función de la forma en que las bombas se imprimen el
movimiento al fluido , separándose en dos tipos principales
Figura 1. Clasificación de bombas
Fuente. Libro de Bombas Teorías, diseño y aplicaciones
La clasificación anterior, nos permite apreciar la gran diversidad de tipos que existen y si a
ello agregamos materiales de construcción, tamaños diferentes para manejo de gastos y

presiones sumamente variables y los diferentes líquidos a manejar, etc., entenderemos la
importancia de este tipo de maquinaria.
4.2. CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN CORRECTADE UNA BOMBA.
Los tres factores principales para determinar si usaremos una bomba de desplazamiento
positivo son:
 Presión
 Gasto
 Características de los líquidos.
a) Índice de Acidez-Alcalinidad (PH)
b) Condiciones de Viscosidad
c) Temperatura
d) Presión de vaporización del liquido a la temperatura de bombeo
e) Densidad
f) Materiales en suspensión, tamaño , naturaleza, etc
g) Condiciones de abrasión
h) Contenido de Impurezas
4.3. BOMBAS CENTRIFUGAS / SISTEMAS DE BOMBAS EN SERIE , PARALELO
BOMBAS CENTRIFUGAS
Si tenemos un cubo lleno de agua atado al extremo de una cuerda, y lo ponemos a girar, el
agua contenida en el cubo permanecerá ahí, pegándose al extremo del cubo con una fuerza
originada por la velocidad rotacional. Esa es la fuerza centrífuga, y es la base del principio
de operación de las bombas centrífugas.
Imaginando un impulsor en reposo dentro del agua. Si dicho impulsor se pone a girar, el
agua saldrá impulsada por entre los álabes del mismo. A medida que el agua es arrojada
fuera de los álabes, más agua llega al centro del impulsor, por ser ésta la zona de menor
presión; por ello es ahí donde generalmente se coloca la solución.
Al continuar girando el impulsor, más agua es expulsada y más agua llega al centro del
impulsor, manteniéndose así un flujo continuo, sin variaciones de presión; estas son las

características principales de las bombas centrífugas. Si el impulsor se coloca dentro de un
envolvente o carcaza, el flujo es dirigido hacia donde es requerido, para lograr de ésta
manera el objetivo deseado.
Algunas de las características de estas bombas son las siguientes:
• Descarga de flujo continuo, sin pulsaciones.
• Puede bombear todo tipo de líquidos, sucios abrasivos, con sólidos, etc.
• Altura de succión máxima del orden de 4.5 metros de columna de agua.
• Rangos de presión de descarga hasta de 150 kg/cm2.
• Rangos de volúmenes a manejar hasta de 20,000 m3/hr.
El impulsor es el corazón de la bomba centrífuga, pues es el componente que imprima la
velocidad al fluido; consiste en un cierto número de aspas o álabes curveados con una
forma tal que permite un flujo continuo del fluido a través de ella. El diseño de los impulsores
se hace en función del fluido a bombear, pudiendo ser abiertos, semi-cerrados y cerrados.
La carcaza de una bomba centrífuga, también con la posibilidad de ser de diferentes
diseños, tiene la función de hacer la conversión de energía cinética o de velocidad que se
imparte al fluido por el impulsor, en energía de presión o potencial. Existen dos tipos básicos
de carcazas: de tipo espiral y de tipo difusor.
En las carcazas de tipo espiral, el impulsor descarga el fluido en un área que se expande
gradualmente, disminuyendo así la velocidad para irse convirtiendo en energía de presión.
La carcaza de tipo difusor, se basa en unas guías estacionarias con una trayectoria definida,
que va ampliando el área desde el impulsor hacia la propia carcaza, haciendo también la
conversión de energía cinética (velocidad) a energía potencial en el flujo (presión). Este tipo
de carcaza es más utilizado en bombas de varias etapas.
SISTEMAS DE BOMBAS EN SERIE
Si la combinación de carga (presión que se tiene que vencer con la bomba) que se requiere
es mayor de la que se puede desarrollar con un solo impulsor, se puede hacer una
combinación de ellos, con el flujo en serie donde el primer impulsor descarga a la succión

del segundo, y así sucesivamente; en éstos casos el gasto se mantiene constante a lo largo
de los distintos impulsores, pero la presión va adicionándose de impulsor en impulsor. Estas
bombas se conocen como multietapas o de varias etapas. A diferencia de otros tipos de
bombas, las centrífugas, operando a velocidad constante proporcionan un flujo desde 0
hasta su valor máximo, en función de la carga, diseño propio y condiciones de succión.
Existen curvas características, típicas, de bombas centrífugas, donde se puede
interrelacionar la presión de descarga (carga), capacidad, potencia requerida y eficiencia de
operación de la bomba.
FIGURA 2. Esquema del funcionamiento de bombas en serie
Fuente : Fajardo C. (2007)
Se puede observar que el caudal que circula por cada bomba es el mismo, mientras que la
carga total recibida por el líquido es la suma de las cargas entregadas por las bombas:
𝑄𝑇 = 𝑄𝐴 = 𝑄𝐵
𝐻𝑇 = 𝐻𝐴 + 𝐻𝐵
A partir de las ecuaciones anteriores se puede obtener la curva característica para el
funcionamiento en serie

Figura 3. Curva característica para el funcionamiento en serie.
Esta curva característica se puede construir de forma teorica a partir de los valores de cada
bomba funcionando individualmente o experimentalmente midiendo el aumento de presión
ocasionado por el funcionamiento de ambas bombas en serie.
SISTEMAS DE BOMBAS EN PARALELO
Se dice que dos bombas funcionan en paralelo cuando el caudal total del liquido que circula
en el sistema se divide en dos partes, entrando cada una de ellas a un bomba y luego se
vuelven a unir; como se representa en la figura 4.
Figura 4. Bombas en paralelo
Se puede observar que el caudal total es la suma de los caudales que circulan por las
bombas, efectuándose esta división de caudal de tal forma que la carga entregada por cada
bomba sea la misma:
𝑄𝑇 = 𝑄𝐴 + 𝑄𝐵
𝐻𝑇 = 𝐻𝐴 = 𝐻𝐵
A partir de las ecuaciones anteriores se puede obtener la curva característica para el
funcionamiento en paralelo.

Figura 5. Curva característica para el funcionamiento en paralelo
Fuente : Fajardo (2007)
Esta curva característica se puede construir de forma teórica a partir de los valores de cada
bomba funcionando individualmente o experimentalmente midiendo en la instalación el
aumento de presión ocasionado por el funcionamiento de ambas bombas en paralelo.
Haciendo un aparte en el estudio de la mecánica de los fluidos, encontramos un concepto
estadístico que debe manejarse y comprenderse bien (sobre todo en lo referente al Informe
de Síntesis) y se refiere al significado de la palabra reproducibilidad, el cual representa la
máxima variación permisible en los resultados obtenidos en la aplicación de un método de
análisis determinado, aplicado por diferentes operadores en laboratorios diferentes y en
fechas diferentes. Es conveniente entonces, que el estudiante conozca y maneje algunas
herramientas básicas de estadísticas como son la media aritmética y la desviación estándar
de un conjunto de datos y/o resultados numéricos.
4.4. CARGA CINETICA/ CARGA DE PRESION / CARGA ESTATICA/ CARGA
DINAMICA TOTAL.
CARGA CINETICA
Es la energía cinetica de un cuerpo , aquella energía que posee debido a su movimiento .
Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada
desde el reposo hasta la velocidad indicada . Una vez conseguida esta energía durante la
aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinetica salvo que cambie su velocidad. Cuando
esto sucede, se le denomina carga cinetica .
CARGA DE PRESION

Es la energía consumida por una bomba en función de la presión que se requiere en la
descarga del fluido.
CARGA ESTATICA
La carga estática total se determina conociendo la altura geométrica del nivel del líquido
entre los recipientes de succión y descarga y la línea de centros de la bomba, así como las
presiones en esos mismos puntos.
Donde:
𝐻𝐸𝑇 = 𝐻𝐷 − 𝐻𝑆 +
𝑃𝐷 + 𝑃𝑆
𝛾
𝐻𝐸𝑇 : Carga estática total.
𝐻𝐷 : Altura de descarga.
𝐻𝑆 : Altura de succión.
𝑃𝐷 : Presión en el recipiente de descarga.
𝑃𝑆 : Presión en el recipiente de succión.
𝜸: Peso específico del fluido.
CARGA DINAMICA TOTAL
La carga dinámica total representa las pérdidas de presión, las cuales se originan por la
fricción del fluido en las tuberías, válvulas, accesorios y otros componentes como pueden
ser intercambiadores de calor u otros. Estas pérdidas varían proporcionalmente con el
cuadrado de la velocidad del caudal. También varían de acuerdo con el tamaño, tipo y
condiciones de las superficies de tubos y accesorios y las características del líquido
bombeado.
 Método de Medición de Pérdida de Presión Global Mediante el uso de Manómetros.
Una forma práctica de medir la caída de presión en un sistema de bombeo es a
través de mediciones en campo, por ejemplo, instalando manómetros en la
descarga de la bomba (inmediatamente después de la brida) y al final de la línea de
suministro.
Perdida Presion = Presion Punto1 + Presion Punto2

 Cálculo de Pérdidas en Tuberías. Las pérdidas de carga en tuberías se determinan
mediante la ecuación de Darcy-Weisbach:
ℎ𝑙 =
𝑓𝐿𝑣2
2𝐷𝑔
=
8𝑓𝐿𝑄2
𝐷5𝑔 𝜋2
 Calculo de Perdidas de carga en Accesorios
Estos se determinan mediante la siguiente ecuación :
ℎ𝐴 =
𝑘𝑣2
2𝑔
=
8𝑘𝑄2
𝐷4𝑔 𝜋2
Energia que requiere el fluido en el sistema para trasladarse de un lugar a otro .
4.5. POTENCIAHIDRAULICA UTIL HPH / POTENCIAAL FRENO BHP /
EFICIENCIADE UNA BOMBA.
POTENCIAHIDRAULICAUTIL
Conocida también como Hydraulic or water horsepower, es el numero de horsepower de el
liquido entregado por la bomba.
Es la energía neta transmitida al fluido , es también conocida abreviadamente HPH
𝐻𝑃𝐻 = 𝜌 × 𝑄 × 𝑔 × 𝐻
POTENCIAAL FRENO
La fuerza de entrada llevada por el motor a la bomba es llamada potencia al freno o
Brake horsepower (BHP), es la medida de la potencia del motor sin la pérdida de potencia
provocada por la caja de cambios, el generador, diferencial, la bomba de agua, y otros

componentes auxiliares como el alternador, la bomba de dirección hidráulica, el sistema
de silenciador de escape , etc. «Brake» se refiere a un dispositivo que se utiliza para cargar
un motor y mantenerlo a un régimen de revoluciones (RPM) deseado. Durante el ensayo, la
salida del par y la velocidad de rotación se miden para determinar el brake horsepower. La
potencia se mide mediante un indicador (una invención de James Watt a finales del siglo
XVIII) y, posteriormente, por medio de un freno de Prony conectado al eje de palier del
motor. Más recientemente, se utiliza un dinamómetro para motores en lugar de un freno de
Prony. El rendimiento transmitido a las ruedas motrices es inferior al que pueda obtenerse
en el cigüeñal del motor
El trabajo hecho por la bomba es un función de la presión desarrollada por la carga potencial
y el peso de el liquido bombeado en un determinado periodo.
El Brake horsepower (BHP) es el real numero de horsepower entregado al eje de la bomba.
𝐵𝐻𝑃 =
𝑄 × 𝐻𝑡 𝑥 𝑆𝑝𝐺𝑟.
𝑛
Donde:
Q: caudal , Ht: carga total , Sp.Gr: gravedad especifica del liquido , n: eficiencia de bomba
EFICIENCIADE LA BOMBA
Representa la capacidad da la maquina de transformar un tipo de energía en otro .
Es la relación entre energía entregada al fluido y la energía a la bomba
Se expresa en porcentaje
𝑛 =
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎 𝑢𝑡𝑖𝑙
𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
=
𝐻𝑃𝐻
𝐵𝐻𝑃
4.6. CARGA NETADE SUCCION POSITIVANPHS / CAVITACION
CARGA NETADE SUCCION POSITIVA(NPHS)
Se define como la lectura de presión, medida en pies o metros de columna de liquido,
tomada de la boquilla de succion, referida a la línea centro de la bomba menos la presión de
vapor del líquido correspondiente a la temperatura del líquido, más la carga de velocidad en

el mismo punto. Es la carga estática que recibe la bomba en la succión menos las pérdidas
en la propia tubería de succión.
𝑁𝑃𝑆𝐻 = {
(𝑃𝑆 − 𝑃𝑉𝑃)× 2.31
𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎
} + ℎ𝑠 + ℎ𝑓𝑆
𝑃
𝑠: Presion de succion en pies
𝑃𝑉𝑃: Presion de vapor de fluido , en Psi
ℎ𝑆: Carga estatica en pies
ℎ𝑓𝑆: Perdidas por friccion a la succion en pies.
Una bomba no puede operar adecuadamente si no tiene un mínimo de NPSH especificado,
para cada diseño y condiciones de operación
𝑁𝑃𝑆𝐻 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 + ℎ𝑠 − ℎ𝑓𝑠 − [
(𝑉
𝑠)2
2𝑔
]
Figura 6. Succión positiva (izquierda) , Succión negativa (derecha)
Fuente : Cheresources.com
NPSH requerido:
Energía mínima (presión) requerida en la succión de la bomba para permitir un
funcionamiento libre de cavitación. Se expresa en metros de columna del liquido bombeado.
Depende de : tipo y diseño de la bomba, Velocidad de rotación de la bomba, Caudal
bombeado.
NPSH disponible:
Energia disponible sobre la presión de vapor del liquido en la succión de la bomba. Se
expresa en metros de columna del liquido bombeado
Depende de : Tipo de liquido , temperatura del liquido , Altura sobre el nivel de mar , Altura
de succión , Perdidas en la succión.
𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 =
𝑃
𝑎 − 𝑃
𝑣
𝑆
+ 𝐻𝑠𝑢𝑐 − 𝐻𝑓
Donde :

c
CAVITACION
Fenómeno que ocurre cuando la presión absoluta dentro del impulsor se reduce hasta
alcanzar la presión de vapor del líquido bombeado se forman burbujas de vapor. El liquido
comienza a “hervir” . Estas burbujas colapsan al aumentar la presión dentro de la bomba
originando erosión del metal
SE MANIFIESTA COMO:
ruido, vibración, reducción del caudal, de la presión y de la eficiencia. Tambien originan
deterioro del sello mecánico
Al diseñar una bomba, para carga y gasto determinados, debe escogerse la velocidad
específica mas alta, ya que ello redunda en una reducción en tamaño, en peso y en costo.
Sin embargo, como es lógico suponer, existe un limite inferior para el tamaño de la bomba:
en este caso, el factor que se debe tener en cuenta es el incremento de la velocidad del

liquido. Ya que los liquidos son fluidos que se vaporizan, se presenta el fenómeno de la
cavitación, el cual fija dichos limites. .
La reducción de la presión absoluta a la de vaporización puede ser general para todo el
sistema o únicamente local; pudiendo existir esta ultima sin un cambio de la presión
promedio .
Las condiciones del flujo a la entrada de las bombas deben cumplir ciertas condiciones para
evitar la existencia de cavitación. La cavitación es la vaporización del líquido debido a la
reducción local de la presión absoluta por debajo de la presión de vapor del fluido.
En el interior del rodete el flujo se acelera y la presión local es inferior a la presión a la
entrada. Las burbujas formadas en la sección de entrada del rodete son arrastradas por el
flujo, y al llegar a las zonas de alta presión condensan. La reducción casi instantánea del
volumen produce un fuerte movimiento del líquido circundante hacia el centro de la burbuja.
Se trata de un violento colapso de las burbujas que lleva asociadas presiones muy elevadas.
Cuando el colapso de las burbujas se produce cerca de las superficies sólidas produce un
picado característico en la superficie de los álabes.
La cavitación produce un ruido característico similar al de arena deslizándose por una
superficie metálica.
PROBLEMAS DE LA CAVITACIÓN:
• Picado de los álabes del rotor que puede llegar a producir su rotura.
• Vibraciones en las bombas que pueden deteriorarlas.
• Disminución del incremento de presión producido y del rendimiento.
En la fase de diseño deberemos asegurar que la bomba no cavite. En la fase de puesta en
marcha y mantenimiento se deberá asegurar que en ningún caso se produzca cavitación
prolongada.
Una disminución general de la presión se produce debido a cualquiera de las siguientes
condiciones:
1. Un incremento en la altura de succion estatica .
2. Una disminución en la presión atmosférica, debido a un aumento de
altitud sobre el nivel del mar

3. Una disminución en la presión absoluta del sistema, tal como la que se
bombea de recipientes donde existe vacio .
4. Un incremento en la temperatura del liquido bombeado, el cual tiene el
mismo efecto de una disminución en la presión absoluta del sistema, ya
que , al aumentar la temperatura, la presión de vaporización es mas alta
y , por tanto menor la diferencia entre la presión del sistema y esta.
4.7. CURVA CARACTERISTICA DE OPERACIONES UNITARIAS
Las representaciones graficas de la carga real , el consumo total de potencial y el
rendimiento, frente a la velocidad volumétrica de flujo, reciben el nombre de curvas de
características de una bomba. Tales curvas se representan esquemáticamente en la Figura
7. En la Figura 7 la relación entre la carga teórica y la velocidad de flujo (generalmente
llamada «carga-capacidad») es una línea recta, ya que la carga real desarrollada es
considerablemente menor y cae bruscamente hacia cero a medida que la velocidad
aumenta hasta un cierto valor en cualquier bomba dada.
Esto recibe el nombre de velocidad de flujo a carga cero, y representa el flujo máximo que
puede producir la bomba en cualesquiera condiciones.
La velocidad de flujo óptima de operación, es, por supuesto, menor que ésta.
La diferencia entre las curvas teórica y real se debe esencialmente al flujo circulatorio. Otros
factores que contribuyen a la pérdida de carga son la fricción del fluido en los conductos y
canales de la bomba y a las pérdidas de choque debidas al cambio brusco de dirección del
líquido que sale del rodete, así como a la unión de la corriente de líquido que circula
circunferencialmente alrededor de la carcasa. La fricción adquiere el valor más elevado para
la máxima velocidad de flujo; las pérdidas de choque son mínimas para las condiciones de
operación estipuladas para la bomba y aumentan al aumentar o disminuir el valor
especificado.

Figura 7. Curvas características de una bomba centrifuga:a) carga-capacidad;b) potencia;c) rendimiento
Fuente: Itescam.Edu
Sin duda la parte mas importante de nuestra discusión sobre bombas centrifugas es el uso
de estas curvas de operación. Una típica característica de operación de bombas centrifugas
se muestra en la figura 8 . La carga o columna total (energía suministrada) , potencia
absorbida y la CSPNR (energía neta requerida a la entrada) o conocida como NPSH, son
ploteadas en función del flujo
Figura 8. Características típicas de operación de bombas centrifugas.
Fuente: http://avdiaz.files.wordpress.com/2008/10/bombas.pdf
CAPACIDAD - CARGA
Toda bomba centrífuga tiene, para una velocidad particular y un diámetro particular de
impulsor cuando manipula un liquido de variación de viscosidad despreciable, una curva de

operación, la cual indica la relación entre la columna (o presión) desarrollada por la bomba,
y el flujo a través de la bomba. La curva que se muestra en la Fig. 8 , es un ejemplo típico.
Como podemos ver, a medida que la capacidad aumente, la columna total que es capaz de
desarrollar la bomba se reduce. En general la columna más alta que es capaz de
desarrollar una bomba centrífuga es a un punto donde no hay flujo a través de la bomba;
esto es cuando la válvula de descarga está completamente cerrada. Recordar que estas
curvas de operación están basadas en una velocidad, diámetro de impulsor y viscosidad
particulares. En general, la viscosidad a la cual se dan las curvas características es la
viscosidad del agua a 25 °C.
CURVAS DE POTENCIA.
En la Figura 7 se presentan curvas típicas de la potencia de fluido PI y la potencia total PB
frente a la velocidad de flujo. La diferencia entre el funcionamiento ideal y el real representa
la pérdida de potencia en la bomba, que se debe a la fricción del fluido y las pérdidas de
choque, con conversión de energía mecánica en calor, y pérdidas por fugas, fricción de
disco y en los cojinetes. Las fugas representan un flujo invertido desde la descarga del
rodete hasta el orificio de succión, y dan lugar a una reducción del volumen real descargado
por la bomba por unidad de potencia consumida. La fricción de disco es la fricción que tiene
lugar entre la superficie exterior del rodete y el líquido que ocupa el espacio comprendido
entre el rodete y la parte interior de la carcasa. Las pérdidas en los cojinetes representan la
potencia que se requiere para vencer la fricción mecánica en los cojinetes y en
prensaestopas o cierre de la bomba.
RENDIMIENTO
Tal como indica la Ecuación , el rendimiento de una bomba es la relación entre la potencia
comunicada al fluido y la entrada total de potencia. La curva de la Figura 7.c, derivada de las
curvas de la Figura 7.b, indica que el rendimiento disminuye rápidamente con la velocidad
de flujo para bajas velocidades, alcanza un máximo en la región de la capacidad
especificada de la bomba, y disminuye después a medida que la velocidad de flujo se
aproxima al valor de carga cero.

4.8. VELOCIDAD ESPECIFICA / UNIDADES HOMOLOGAS / REGLAS
DE SEMEJANZA
La velocidad específica Ns se define como aquella velocidad en revoluciones por minuto, a la
cual un impulsor desarrollaría una carga unitaria a una capacidad unitaria.
Las bombas centrífugas son producidas en un amplio rango de diseños hidráulicos. Para
categorizar estos diseños se usan dos conceptos. El primero de estos es la velocidad
específica, designada como Ns.
Derivado a partir de condiciones similares, la velocidad específica es un número que
ampliamente define la geometría del impulsor y la operación de una bomba centrífuga,
independiente de su tamaño. La ecuación es
𝑁𝑠 =
𝑁 ∗ 𝑄0.5
𝐻0.75
Donde: N = RPM
Q = caudal total
H = columna desarrollada
En su forma original, Ns, fue adimensional , pero el uso convencional de las unidades
convenientes requiere que las unidades sean identificadas (ya sea gal/min y pies o m3 /h y
m). Ns se calcula a partir de la operación al BEP (máxima eficiencia) con impulsor de
diámetro máximo (para bombas de succión simple, Q es el flujo total; para doble succión es
la mitad).
La velocidad específica puede definirse como las revoluciones por minuto a las cuales
impulsores geométricamente similares podrían girar para dar una descarga de 1 gal/min
contra una columna de un pie. La variación de la geometría del impulsor con la velocidad
específica se muestra en la Fig.9. La geometría de un impulsor varía en el sentido de su
altura y sus características de potencia, y consecuentemente en su eficiencia. La Fig. 10
muestra coma varían las características de operación. La Fig. 11, de Fraser y Sabini, da
valores de la eficiencia máxima para bombas de diferentes velocidades específicas y
capacidades.

Figura 9. Forma del impulsor versus velocidad especifica.
Apreciando como las características de columna desarrollada y potencia varían con la
velocidad específica, se puede notar lo siguiente a partir de la Fig. 10
La columna disminuye más bruscamente a medida que se incrementa la velocidad
específica. A bajas velocidades específicas las características de columna son iguales o
con poca inclinación, mientras que a altas velocidades especificas la columna disminuye
mucho antes que el BEP.
Figura 10. Variacion de las características de operación de acuerdo con velocidad especifica.
Las características de potencia cambian de positivo (la potencia se incrementa con el flujo) a
negativo a medida que se incrementa la velocidad específica. Debido a que las
características de potencia cambian su inclinación, es pequeño el rango de velocidades
específicas can las características de potencia máximas en la región de BEP. Tal
característica es conocida como “no –sobrecargada”
Las características típicas de potencia y columna son consistentes con la eficiencia
obtenible. Son posibles otras características, pero generalmente a expensas de la eficiencia.

Como un ejemplo, el aumento constante de la columna y no – sobrecarga,
“dos”características de seguridad, pueden darse fuera de loa rangos usados. Para hacer
esto, sin embargo, el impulsor debe ser más largo que el normal, lo cual aumenta las
pérdidas de potencia debido a la fricción y baja eficiencia.
Calculando la velocidad específica para una carga particular, asumiendo operación a BEP,
da indicio de la posibilidad de una bomba centrífuga para la carga y permite un estimado de
su potencia.
5. SECCION EXPERIMENTAL
Equipo y Materiales Empleados
 Red de Tuberías, con accesorios.
 2 bombas centrifugas 0.5 HP
 Fuente de Agua Limpia
 Recipiente calibrado
 Termómetro
 Cronómetro
 2 Vacuometros
Metodología Experimental
 Antesde comenzar,estudie laubicación de todas las válvulas 8se sugiere establecer una
escala de abertura: 20, 40, 60, 80 y 100%. Familiarícese con la operación del equipo.
 Inicialmente laválvulainicial cerradayprocedaa medir caudales para cada porcentaje de
abertura.
 Repitael procedimientoparatratarlos casos:una bombay tubería directa, las bombas en
serie y 2 bombas en paralelo.
 Terminado el proceso apague los equipos y realice una limpieza general.
Datos:

Bombaen Paralelo:
6. RESULTADOS
BombaB:
Bombaen serie:

Bombaen paralelo:
7. ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS
BombaB:
Bombaen Serie:
0.000000000
0.200000000
0.400000000
0.600000000
0.800000000
1.000000000
1.200000000
1.400000000
1.600000000
1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700
Ht
HV
HF
HZ
HP
n
0.00000
0.05000
0.10000
0.15000
0.20000
0.25000
0.30000
0.35000
0.40000
0.45000
0.50000
1.500 1.700 1.900 2.100 2.300 2.500
HV
HZ
HF
HT
n

Bombaen Paralelo:
CUESTIONARIO
1. ¿ Cuales son la Principales aplicaciones de las bombas centrifugas?
El campo de aplicación de las bombas centrifugas es muy amplio y cada día se
ensancha más. Esta gran amplitud de posibilidades de aplicación de este tipo de
bombas se debe, como ya hemos señalado anteriormente, a varios factores, entre los
que se destacan: su gran adaptabilidad a motores eléctricos de alta velocidad y a
turbinas de vapor; el número mínimo de partes móviles que las componen, lo que hace
que el desgaste sea pequeño; y el bajo costo y tamaño relativamente pequeño de la
bomba, en relación con el volumen de líquido que puede manejar.
Las bombas centrífugas son las bombas que más se aplican en diversas industrias, en las
que destacan:
 Industria alimenticia: Saborizantes, aceites, grasas, pasta de tomate, cremas,
vegetales trozados, mermeladas, mayonesa, chocolate, levadura y demás.
 Industria de cosméticos: Cremas y lociones, tintes y alcoholes, aceites, entre otras.
 Industria farmacéutica: Pastas, jarabes, extractos, emulsiones. Bebidas: leche,
cerveza, aguardientes, concentrados de fruta, jugos y más.
 Instalaciones de abastecimiento de agua para poblaciones
 En los sistemas de riego y drenaje,
 En los alcantarillados de aguas residuales,
 En los sistemas de acumulación de las estaciones hidroeléctricas
 En los sistemas de alta presión de alimentación de calderas
 En las prensas hidráulicas,
0.00000
0.05000
0.10000
0.15000
0.20000
0.25000
0.30000
0.35000
0.40000
0.45000
1.300 1.350 1.400 1.450 1.500
HV
HZ
HF
HT
n

 En la circulación de agua para calefacción, refrigeración o plantas térmicas, y en la
impulsión de toda clase de líquidos, ya sean viscosos, corrosivos, jugos de frutas,
leche, etc., en las instalaciones industriales.
2. ¿Qué tipo de bomba recomendaría utilizar para la succión de agua del subsuelo, que
se encuentra a una profundidad de 200 metros , y distribuirla en una comunidad?
Se recomienda el uso de una bomba de pozo profundo , la cual es una bomba de
tipo vertical centrifuga : de Tipo de Voluta y difusor o Algunas bombas rotatorias de
desplazamiento positivo.
La bombas verticales con una capacidad de altura de succion mayor a 34 pies frente
a las bombas horizontales , las cuales se ven limitadas por su capacidad de altura de
succion de menos de 34 pies.
3. Para los datos y graficas experimentadas , Dos bombas conectadas , interprete los
casos siguientes
a) Si ambas bombas se conectan en serie
La eficiencia es menor
b) Si ambas se conectan en paralelo
La eficiencia es mayor
8. CONCLUSIONES
Se concluye con ciertasrelacionesentrelasvariablesutilizadasenlosgráficosrespectoabombas
centrifugas,Sonlas siguientes
Cuandose cambia lavelocidad:
El caudal varia directamente conlavelocidad
La alturavariaen razón directaal cuadrado de la velocidad
La potenciaabsorbidavariaenrazóndirectaal cubo de la velocidad
Tambienlosfactoresque ocasionanperdidasenel sistemason: viscosidaddel fluido,Velocidaddel
flujo,Rugosidadde latubería , turbulenciadel flujo,perdidasporaccesorios

9. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
VIEJO ZUBICARAI M., 2000. Bombas, Teoria , Diseño y Aplicaciones , Editorial Limusa S.A
– Noriega Editores ( Segunda Edición ) .
Mcnaughton, Kenneth J.; “Bombas: Selección, uso y mantenimiento”, Editorial
McGraw Hill. 1984
http://www.slideshare.net/MonicaLopez2/bombas-centrifugas-en-serie-y-paralelo
http://www.scribd.com/doc/22278098/Lab-Report-Performance-Characteristics-of-
Centrifugal-Pump
http://www.scribd.com/doc/22277912/Performance-characteristic-of-centrifugal-pump
http://xa.yimg.com/kq/groups/25187691/121737060/name/MT06-
BOMBAS+EN+SERIE+Y+PARALELO.pdf
http://www.slideshare.net/mecanicadefluidos/bombas-centrifugas-7934169
APENDICES
INDICE DE FIGURAS
FIGURA 1 Clasificación de bombas 7
FIGURA 2 Esquema del funcionamiento de bombas en serie 10
FIGURA 3 Curvas características para el funcionamiento en serie 10
FIGURA 4 Bombas en paralelo 11
FIGURA 5 Curva característica para el funcionamiento en paralelo 11
FIGURA 6 Succión positiva 13
FIGURA 7 Curvas características de una bomba centrifuga 18
FIGURA 8 Características típicas de operación de bombas centrifugas 18
FIGURA 9 Formas del impulsor versus velocidad especifica 21
FIGURA 10 Variaciónde las características de operaciónfrente alavelocidadEspecifica21

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