En la industria cervecera, el transporte de la cerveza fermentada desde los tanques de fermentación hasta el tanque de procesamiento final es una etapa crítica que debe realizarse bajo condiciones estrictamente sanitarias para preservar la calidad, el sabor y las propiedades microbiológicas del producto. En este contexto, la implementación de una bomba de lóbulos se presenta como una solución técnica eficiente, segura y compatible con los estándares higiénicos de la industria alimentaria. Las bombas de lóbulos ofrecen ventajas significativas en procesos que requieren el manejo cuidadoso de líquidos sensibles, como la cerveza fermentada. Estas bombas permiten un transporte suave, con bajo cizallamiento, y están diseñadas para facilitar la limpieza (CIP, por sus siglas en inglés), reduciendo el riesgo de contaminación y favoreciendo la integridad del producto. Su aplicación es clave para garantizar un flujo controlado y continuo, minimizando pérdidas y manteniendo condiciones óptimas durante el traslado hacia el tanque de procesamiento final.

Este proyecto cobra especial importancia dentro de la materia de Operaciones Unitarias, ya que permite aplicar de manera práctica los principios fundamentales relacionados con el movimiento de fluidos, la selección de equipos de transporte y la evaluación de eficiencia en procesos industriales. A través de la implementación de esta tecnología, se integran conocimientos teóricos con una aplicación real en el sector cervecero, reforzando competencias técnicas, analíticas y de diseño que son esenciales para el desarrollo profesional en el ámbito de la ingeniería química, bioquímica o de alimentos.

2 JUSTIFICACIÓN

La producción cervecera es un proceso delicado que involucra múltiples etapas en las que se debe preservar la calidad microbiológica, sensorial y fisicoquímica del producto. Una de las fases más críticas es el transporte de la cerveza fermentada desde el tanque de fermentación hacia el tanque de procesamiento final, donde se realizan operaciones como la clarificación, carbonatación y envasado. Durante este traslado, es fundamental evitar cualquier forma de contaminación, oxidación o agitación excesiva que pueda comprometer la integridad del producto. Por ello, surge la necesidad de implementar una bomba de lóbulos, un equipo que cumple con los requisitos técnicos y sanitarios exigidos por la industria cervecera. La elección de una bomba de lóbulos está motivada por su diseño higiénico, su capacidad para manejar fluidos viscosos o sensibles sin alterar sus propiedades, y su compatibilidad con procesos de limpieza CIP (Cleaning In Place). Además, su funcionamiento eficiente y de bajo cizallamiento garantiza un transporte seguro y controlado, reduciendo significativamente las pérdidas de producto y mejorando la eficiencia operativa.

Desde el punto de vista académico, este proyecto se justifica plenamente dentro del marco de la asignatura de Operaciones Unitarias, ya que permite aplicar conocimientos clave como el análisis del flujo de fluidos, la selección y dimensionamiento de equipos, y la evaluación de parámetros de operación.
La implementación de este sistema no solo resuelve una necesidad real del proceso productivo, sino que también representa una oportunidad para integrar teoría y práctica, fortaleciendo habilidades en diseño, análisis técnico y toma de decisiones.

3 FUNDAMENTOS TEÓRICOS

3.1 Operaciones unitarias

Las operaciones unitarias son los procesos fundamentales mediante los cuales se transforma la materia prima en productos útiles dentro de la industria, a través de cambios físicos que afectan el estado, la forma o la concentración de los materiales, sin alterar su naturaleza química. Estas operaciones incluyen, entre otras, el transporte de fluidos, el intercambio de calor, la separación de fases y la reducción de tamaño. Cada operación se estudia como una unidad básica que puede aplicarse en distintos sectores industriales, como el alimentario, farmacéutico, petroquímico y cervecero. Su análisis permite diseñar y optimizar procesos eficientes, sostenibles y seguros dentro del ámbito de la ingeniería de procesos. Según Geankoplis (2006), las operaciones unitarias representan "los principios físicos básicos que subyacen en el diseño y análisis de procesos industriales complejos".

3.2 Mecánica de fluidos

La mecánica de fluidos es una rama de la física que estudia el comportamiento de los fluidos (líquidos y gases) en reposo o en movimiento, así como las fuerzas que actúan sobre ellos. Este campo es fundamental en la ingeniería, ya que permite analizar y diseñar sistemas que involucran el transporte, control y medición de fluidos en diversas aplicaciones industriales. De acuerdo con Robert L. Mott (2006), la mecánica de fluidos es “el estudio de los fluidos y de cómo afectan a los sistemas físicos, enfocándose particularmente en la comprensión y aplicación de principios fundamentales para la resolución de problemas reales de ingeniería”.

3.3 Conceptos básicos de mecánica de fluidos

Presión: La presión es una magnitud física que describe la fuerza ejercida por un fluido (líquido o gas) sobre una superficie, distribuida por unidad de área. Es un parámetro fundamental en la mecánica de fluidos, ya que influye en el comportamiento del fluido en movimiento o en reposo, así como en el diseño de equipos como tuberías, bombas y tanques. Según Robert L. Mott (2006), la presión se define como “la fuerza normal ejercida por un fluido por unidad de área sobre las paredes del recipiente o cualquier superficie en contacto con el fluido”.

Fluido: Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente bajo la acción de una fuerza, por pequeña que esta sea. A diferencia de los sólidos, los fluidos no tienen forma fija y adoptan la del recipiente que los contiene. Pueden ser líquidos o gases, y su comportamiento se estudia en función de propiedades como la viscosidad, densidad y presión. Según Robert L. Mott (2006), un fluido se define como “una sustancia que no puede resistir ninguna deformación cortante sin moverse, por lo que fluye continuamente mientras se aplique una fuerza de corte”.

Densidad: La densidad es una propiedad física fundamental de la materia que expresa la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. En el contexto de la mecánica de fluidos, es un parámetro esencial para el análisis del comportamiento de los líquidos y gases, ya que influye directamente en variables como la presión, el flujo y la fuerza de empuje. Según Robert L. Mott (2006), la densidad se define como “la masa por unidad de volumen de una sustancia y es una de las propiedades básicas que caracterizan a un fluido”.

Peso específico: El peso específico es una propiedad física que relaciona el peso de una sustancia con el volumen que ocupa. Se expresa comúnmente en unidades de newton por metro cúbico (N/m³) y es fundamental en el análisis de sistemas hidráulicos, ya que permite calcular fuerzas hidrostáticas, empujes y caídas de presión. A diferencia de la densidad, que relaciona masa con volumen, el peso específico toma en cuenta la acción de la gravedad. Según Robert L. Mott (2006), el peso específico se define como “el peso por unidad de volumen de una sustancia, y se relaciona directamente con la densidad mediante la aceleración de la gravedad”.

Caudal: El caudal es una magnitud que indica el volumen o la masa de un fluido que pasa a través de una sección determinada por unidad de tiempo. Es una variable clave en el análisis y diseño de sistemas de transporte de fluidos, como tuberías, bombas y canales, ya que permite cuantificar el flujo y dimensionar adecuadamente los equipos. Existen dos tipos principales de caudal: caudal volumétrico y caudal másico. Según Robert L. Mott (2006), el caudal se define como “la cantidad de fluido que fluye por un punto o una sección transversal específica de un sistema por unidad de tiempo”.

Ecuación de Bernoulli: La ecuación de Bernoulli es una expresión fundamental en la mecánica de fluidos que describe la conservación de la energía en un fluido en movimiento. Esta ecuación establece que, para un flujo ideal, incompresible y sin fricción, la suma de la energía cinética, la energía potencial y la presión permanece constante a lo largo de una línea de corriente. Es una herramienta esencial para analizar sistemas hidráulicos y determinar cómo varían la presión, la velocidad y la altura en distintos puntos del flujo. Según Robert L. Mott (2006), “la ecuación de Bernoulli representa una forma de la ley de conservación de la energía aplicada a un fluido en movimiento, y es fundamental para la solución de muchos problemas prácticos en ingeniería”.

1.1 Energías que Interviene en la Ecuación de Bernoulli

Energía de potencia: La potencia es la cantidad de energía transferida o transformada por unidad de tiempo. Es un concepto fundamental en ingeniería, especialmente cuando se trabaja con bombas, motores o sistemas hidráulicos.

Energía cinética: La energía cinética es la energía que posee un cuerpo debido a su movimiento. En el contexto de la mecánica de fluidos, representa la cantidad de energía que tiene un fluido en movimiento por el hecho de desplazarse con cierta velocidad.

Energía de flujo: La energía de flujo es la energía que posee un fluido debido a la presión que ejerce mientras se encuentra en movimiento dentro de un sistema. Se trata de la energía necesaria para empujar el fluido a través de una sección de tubería o conducto.

Perdidas menores: Las pérdidas menores son las pérdidas de energía que experimenta un fluido en movimiento debido a cambios locales en la geometría del sistema de tuberías, como codos, válvulas, tees, reducciones, expansiones y entradas o salidas de flujo.

Perdidas mayores: Las pérdidas mayores son las pérdidas de energía que sufre un fluido debido a la fricción continua entre el fluido y las paredes internas de una tubería a lo largo de un tramo recto. Estas pérdidas se generan por el rozamiento del fluido con la superficie interna del conducto y dependen de factores como la rugosidad de la tubería, la viscosidad del fluido, el caudal, el diámetro del tubo y el tipo de flujo (laminar o turbulento).

Número de Reynolds: El número de Reynolds (Re) es un número adimensional que permite predecir el tipo de flujo que presenta un fluido en movimiento dentro de una tubería u otro sistema. Este número compara la fuerza inercial del fluido (asociada a su movimiento) con su fuerza viscosa (resistencia al movimiento). Su valor permite determinar si el flujo es:

· Laminar (flujo ordenado): Re < 2,000

· Transitorio (zona de transición): 2,000 < Re < 4,000

· Turbulento (flujo caótico): Re > 4,000

Factor de fricción: El factor de fricción (también llamado coeficiente de Darcy, y representado como ) es un parámetro adimensional que cuantifica la resistencia al flujo que ofrece una tubería debido al rozamiento entre el fluido y las paredes del conducto. Este factor es fundamental para calcular las pérdidas mayores de energía por fricción en tuberías rectas, utilizando la ecuación de Darcy–Weisbach.

Potencia requerida: La potencia requerida es la cantidad de energía por unidad de tiempo que una bomba o equipo debe suministrar para mover un fluido a través de un sistema, superando la carga total (presión, altura, fricción, pérdidas menores, etc.).

NPSH: El NPSH (en español, Altura Neta Positiva de Succión) es un parámetro fundamental que determina si una bomba puede operar correctamente sin que ocurra cavitación, un fenómeno dañino que se produce cuando la presión del líquido cae por debajo de su presión de vapor, formando burbujas que colapsan violentamente.

Existen dos tipos principales de NPSH:

· NPSH disponible

Es la cantidad de energía (presión) que tiene el fluido en la línea de succión antes de entrar a la bomba, proporcionada por el sistema.

· NPSH requerido

Es la cantidad mínima de energía (presión) que la bomba necesita en la succión para evitar cavitación, y es un dato proporcionado por el fabricante de la bomba.

Ecuación general de la energía

1.1 Válvulas

Según Robert L. Mott, las válvulas se definen como dispositivos mecánicos utilizados para iniciar, detener o regular el flujo de un fluido en un sistema.

Funciones principales de las válvulas según Mott:

· Controlar el caudal: Reducen o incrementan el flujo del fluido.

· Interrumpir el flujo: Permiten abrir o cerrar completamente el paso.

· Regular la presión: Algunas válvulas ajustan la presión dentro del sistema.

· Direccionar el flujo: Cambian la dirección o ruta del fluido en sistemas complejos.

Tipos comunes de válvulas que Mott menciona:

· Válvula de compuerta (gate valve): Para flujo completamente abierto o cerrado.

· Válvula de globo (globe valve): Para regulación del flujo.

· Válvula de bola (ball valve): Rápida apertura/cierre.

· Válvula de retención (check valve): Permite flujo en una sola dirección.

· Válvula de alivio (relief valve): Libera presión excesiva para proteger el sistema.

Longitud Equivalente
Tabla
Tipo	Longitud equivalente en diámetros de tubería Le/D
Válvula de globo —totalmente abierta	340
Válvula de ángulo —totalmente abierta	150
Válvula de compuerta —totalmente abierta	8
—abierta ¾	35
—abierta ½	160
—abierta ¼	900
Válvula de mariposa —totalmente abierta, 2-8 in	45
Válvula de retención —tipo oscilante	100
Válvula de retención —tipo bola	150
—16-24 in	25
—10-14 in	35
Válvula de pie —tipo disco de vástago	420
Válvula de pie —tipo disco de bisagras	75
Codo estándar de 90°	30
Codo de 90° y radio largo	20
Codo de 90° para calle	50
Codo estándar de 45°	16
Codo de 45° para calle	26
Doblez de retorno cerrado	50
Te estándar —con flujo por la línea principal	20

1.1 Cavitación

La cavitación es un fenómeno que ocurre cuando la presión de un líquido desciende por debajo de su presión de vapor, lo que provoca la formación de burbujas de vapor en el interior del fluido. Estas burbujas colapsan violentamente al moverse hacia zonas de mayor presión, generando ondas de choque que pueden causar daños mecánicos en superficies metálicas como los álabes de bombas o hélices. Este proceso no solo deteriora los equipos, sino que también disminuye su eficiencia y genera ruidos y vibraciones indeseadas (White, 2011).

1.1 Bombas

Una bomba es una máquina hidráulica cuya función principal es mover líquidos mediante la adición de energía, generalmente aumentando su presión, su altura o su velocidad, permitiendo así su transporte dentro de un sistema. Las bombas se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales, agrícolas, domésticas y sanitarias, y pueden funcionar mediante diversos mecanismos, como el desplazamiento positivo o la acción centrífuga. De acuerdo con Kaliyan y Morey (2009), “una bomba es un dispositivo que transfiere energía al fluido para hacerlo fluir desde una zona de baja energía hacia una zona de mayor energía”.

1.1 Clasificación de las bombas

Las bombas se pueden clasificar según diferentes criterios, pero la forma más común es según su principio de funcionamiento, dividiéndose en dos grandes grupos:

Bombas de desplazamiento positivo

Estas bombas transportan el fluido atrapándolo en un volumen cerrado y desplazándolo físicamente. Son ideales para líquidos viscosos y aplicaciones que requieren caudal constante y presión alta. A su vez, se dividen en:

a) Bombas reciprocantes (alternativas)

· Pistón

· Émbolo

· Diafragma

b) Bombas rotativas

· Engranajes

· Lóbulos

· Paletas

· Tornillo

Bombas dinámicas (no positivas)

Estas bombas agregan energía al fluido de forma continua mediante la transferencia de momento angular, aumentando su velocidad y presión. Son más comunes en aplicaciones de gran caudal y baja viscosidad.

a) Bombas centrífugas (las más comunes)

· De flujo radial

· De flujo axial

· De flujo mixto

Bombas especiales

· Bombas de chorro

· Bombas de vórtice

Comparación General

Tipo

Caudal

Presión

Fluido total

Ejemplo

Desplazamiento positivo

Constante

Alta

Viscosos, delicados

Lóbulos,

Pistón

Dinámicas (centrífugas)

Variable

Media

Líquidos limpios, baja viscosidad

Centrífuga

Parámetros fundamentales

· Caudal (Q): Volumen que fluye por unidad de tiempo (L/min, m³/h)

· Altura manométrica (H): Energía total que la bomba suministra al fluido (m)

· Potencia hidráulica (Ph):

Componentes principales de una bomba centrífuga

· Impulsor (rotor): Transfiere la energía al fluido

· Carcasa (voluta): Dirige el fluido hacia la salida

· Eje: Conecta el impulsor con el motor

· Sello mecánico o empaques: Evitan fugas

· Rodamientos: Permiten el giro suave del eje

Potencia de una bomba

La potencia de una bomba se refiere a la energía por unidad de tiempo que la bomba transfiere al fluido o que requiere para operar. Se expresa comúnmente en watts (W) o caballos de fuerza (HP).

El punto de operación ideal está donde la curva de la bomba se cruza con la curva del sistema (pérdidas del sistema).

Las curvas de bomba

El rendimiento de una bomba centrífuga se muestra mediante las curvas de rendimiento. Estas curvas típicas se muestran en la figura 1. Se detallan la altura, consumo de potencia, eficiencia y NPSH en función del caudal.

Normalmente las curvas de bomba en los catálogos técnicos solo cubren una parte de la bomba. Debido a esto, el consumo de potencia, valor P2, mostrado en los catálogos técnicos, sólo cubre la potencia que se suministra a la bomba (ver figura 1). Lo mismo ocurre con el valor de eficiencia, que solo cubre una parte de la bomba (η = ηP). En algunos tipos de bomba con motor integrado y en ocasiones con un convertidor de frecuencia integrado, por ejemplo, bombas con motor encapsulado, la curva de consumo de potencia y la curva η cubren tanto el motor como la bomba. En este caso, es el valor P1 el que se tendrá en cuenta.

En general, las curvas de la bomba están diseñadas de acuerdo a ISO 9906 Annex A, que especifica las tolerancias de las curvas:

· Q +/- 9%,

· H +/-7%,

· P +9%

· η-7%.

Altura, la curva QH

La curva QH muestra la altura que la bomba es capaz de desarrollar a un caudal determinado. La altura se media en columa de metros de líquido [mLC]; normalmente la unidad aplicada es metros [m]. La ventaja de utilizar

Curvas características de la bomba

Las bombas se representan con curvas características:

· Curva Q-H: Caudal vs Altura

· Curva Q-η: Caudal vs Eficiencia

·
Curva Q-P: Caudal vs Potencia absorbida

BOMBA DE LOBULO

La bomba de lóbulos es un tipo de bomba rotativa de desplazamiento positivo, que utiliza dos o más lóbulos giratorios para desplazar un volumen constante de fluido. Los lóbulos no se tocan entre sí ni con la carcasa; el sincronismo se mantiene mediante engranajes externos

1.1 Sistema de tuberías

Un sistema de tuberías es una red de conductos diseñada para transportar un fluido de un punto a otro, generalmente impulsado por bombas o por presión, considerando factores como pérdidas de carga, presión, velocidad y caudal.

Componentes de un sistema de tuberías

· Tuberías o conductos: Transportan el fluido.

· Accesorios: Codos, tees, reducciones, uniones, etc.

· Válvulas: Regulan o interrumpen el flujo.

· Bombas: Añaden energía al fluido.

· Medidores: Controlan presión, caudal o temperatura.

· Soportes y anclajes: Sostienen y estabilizan el sistema.

Pérdidas de carga

Pérdidas por fricción (principales)

Calculadas con la ecuación de Darcy-Weisbach:

Pérdidas menores o locales

Ocurren en codos, válvulas, tees, etc. Se calculan como:

Cálculo total de pérdidas

Esto se utiliza para determinar la altura manométrica que debe vencer una bomba, por ejemplo.

Tubería de acero comercial

La tubería de acero comercial es un conducto metálico fabricado con acero al carbono o acero aleado, diseñado para transportar fluidos (líquidos o gases) o usarse estructuralmente. Es uno de los materiales más comunes en sistemas de tuberías industriales, mecánicos, hidráulicos y civiles.

Dimensiones de tubo de acero
Tabla
Diámetro Exterior		Espesor de Pared		Diámetro Interior		Área de Flujo
(in)	(mm)	(in)	(mm)	(in)	(ft)	(mm)	(ft2)	(mm2)
1/8	3,18	0,032	0,813	0,061	0,00508	1,549	2,03E-05	1,89E-06
		0,035	0,889	0,055	0,00458	1,397	1,65E-05	1,53E-06
1/5	4,76	0,032	0,813	0,124	0,01029	3,137	8,32E-05	7,73E-06
		0,035	0,889	0,117	0,00979	2,985	7,53E-05	7,00E-06
1/4	6,35	0,035	0,889	0,18	0,015	4,572	1,77E-04	1,64E-05
		0,049	1,24	0,152	0,01267	3,861	1,26E-04	1,17E-05
1/3	7,94	0,035	0,889	0,243	0,02021	6,16	3,21E-04	2,98E-05
		0,049	1,24	0,215	0,01788	5,448	2,51E-04	2,33E-05
3/8	9,53	0,035	0,889	0,305	0,02542	7,747	5,07E-04	4,71E-05
		0,049	1,24	0,277	0,02308	7,036	4,19E-04	3,89E-05
1/2	12,7	0,049	1,24	0,402	0,0335	10,21	8,81E-04	8,19E-05
		0,065	1,65	0,37	0,03083	9,4	7,47E-04	6,94E-05
5/8	15,88	0,049	1,24	0,527	0,04392	13,39	1,52E-03	1,41E-04
		0,065	1,65	0,495	0,04125	12,57	1,34E-03	1,24E-04
3/4	19,05	0,049	1,24	0,652	0,05433	16,56	2,32E-03	2,15E-04
		0,065	1,65	0,62	0,05167	15,75	2,10E-03	1,95E-04
7/8	22,23	0,049	1,24	0,777	0,06475	19,74	3,29E-03	3,06E-04
		0,065	1,65	0,745	0,06208	18,92	3,03E-03	2,81E-04
1	25,4	0,065	1,65	0,87	0,0725	22,1	4,13E-03	3,84E-04
		0,083	2,11	0,834	0,0695	21,18	3,79E-03	3,52E-04
1 1/4	31,75	0,065	1,65	1,12	0,09333	28,45	6,84E-03	6,36E-04
		0,083	2,11	1,084	0,09033	27,53	6,41E-03	5,95E-04
1 1/2	38,1	0,065	1,65	1,37	0,1142	34,8	1,02E-02	9,51E-04
		0,083	2,11	1,334	0,1112	33,88	9,71E-03	9,02E-04
1 3/4	44,45	0,065	1,65	1,62	0,135	41,15	1,43E-02	1,33E-03
		0,083	2,11	1,584	0,132	40,23	1,37E-02	1,27E-03
2	50,8	0,065	1,65	1,87	0,1558	47,5	1,91E-02	1,77E-03
		0,083	2,11	1,834	0,1528	46,58	1,84E-02	1,70E-03

Factor Fricción
Tabla
Tamaño nominal de la tubería
Estados Unidos (in)	Métrico (mm)	Factor de fricción, fT
1/2	DN 15	0,026
3/4	DN 20	0,024
1	DN 25	0,022
1 1/4	DN 32	0,021
1 1/2	DN 40	0,02
2	DN 50	0,019
2 1/2	DN 65	0,018
3	DN 80	0,017
3 1/2	DN 90	0,017
4	DN 100	0,016
5	DN 125	0,015
6	DN 150	0,015
8	DN 200	0,014
10	DN 250 a DN 350	0,013
12	DN 250 a DN 350	0,013
14	DN 250 a DN 350	0,013
16	DN 400 a DN 550	0,012
18	DN 400 a DN 550	0,012
20	DN 400 a DN 550	0,012
22	DN 400 a DN 550	0,012
24	DN 600 a DN 900	0,011
26	DN 600 a DN 900	0,011
28	DN 600 a DN 900	0,011
30	DN 600 a DN 900	0,011
36	DN 600 a DN 900	0,011

DESCRIPCIÓN DEL CASO

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La empresa BeersCorp S.A., dedicada a la elaboración de cerveza, se encuentra en proceso de optimización de su línea de producción, específicamente en la etapa de embotellamiento. Para garantizar un proceso eficiente, continuo y sin interrupciones, se requiere asegurar el suministro constante de cerveza fermentada desde los tanques de almacenamiento hasta el sistema de llenado. Actualmente, la empresa necesita implementar un sistema de bombeo que permita trasladar el producto de forma controlada, evitando pérdidas, variaciones en el flujo o afectaciones en la calidad del líquido. La selección de esta bomba es crítica, ya que debe asegurar un caudal constante que mantenga operativa la línea de embotellado bajo las condiciones establecidas por el diseño del sistema de tuberías existente.

BeersCorp S.A., busca el apoyo técnico para elegir una bomba adecuada que no solo cumpla con los requerimientos del proceso, sino que además garantice eficiencia, seguridad y cuidado del producto final.

DESCRIPCION DEL CASO

Una bomba de lóbulos de desplazamiento positivo se utiliza para transportar cerveza fermentada desde un depósito hasta un tanque de almacenamiento. La cerveza tiene una densidad de 1010,6 kg/m³. El sistema de transporte está compuesto por una tubería de acero comercial de 50 metros de longitud, que eleva el líquido 8 metros en vertical desde el nivel de la bomba hasta el tanque. La tubería tiene un diámetro de 1 pulgada.
En el sistema se encuentran los siguientes accesorios: 2 válvulas de compuerta completamente abiertas (una antes y después de la bomba), 9 codos de 90°, 1 filtro con un coeficiente de pérdida de 3. Además, deben considerarse las pérdidas por entrada y salida del sistema de tuberías.
Todo el sistema está fabricado en acero comercial. El sistema debe operar con un caudal mínimo de 50 L/min, lo cual es necesario para abastecer el tanque de almacenamiento, el cual alimenta una línea de envasado que llena 150 botellas de 330 ml por minuto.

· Objeto

· Determinar cuál es la carga de la bomba.

· Conociendo la carga de la bomba, determinar que bomba sería la más adecuada a la implementación de nuestro sistema.

· Determinar la curva de operación de la bomba y a su vez el punto de operación de la misma.

· Determinar la potencia hidráulica que tendrá nuestra bomba en HP.

· Determinar si existe cavitación en nuestro sistema.

PRESENTACIÓN DEL ESQUEMA Y DATOS RELEVANTES

Proceso para la producción de la cerveza

Diagrama de flujo

Curva del sistema y de la bomba

Determinar si existe cavitación

La bomba Grundfos CM 3-5 A-R-A-E-AVBE C1-A-A-N

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones:

Como conclusión tenemos que, el sistema de bombeo diseñado cumple con los requerimientos necesarios para transportar cerveza fermentada desde el depósito hasta el tanque de almacenamiento. Se calculó una carga total de la bomba de 28.639 m, y se seleccionó la bomba Grundfos CM 3-5, la cual se adapta correctamente al sistema.

Al analizar la curva del sistema junto con la curva de la bomba, se identificó un punto de operación óptimo en la intersección de ambas: un caudal de 50 L/min (0.00083 m³/s) y una carga de 28.639 m, confirmando que la bomba entregará la altura exacta que el sistema necesita para ese flujo.

Por último, la potencia hidráulica requerida es de 0.32 HP, y el sistema no presenta riesgo de cavitación, ya que el NPSH disponible (10.63 m) es mayor que el NPSH requerido por la bomba (1.86 m).

Recomendaciones

· Monitorear el punto de operación regularmente para asegurar que se mantenga en 50 L/min y 28.639 m.

· Aplicar mantenimiento preventivo según las indicaciones del fabricante para garantizar la eficiencia de la bomba.

· Verificar el NPSH disponible ante cualquier cambio en el sistema para evitar cavitación.

· Instalar manómetros y medidor de caudal para controlar el desempeño en tiempo real.

· Medir el consumo eléctrico real para evaluar la eficiencia del sistema.

· Colocar válvula de retención y válvula de control para mayor seguridad y regulación del caudal.

· Actualizar la curva del sistema si hay cambios en tuberías, accesorios o condiciones del fluido.

1 BIBLIOGRAFÍA

Geankoplis, C. J. (2006). Procesos de transporte y operaciones unitarias (4ª ed.). México: Pearson Educación.

Mott, R. L. (2006). Mecánica de fluidos (6ª ed.). México: Pearson Educación.

Kaliyan, N., & Morey, R. V. (2009). Fundamentals of Fluid Power. University of Minnesota Extension.

White, F. M. (2011). Mecánica de Fluidos (7ª edición). McGraw-Hill. ISBN: 9786071503549.

Çengel, Y. A., & Ghajar, A. J. (2015). Heat and mass transfer: Fundamentals and applications (5th ed.). McGraw-Hill Education.

McCabe, W. L., Smith, J. C., & Harriott, P. (2005). Unit operations of chemical engineering (7th ed.). McGraw-Hill.

(S/f). Grundfos.com. Recuperado el 17 de junio de 2025, de https://product-selection.grundfos.com/id/products/cm-cme/cm/cm-3-5-96806804?pumpsystemid=2696894951&tab=variant-curves

Video explicativo:

https://drive.google.com/file/d/1M8Llz-IRguDEnr8op3kujulvRqzOpxiL/view?usp=drivesdk

Informe:

https://drive.google.com/file/d/1kA2R5lE0gn7u4ytzowre7vKbYODB_6UE/view?usp=drivesdk

Diapositivas:

https://docs.google.com/presentation/d/1VOG6zFuUB3MRibIIw90JdWNkLRudHwQM/edit?usp=drivesdk&ouid=108282869100372232359&rtpof=true&sd=true

Skechupt:

https://drive.google.com/file/d/10uQNydIkG1ZwRiRgmFYSP4YyTr24RD0A/view?usp=drivesdk

Excel:

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1I0A_U2Ke2O0xiOTni33wCRV8vc2DIpdH/edit?usp=drivesdk&ouid=108282869100372232359&rtpof=true&sd=true

Proyecto general:

https://drive.google.com/drive/folders/1jDTN_e92n-bI5VXtGhZXG-rqESHMkeA-

Operaciones unitarias

Operaciones Unitarias

PROYECTO DE OPERACIONES UNITARIAS 1P

1 INTRODUCCIÓN