Bombas En Serie Y Paralelo

BOMBAS CENTRIFUGAS EN SERIE Y PARALELO

Grupo 6: Coronel G.1, De la Rosa A., Linero A.3, Reales M.4

1, 2, 3, 4, Universidad del Atlántico, Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería Química

Resumen.

El presente informe se basa en los datos de la experiencia realizada en el laboratorio para un sistema de bombas de configuraciones individuales, a su vez tanto en serie como en paralelo. Se determinaron datos tales como presión de descarga, volumen y tiempo en recoger una cantidad de agua, voltaje y amperaje arrojados para cada arreglo. . Regulando la presión mediante la válvula de descarga, se tomaron 5 presiones diferentes para 5 respectivas corridas, registrando un volumen y el tiempo para completar 5 lt de un recipiente, amperaje y voltaje respectivos; procediendo así con la segunda bomba y para los arreglos en serie y en paralelo. Datos como caudales o flujos, la cabeza total de presión, la potencia hidráulica, la potencia al eje o freno y la eficiencia mecánica y graficas como Caudal vs Cabeza de presión, Caudal vs Potencia al eje y Caudal vs eficiencia mecánica fueron los encontrados luego de realizada la práctica.

Introduccion

El funcionamiento de una bomba es el de un convertidor de energía, esto es que transforma la energía mecánica en energía cinetica, generando presion y velocidad en el fluido. Las Bombas centrífugas también llamadas Rotodinámicas, son siempre rotativas y son un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor . El fluido entra por el centro del rodete, que dispone de unos álabes para conducir el fluido, y por efecto de la fuerza centrífuga es impulsado hacia el exterior, donde es recogido por la carcasa o cuerpo de la bomba. Las bombas en serie se usan cuando se requiere elevar un dado caudal a alturas importantes, se pueden instalar rotores en serie puesto que sus curvas características se suman en el sentido del eje H.

En consecuencia, cuando se disponen rotores en serie no podemos decir que el mismo caudal es elevado en forma exactamente proporcional al número de rotores. Dos o más bombas pueden trabajar en serie para aumentar la cabeza total del sistema o altura dinámica total. Pueden ser las bombas diferentes pero lo normal es que sean idénticas. El caudal pasa a través de cada bomba por turnos y soporta un incremento en la cabeza de (HD/3) en cada bomba. Se tiene un sistema con tres bombas (P1, P2 y P3) instaladas en serie, la succión de la bomba (P2) se alimenta con la descarga de la bomba (P1). Las bombas en serie son más adecuadas en sistemas con una curva de resistencia alta, por ejemplo, con altas pérdidas por fricción. Cuando se disponen las bombas en paralelo es cuando se requiere aumentar el caudal a elevar a una determinada altura. En este caso, las características de los rotores se suman en el sentido del eje Q.

En el campo del abastecimiento y la remoción de aguas, el tipo más común de estación de bombeo tiene dos o más bombas idénticas que operan en paralelo, la cabeza a través de cada bomba es igual y el caudal se distribuye por igual para las dos bombas. Si la resistencia del sistema se traza sobre la curva combinada (H vs Q) para la operación en paralelo se puede verificar que el caudal no se ve incrementado en proporción al número de bombas funcionando. Por ejemplo, en un sistema de tres bombas instaladas, dos bombas operando aportan más de las dos terceras partes del caudal de las tres bombas.

Procedimiento

El procedimiento a seguir para esta experiencia fue el siguiente:

Primer paso: En primer lugar se seleccionó la bomba o el tramo a trabajar y se acondicionó para el paso del fluido.

Segundo paso: Se arrancó el equipo y se esperó mientras este se mostró estable.

Tercer paso: Se midió voltaje, amperaje, flujo, presion a la entrada y salida.

Luego de realizar esta serie de pasos se repitió el mismo procedimiento para la segunda bomba y cada uno de los arreglos, para cada uno se varió la presion dando 5 corridas en cada caso.

Resultados, Discusión y Muestras de Cálculo

Tabla 1. Datos Experimentales Bomba 1

BOMBA 1

Corrida Pi (kPa) Po (kPa) V (L) t (s) A V

1 0 300 5 26,14 2,5 140

2 0 350 0,8 7,15 2,5 140

3 0 200 5 13 2,5 140

4 0 150 5 10,08 2,5 140

5 0 100 5 8,1 2,5 140

6 0 50 5 6,07 2,5 140

Tabla 2. Datos Experimentales Bomba 2

BOMBA 2

Corrida Pi (kPa) Po (kPa) V (L) t (s) A V

1 0 50 5 6,61 2,5 140

2 0 100 5 7,69 2,5 140

3 0 150 5 9,27 2,5 140

4 0 200 5 12,15 2,5 140

5 0 250 5 15,21 2,5 140

6 0 300 5 22,77 2,5 140

Tabla 3. Datos Experimentales Arreglo En Serie

ARREGLO EN SERIE

Corrida Pi (kPa) Po (kPa) V (L) t (s) A V

1 0 50 5 6,66 5 140

2 0 100 5 7,51 5 140

3 0 150 5 8,01 5 140

4 0 200 5 9,09 5 140

5 0 250 5 9,45 5 140

6 0 300 5 10,91 5 140

Tabla 4. Datos Experimentales Arreglo en Paralelo

ARREGLO EN PARALELO

Corrida Pi (kPa) Po (kPa) V (L) t (s) A V

1 0 300 5 12,73 5 140

2 0 250 5 8,1 5 140

3 0 200 5 6,21 5 140

4 0 150 5 4,81 5 140

5 0 100 5 4,18 5 140

6 0 50 5 3,55 5 140

Se inicia Calculando la caída en presión aplicando el balance de energía a través de la fomrula de Bernoulli:

P_1/γ+(v_1^2)/2g+Z_1+h_A-h_R-h_L=P_2/γ+(v_2^2)/2g+Z_2

Al ser las areas de sección transversal de las secciones de descarga y succiono guales (v_1^2-v_2^2)/2g=0

Se desprecia la diferencia de altura y: Z_1-Z_2=0

Despreciamos las pérdidas menores causadas por friccion y accesorios y la energía retirada también se hace despreciable al no haber dispositivos que necesiten energia del sistema: h_R,h_L=0

En esta fomra la ecuación de Bernoulli queda reducida a:

h_A=(P_2-P_1)/γ

Siendo la caída en presión igual a la energía agragada multiplicada por el peso especifico del agua a la temperatua a la cual se trabajo 30ºC. γ=9,81 k N⁄m^3 ,

Asì para las corridas a presión final de 300kPa se obtuvo para cada arreglo:

h_A=((300-0) kN⁄m^2 )/(9,81 kN⁄m^3 )=30,58103976m

Posterior a esto se calcularon los caudales para cada corrida en cada arreglo mediante la ecuación:

Q=V/t

Para la primera corrida de la bomba 1 se eobtuvo:

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