"UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA"FACULTAD DE INGENIERIA MECÁNICA

INFORME LABORATORIO

LABORATORIO DE INGENIERIA MECANICA III

ACOPLAMINETO DE BOMBAS

ALUMNO: Herrera Agreda Cristopher MichelAguilar Mendoza José LuisMayo Urrutia Christopher MichaelEstrada Soto Ayrton

PROFESOR: Ing. Toledo

SECCION: A

FECHA DE PRESENTACIÓN: 30/04/2013

INDICE

Objetivo

Fundamento teórico

Equipos

Procedimiento

Datos obtenidos

Cálculos y resultados

Gráficos

Conclusiones

Bibliografia

Objetivo

Conocer la instalación de dos bombas funcionando en serie o paralelo

Determinar experimentalmente como es el comportamiento de dos bombas funcionando en serio o en paralelo respecto a cada bomba por separado

FUNDAMENTO TEORICO

BOMBAS HIDRAHULICAS

Las bombas son aparatos destinados a desplazar líquidos y gases. En amplio sentido

se puede decir que: el objeto de una bomba es transportar un fluido, líquido o gas de

un punto de baja presión a otro en la cual la presión es más elevada.

Su principio de funcionamiento se basa en que la manera más económica de

transportar fluidos; es mediante tuberías, intercaladas entre estas las bombas que

proporcionan la energía necesaria para su desplazamiento, aspirando por un lado e

impulsando por el otro.

También en Las diferentes aplicaciones que tienen los fluidos en las industrias y los

tipos de Bombas , hace que un ingeniero se prepare, conozca y resuelva los

problemas que a menudo se presentan con su utilización, pérdidas por fricción y

cálculo de caudales trabajos de Bomba en serie, bombas en paralelo.

Clasificación de las Bombas

a.- Según la dirección del flujo: bomba de flujo radial y axial

b.- Según la posición del eje : Bomba de eje horizontal , vertical y de eje inclinado

c.- Según la presión engendrada: Bombas de baja presión ,media presión y alta presión

d.- Según el número de flujos de la bomba: Simple aspiración y doble aspiración

e.- Según el número de rodetes: De uno o de varios escalonamientos

ALTURA DE ELEVACION (Ecuación De Euler):

Se define como el incremento de energía útil adquirido por unidad de peso del fluido a su paso por la bomba o también como la altura de una columna de líquido a elevar. Para la determinación de la altura de elevación debe prescindirse de las pérdidas en las tuberías de aspiración y descargas ya que estas pérdidas no dependen de la bomba.

Hu=U2C2u−U1C1u

2g mtrs

Esta ecuación es válida tanto para líquidos y gases puesto que el volumen no aparece en ella; también indiferente del rodete.

También; si no consideramos la viscosidad, la altura de elevación generada para una bomba determinada a cierta velocidad y capacidad permanece constante para cualquier fluido, de allí que es familiar hablar en metros de líquido (agua).

ALTURA EFECTIVA DE UNA BOMBA

Viene a ser la altura que imparte el rodete o la altura teórica (Hu) menos las pérdidas en el interior de la bomba.

H=Hu−Hperd . int .

También la altura efectiva comunicada por la bomba al fluido:

H=(Ps−Pe )sg

+(Zs−Ze )+(Cs2−Ce2 )

2g

Donde: Zs – Ze = altura geodésica.

s = peso específico.

PERDIDAS EN LAS BOMBAS

Clasificación:

1. Perdidas Internas:

a. Pérdidas volumétricas: Originadas por fugas del líquido al exterior o fuera del rodete.

b. Pérdidas hidráulicas: Las que pueden ser:

- Por fricción en el rotor, que se elevan con la velocidad.

- Por choque, en el punto de diseño es cero para luego incrementarse en forma parabólica.

2. Perdidas Externas:

Pueden ser:

- Pérdidas en cojinetes.

- Rozamiento en empaquetaduras.

- Reguladores y otros.

Las pérdidas específicas son absorbidas por el motor.

Ilustración 1 cojinete de una bomba

Ilustración 2 vista de corte para una vista de la posición de la empaquetadura

Regulación de estrangulamiento

En este caso la velocidad de rotación (rpm) permanece constante, la regulación se hace mediante una válvula de estrangulamiento. Resultando el costo de instalación bajo pero el costo de operación es alto debido a las fuertes pérdidas en el elemento de regulación. Luego en la ecuación.

Ps−Pe=0 , recipiente abiertos

Cs2−Ce2

2g=0

, velocidades de nivel aproximadamente iguales

Por tanto:

Hsistema=Hgeodésica+Hperdidas

Hsistema=Hgeodésica+( f LD+∑ K) Q2

2gA2

COMBINACIONES DE BOMBAS

Bombas en serie

En las instalaciones de bombas en serie se hace con el objetivo de alcanzar una mayor altura con igual caudal.

Pero este acoplamiento tiene cierta desventaja en el momento de operación ya que las dos bombas o más tienen que actuar simultáneamente, y si una falla entonces no se lograra el transporte del fluido hasta que se haga la reparación o el cambio de de una de ellas por que las dos son dependiente una respecto la otra y vicesversa.

En la siguiente figura se puede apreciar un sistema por medio de acoplamiento de bombas en serie.

BOMBAS EN PARALELO

Para este tipo de acoplamiento el objetivo es transportar un mayor caudal a igual altura.

Para este tipo de bombas el caudal total de las dos bombas no es la suma de cada bomba por separado.

Este acoplamiento tiene la ventaja de que si una bomba falla la otra puede funcionar independientemente de la otra bomba.

En la figura siguiente se pude apreciar un sistema de bombeo en paralelo de 2 bombas

Curvas Características De Las Bombas

A diferencia de las bombas de desplazamiento positivo, una bomba centrífuga que opera a velocidad constante puede descargar cualquier velocidad desde un cero a un valor máximo, que depende del tamaño de la bomba, diseño y condiciones de succión. La carga total generada por la bomba, la potencia requerida para moverla y la eficiencia resultante varia con la capacidad. Las interrelaciones de capacidad, carga, potencia, eficiencia, se denomina característica de la bomba.

Curva característica de bomba y curva de demanda

Es posible para problemas especiales trazar cualquiera de los tres en función de otro componente. Cuando se usan impulsores a velocidad variable se incluyen un quinto componente, la velocidad de operación de la bomba, cuando las condiciones de succión pueden ser críticas la curva límite de elevación de succión – capacidad o la curva de requerimiento NPSH es necesaria.

Con frecuencia se clasifican las bombas basándose en las formas de sus curvas carga – capacidad potencia al freno – capacidad, las primeras son conocidas, es por eso que detallaremos solo las segundas.

Curva Sin Sobrecarga

Cuando el BHP crece se aplana y luego disminuye al aumentar la capacidad más allá de la eficiencia máxima.

Curva Con Sobrecarga

Cuando las curvas BHP, en vez de caer después de la eficiencia máxima, esta sigue creciendo. Es muy fundamental tener presente esto ya que contribuye a darnos una idea en donde se podría aplicar cada tipo de bomba específico.

Característica Tipo De Bomba

Viene a ser la característica cuando la condición de operación es a velocidad de diseño, capacidad de carga, eficiencia y energía recibida a las que las curvas de eficiencia tienen alcance máximo. Se toma como 100%.

Relaciones Matemáticas De Carga, Capacidad, Eficiencia Y Potencia

Potencia Útil De La Bomba: Es el peso de líquido bombeado en un periodo de tiempo, multiplicado por la carga desarrollada por la bomba

Pu=γ QH

Potencia Requerida Para Mover La Bomba: Es la potencia al eje:

Pr= γ QHη

Relaciones Características Entre Dos O Mas Bombas Que Tengan Diferente Diámetro

Q 1Q 2=[N 1N 2 ]×[D 1D 2 ]

3

;

H 1H 2

=[N 1N 2 ]2

×[D1D2 ]2

;

P1P2

=[N 1N 2 ]×[D 1D 2 ]5

Donde: 1 : 1ra bomba

2 : 2da bomba

Curvas Y Cartas De Clasificación

Una curva de clasificación para una bomba centrífuga de diseño específico, muestra en forma condensada las variaciones posibles de aplicación de la bomba ya sea para una variación de su velocidad o el diámetro del impulsor.

Para las bombas que se construyen a la orden de un modelo y diámetro del impulsor seleccionado individualmente para la condición de servicio que prevalezca se usa la curva de isoeficiencia. Por figuras en las curvas de puntos similares (relación Q/Q1= H/H1), también para usarlo con propiedad estas gráficas, se deben mostrar los límites de elevación de succión al nivel del mar o la NPSH requerida.

Ejm: Si la limitación de succión para cualquier punto de carga – capacidad de una bomba es conocida, es cuestión sencilla determinar la NPSH requerida en un punto, puesto que es la presión atmosférica menos la presión de vapor menos la elevación de succión.

Si: Presión atmosférica es = 10.34 m y

Presión de vapor = 0.18 m, entonces:

10.34 – 0.18 = 10.16, así 10.16 menos la elevación de succión límite indicada da el NPSH requerida igualmente 10.16 menos el NPSH requerida da la elevación de succión permitida al nivel del mar.

Bomba de flujo radial y curvas de desempeño para cuatro impulsores distintos con N = 2900 rpm (w = 304 rad/s). El líquido bombeado es agua a 20°C

Bomba de flujo axial y curvas de desempeño para cuatro ángulos de álabe distintos con N = 880 rpm (w = 92.2 rad/s). El diámetro del impulsor es de 500 mm. El líquido bombeado es agua a 20°C

EQUIPOS

Los instrumentos usados son

Cronometro CASIO

Regla Milimetrada

Pinza Amperimetrica

Instrumentos instalados

Manómetro instalados

Bombas centrífugas

Tanque de almacenamiento

Válvulas de compuerta

Banco de tuberías

Compuertas

Instalaciones eléctricas

PROCEDIMIENTO

Para este presente laboratorio se cuenta con dos bombas, una bomba A y una bomba B la cual tomamos datos de cada bomba por separado y del acoplamiento de las bombas en paralelo y en serie

Primero hacemos el uso de la bomba A

Activamos la bomba A , variando la presion , tomamos apuntes de el tiempo de llenado del tanque para un volumen de 5L aproximadamente la cual permitirá determinar el caudal y medimos el amperaje para la determinación de la potencia

Así mismo se procederá con la bomba B

Luego tas finalizar esos procedimiento , ahora procedemos al acoplamiento de bombas en serie y en paralelo

Hacemos la instalación adecuada por medio de las válvulas para que las bombas estén acopladas en serie y así mismo en paralelo

Variando la presión hacemos la toma de tiempo de llenado en un tanque de 5L aproximadamente la cual determinaremos el caudal , también el amperaje

DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO

BOMBA A

P (Psi)I (Amp 5 espiras) V (vol) t (s) Vol (lt)

1° 28 13.3 227.3 0 5.106

2° 25 15.4 227.3 7.49 5.106

3° 22 16.2 227.3 6.20 5.106

4° 19 16.8 227.3 5.58 5.106

5° 16 17.1 227.3 4.91 5.106

6° 13 17.4 227.3 4.57 5.106

7° 10 17.5 227.3 4.38 5.106

BOMBA B

P (Psi)I (Amp 5 espiras) V (vol) t (s) Vol (lt)

1° 40 24.5 227.3 0 5.106

2° 36 26 227.3 16.26 5.106

3° 32 26.4 227.3 13.16 5.106

4° 28 27 227.3 11.26 5.106

5° 24 27.5 227.3 9.52 5.106

6° 20 27.9 227.3 8.50 5.106

7° 16 28.1 227.3 7.50 5.106

8° 8 28.7 227.3 7.09 5.106

BOMBAS EN SERIE

P (Psi) I (Amp 1 espira) V (vol) t (s) Vol (lt)

1° 70 7.3 227.3 0 0

2° 60 8 227.3 17.39 5.106

3° 50 8.2 227.3 10.43 5.106

4° 40 8.4 227.3 9.06 5.106

5° 30 8.7 227.3 6.91 5.106

6° 20 8.9 227.3 6.90 5.106

7° 10 9 227.3 6.75 5.106

BOMBAS EN PARALELO

P (Psi) I (Amp 1 espira) V (vol) t (s) Vol (lt)

1° 40 7.4 227.3 0 0

2° 36 7.8 227.3 18.19 5.106

3° 32 7.9 227.3 12.66 5.106

4° 28 8.2 227.3 6.30 5.106

5° 24 8.5 227.3 4.50 5.106

6° 20 8.7 227.3 3.37 5.106

7° 16 8.9 227.3 3.05 5.106

CALCULOS Y RESULTADOS

Altura geodésica

H=1.27m

D=1”

Perdidas secundarias (en accesorios)

Se hallan sumando las perdidas en cada uno de los accesorios de la instalación; para dicha instalación se tiene:

Accesorio K

válvula de compuerta abierta 0.18

codo atornillado estándar 0.69

T estándar (flujo recto) 0.46

T estándar (flujo cruzado) 1.38

Luego para la experiencia hecha en el laboratorio se tiene:

∆Hs = 8xKequiQ2 / π2xD2g

∆Hs = 8*(2x0.18 + 2x0.69 + 2x0.46)x(Q2)/ π2x(0.02542)x9.81

BOMBA AH(mH2O) Q (m^3/s) Pe(W) n(teo) Σhs (m) Hsis

19.984 0 513.9253 0 0 1.2717.875 0.00068171 595.0714 0.20067905 0.22576283 1.4957628315.766 0.00082355 625.9842 0.20327003 0.24814041 1.5181404113.657 0.00091505 649.1688 0.18865589 0.26156296 1.5315629611.548 0.00103992 660.7611 0.17810975 0.27883841 1.54883841

9.439 0.00111729 672.3534 0.153716 0.28902489 1.559024897.33 0.00116575 676.2175 0.12383698 0.29522715 1.56522715

BOMBA BH(mH2O) Q (m^3/s) Pe(W) n(teo) Σhs (m) Hsis

28.42 0 946.7045 0 0 1.2725.608 0.00031402 1004.666 0.07844049 0.15322622 1.4232262222.796 0.00038799 1020.1224 0.08496838 0.1703199 1.440319919.984 0.00045346 1043.307 0.08512141 0.18412983 1.4541298317.172 0.00053634 1062.6275 0.08493951 0.20025108 1.47025108

14.36 0.00060071 1078.0839 0.07841332 0.21192583 1.4819258311.548 0.0006808 1085.8121 0.0709574 0.22561227 1.49561227

5.924 0.00072017 1108.9967 0.03770036 0.23204394 1.50204394

BOMBA A-B SERIEH(mH2O) Q (m^3/s) Pe(W) n(teo) Σhs (m) Hsis

49.51 0 282.0793 0 0 1.2742.48 0.00029362 309.128 0.3954153 0.14816429 1.4181642935.45 0.00048955 316.8562 0.53675563 0.19131596 1.4613159628.42 0.00056358 324.5844 0.48358756 0.20527178 1.4752717821.39 0.00073893 336.1767 0.46075708 0.23504679 1.5050467914.36 0.00074 343.9049 0.30281255 0.23521705 1.50521705

7.33 0.00075644 347.769 0.15624863 0.23781621 1.50781621

BOMBA A-B PARALELOH(mH2O) Q (m^3/s) Pe(W) n(teo) Σhs (m) Hsis

28.42 0 285.9434 0 0 1.2725.608 0.0002807 301.3998 0.23372593 0.14486951 1.4148695122.796 0.00040332 305.2639 0.29515924 0.17365068 1.4436506819.984 0.00081048 316.8562 0.50094097 0.24616317 1.5161631717.172 0.00113467 328.4485 0.58136378 0.29126419 1.56126419

14.36 0.00151513 336.1767 0.63425488 0.33657232 1.6065723211.548 0.0016741 343.9049 0.55090341 0.35378827 1.62378827

GRAFICOS

0 0.0005 0.001 0.00150

5

10

15

20

25

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

HA vs Q

HA vs QAPolynomial (HA vs QA)nA vs QAPolynomial (nA vs QA)

Q(m3/s)

-H(mH2O)-n

0 0.0002 0.0004 0.0006 0.00080

2

4

6

8

10

12

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

HB vs Q

HB vs QBPolynomial (HB vs QB)nB vs QBPolynomial (nB vs QB)

Q(m3/s)

H(mh2O)n

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.00080

5

10

15

20

25

30

0

2

4

6

8

10

12Bomba Serie

Hserie vs QPolynomial (Hserie vs Q)HA vs QPolynomial (HA vs Q)HB vs QPolynomial (HB vs Q)nserie vs QserieLinear (nserie vs Qserie)Hsist vs QseirePolynomial (Hsist vs Qseire)

Q(m3/s)

0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016 0.00180

5

10

15

20

25

30

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10PARALELO

Hparalelo vs QPolynomial (Hparalelo vs Q)HA vs QPolynomial (HA vs Q)HB vs QPolynomial (HB vs Q)nparalelo vs Q paraLinear (nparalelo vs Q para)Hsist vs QparaPolynomial (Hsist vs Qpara)

Q(m3/s)

H(mH2O)

CONCLUSIONES

Se comprueba experimentalmente que el caudal para dos bombas acopladas en serie no igual a la suma de cada caudal de cada bomba por separado.

Se comprueba experimentalmente que el caudal para dos bombas acopladas en paralelo no es igual a la suma de cada caudal de cada bomba por separado.

Además, el valor de la potencia útil en las tablas es menor a la real ya que dicha

potencia es obtenida a partir del caudal y la altura y estos parámetros se ven

afectados por la condición de las tuberías.

BIBLIOGRAFIA

Manual del laboratorio de combinaciones de bombas

Mecánica de fluidos --- Mott

Turbomaquinas -- Salvador

Apuntes puntuales obtenidos de la clase de turbomaquinas del Ing .Toledo