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• Frank C. Flores

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Universidad Nacional Tecnológica del Cono Sur de Lima

INGENIERIA MECANICA ELECTRICA EXPERIMENTO 2: BOMBA SERIE Y PARALELO DOCENTE: Eliseo Páez Apolinario CURSO: TURBOMAQUINAS RESPONSABLES: Acosta Cueva Lilia Marisol Aslla Mamani Gerson Rafael Curo tarqui Luis Alberto De la Cruz Romero Sergio Luis Portal Álvarez Genrri Noel Muñoz Vásquez Omar Lima - Perú 2016 0

Universidad Nacional Tecnológica del Cono Sur de Lima PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL  Montar el módulo, las mangueras se debe conectar a las bombas centrífugas del módulo al depósito de agua del módulo.  Energizar el sistema y verificar que el botón de apagado de emergencia no este hundido, de lo contrario el equipo no funcionará.  Colocar las bombas en serie verificar que la válvula de variación de caudal esté totalmente abierta.  Eencender las motobomba centrífugas  Si la bomba no funciona puede ser por causa de que no se ha cebado. Si no están cebadas la bomba proceder a cebar la bomba  Una vez cebadas la bombas proceder a encender la motobomba y debe comenzar a bombear  Recolectar datos de caudal, presión a la entrada y salida, el torque, el volumen y tiempo para cada ensayo  Las gráficas que se van a desarrollar en la práctica son: Gráfica Altura (H) versus Caudal (Q)  Realizar los procedimientos arriba mencionados para la conexión de bombas en paralelo.

HOJA DE DATOS TABLA 1 BOMBA 1

N= 3137 N° / 1 2 3 4 5 6

Q Lt⁄Hr 500 1380 2500 3300 4000 4550

P2 bar 2.7 2.5 2 1.5 1 0.5

P1 bar 0 0 0 0 0 0

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Universidad Nacional Tecnológica del Cono Sur de Lima TABLA 2 BOMBA 2

N= 3137 N° / 1 2 3 4 5

Q Lt⁄Hr 500 1900 2650 3100 3550

P2 bar 1.85 1.4 1 0.6 0.2

P1 bar 0 0 0 0 0

TABLA 3

BOMBA EN SERIE

N= 3137 N° / 1 2 3 4 5 6

Q Lt⁄Hr 3000 3600 3950 4200 4600 4900

P2 bar 3 2.5 2 1.5 1 0.5

P1 bar 0 0 0 0 0 0

TABLA 4

BOMBA EN PARALELO

N= 3137 N° / 1 2 3 4 5

V Lt 7.9 7.7 7.5 7.4 3.8

P2 bar 1.5 1.8 2 2.2 2.5

P1 bar 0 0 0 0 0

t Seg. 4.5 4.3 6.79 8.7 17.2

FUNDAMENTO TEORICO 2

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Este informe corresponde al análisis del funcionamiento físico y mecánico de las bombas centrífugas conectadas tanto en serie como en paralelo. Estos equipos son turbo máquinas de flujo radial, caracterizadas por alterar el movimiento del fluido, transmitiendo potencia desde un eje hasta el fluido (mediante el rotor). Se explicará su funcionamiento, eficiencia alcanzada y relación entre presiones de entrada y salida, todo esto en base a los resultados obtenidos mediante la utilización de diferentes sensores y equipos que permitieron obtener datos como las presiones y el caudal. Además, se analizará el comportamiento del caudal frente a diversas variables en las distintas situaciones (conexión simple, en serie, en paralelo) así como también la altura de elevación alcanzada por el fluido. Este tipo de bombas son esenciales en instalaciones hidráulicas del tipo doméstica o industrial, por lo que su estudio ayudará a complementar los conocimientos básicos y facilitará su aplicación a casos reales.

P1: presión de entrada, unidad: bar; Pascal 3

Universidad Nacional Tecnológica del Cono Sur de Lima P2: presión de salida, unidad: bar; Pascal. P des: presión de descarga, unidad: bar; Pascal. V: volumen, unidad: L; m3. t: tiempo, unidad: s Q: caudal, unidad: m3/s. H: altura neta, unidad: m. P: potencia de la bomba, unidad: w. Formulas:  Q = ΔV / t  H = (Pdes – Pent) / γ = (Pdes – Pent) / ρ(g)  P = ρ(g)H(Q)  1 bar = 105 Pa

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: Esta bomba depende de la fuerza centrífuga para cumplir su misión. Se denomina fuerza centrífuga a la fuerza que tiende a mover hacia fuera de su centro un cuerpo en rotación. Si ponemos a girar en círculos un balde con agua (Figura 2), la fuerza centrífuga mantiene el agua en el balde a pesar del movimiento; pero si abrimos un pequeño agujero en el balde y después giramos rápidamente, el chorro de agua será expulsado a cierta distancia, así pues tendríamos una bomba centrífuga sencilla (Figura 2b). En una bomba centrífuga el líquido se remolina rápidamente generando fuerzas que empujan el agua hacia fuera a través del orificio de salida localizado en el anillo exterior de la carcasa de la bomba (Figura 2c).

PARTES CONSTITUTIVAS Y CARACTERÍSTICAS: 4

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Una de las ventajas más importantes de la bomba centrífuga es que tiene muy pocas partes móviles. Fuera de los cojinetes, la única parte movible es el rotor principal de la bomba (Figura 3). Observamos que un rotor lo constituye la unidad, árbol e impulsor.

Sin embargo, el mecánico requiere de conocer las partes de la bomba sobre las

cuales

efectuará

acciones

de

mantenimiento. Estas

partes

las

encontramos en la Figura.

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Universidad Nacional Tecnológica del Cono Sur de Lima 1. Impulsor 2. Carcaza 3. Árbol 4. Rodamientos 5. Empaquetadura 6. Base 7. Prensa estopa 8. Anillo de desgaste de la carcaza 9. Anillo de desgaste del impulsor 10. Brida para conectar línea de descarga 11. Orificio de succión 12. Orificio para cebar la bomba PARAMETROS PARA LA SELECCIÓN DE BOMBAS 

Naturaleza del fluido a manejar (T, μ, corrosión-erosión)



Capacidad requerida (caudal).



Condiciones de la succión (entrada) y de la descarga (salida) (P, T).



Cabezal total de la bomba



Tipo de sistema al que la bomba está entregando el fluido.



Tipo de fuente de alimentación de potencia (motor eléctrico, Motor diésel, turbina de vapor, etc.).



Limitaciones de espacio, peso y posición.



Condiciones ambientales.



Costo de la bomba y su instalación



Costo de operación.



Códigos y estándares que rigen a las bombas

CLASIFICACION DE BOMBAS 6

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Desplazamiento positivo: su principal característica es entregar una cantidad fija de líquido por desplazamiento de un pistón o revolución de una pieza movible principal, su principal aplicación es con fluidos de altas viscosidades. Cinéticas: adicionan energía al fluido acelerándolo a través de la acción de un impulsor giratorio. Son las generalmente llamadas bombas centrífugas

CASOS COMUNES DE ACOPLAMIENTO EN BOMBAS EN PARALELO A continuación se presentan varios casos de operación de dos bombas en paralelo: Caso 1: bombas iguales operando contra sistemas de tuberías iguales hasta el punto donde comienza la tubería común de impulsión. Evidentemente, en este caso se cumplen las condiciones planteadas anteriormente, es decir, ambas bombas están operando contra la misma carga, por tanto, se cumplirá perfectamente que se suman los gastos para cargas iguales. Caso 2: bombas iguales operando contra sistemas de tuberías diferentes hasta el punto donde comienza la tubería común de impulsión. En este caso como los sistemas de tuberías son diferentes hasta el punto de unión de las tuberías de descarga secundarias de las bombas, se puede afirmar que estas dos bombas no están operando contra la misma carga, pues en definitiva están operando contra sistemas diferentes. Caso 3: bombas diferentes operando contra sistemas de tuberías iguales hasta el punto donde comienza la tubería común de impulsión. En este caso se tiene que los sistemas de tuberías son iguales para cada bomba pero por tratarse de bombas diferentes, los gastos serán también diferentes y como consecuencia de ello, las pérdidas que se producen en cada tramo hasta el punto de unión serán diferentes y en conclusión las curvas de los sistemas

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Universidad Nacional Tecnológica del Cono Sur de Lima serán distintos implicando esto que las bombas estén operando contra cargas diferentes. Caso 4: bombas diferentes operando contra sistemas de tuberías diferentes hasta el punto donde comienza la tubería común de impulsión. Este es un caso en el cual es evidente, por todo lo anteriormente expuesto en los casos 2 y 3, que las bombas están operando contra diferentes cargas. En conclusión, por todo lo analizado en estos cuatro casos, se puede afirmar que no siempre se suman los gastos para cargas iguales cuando dos bombas operan en paralelo

DIAGRAMA DE CONEXIONES EN SERIE Y PARALELO

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Universidad Nacional Tecnológica del Cono Sur de Lima CALCULO EXPERIMENTAL BOMBAS EN SERIE

BOMBAS EN PARALELO

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TABLA DE RESULTADOS BOMBA 1 Caudal Q (l/h) 500 1380 2500 3300 4000 4550

Altura H m 28.37 26.33 21.24 16.14 11.04 5.94

BOMBA 2 Caudal Q (l/h) 500 1900 2650 3100 3550

Altura H m 185.85 140.85 100.85 60.85 20.85

BOMBAS EN SERIE Caudal Q (l/h) 3000 3600 3950 4200 4600 4900

Altura H m 30.58 25.48 20.38 15.29 10.19 5.09

BOMBAS EN PARALELO 10

Universidad Nacional Tecnológica del Cono Sur de Lima caudal Q (l/h) 6320 5230 3976.44 3062.07 795.35

Altura H m 16.141 19.1992 21.238 23.2768 26.335

GRAFICOS BOMBA 1

BOMBA 2

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BOMBAS EN SERIE

BOMBAS EN PARALELO 12

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CONCLUSIONES 13

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 Mediante las tablas podemos observar que trabajando de las dos bombas en paralelo podemos tener un mayor caudal así se puede ver en la tabla y así nos dice la teoría bombas en paralelo tendremos más caudal se cumple.  Mediante las tablas se puede observar que trabajando las dos bombas en serie, la altura aumento raudamente y el caudal disminuye en un porcentaje muy elevado.  Llegamos a la conclusión que a dos bombas el caudal aumenta pero al bajar la velocidad de una de las bombas se puede trabar en una relación de caudal con altura.  Los datos obtenidos a lo largo de la experiencia no son los más precisos debido al software y los equipos utilizados, produciéndose que las revoluciones por minuto no siempre fueran las precisas, que el flujo variara y no fuera el exacto y que se generaran turbulencias al interior de las cañerías debido a que el caudal no es unidireccional, lo cual genera mayores pérdidas de carga y baja el rendimiento de la bomba.  En cuanto a la conexión en serie y en paralelo, se comprobó experimentalmente que las bombas son más eficientes colocadas en paralelo, ya que el caudal aumenta casi al doble, logrando transportar más fluido en menos tiempo. Por otra parte, la conexión en serie entrega una altura de elevación del fluido mucho mayor a la que entrega una conexión en paralelo.  Un sistema hidráulico con caudales produce diferencias de presión, las cuales a su vez podrían provocar cavitación, es decir, el rendimiento de la bomba caería drásticamente, deteriorándose ella también. Por lo anterior, se debe considerar este factor y tener precaución en la construcción de estos sistemas.  Se debe tener cuidado en la instalación de bombas en paralelo respecto a las características de cada bomba, ya que puede suceder que una de las bombas no trabaje correctamente, es decir que esta bomba funcionara como una válvula abierta por lo tanto consumirá energía inútilmente.

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