UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UNI-IES
INFORME DE INGENIERIA SANITARIA SANITARIA 1
NOMBRE DE PRÁCTICA: BOMBAS CONECTADAS CONECTADAS EN PARALELO
DOCENTE: ING MARIO CASTELLON CASTELLON
INTEGRANTES OSCAR DAVID RIVAS ACEVEDO LENNIN RUIZ BERMUDEZ
GRUPO: 4T1-C4
FECHA DE ENTREGA: JUEVES JUEVES 4 DE OCTUBRE DEL 2012
Indicé Introducción …………………………………………………….1 Objetivos…………………………………………………………1 Equipos y materiales …………………………………………..1 Descripción del equipo………………………………………2 Especificaciones ………………………………………………..3 Fundamento teórico…………………………………………….3 Operación de bombas en paralelo …………………………..3 Procedimiento experimental ………………………………….6 Operación de una bomba simple …………………………….7 Operación de bombas conectadas en paralelo …………..8 Tabla de recolección de datos ………………………………10 Formulas a usarse……………………………………………..11 Cálculos…………………………………………………………12 Presentación de resultados …………………………………14 Conclusiones………………………………………………….. 16 Desempeños de compresión………………………………. .17
Introducción Al planificar un sistema de bombeo se debe tener en cuenta una serie de factores, desde aquellos de orden práctico como la disponibilidad de equipos en el mercado, servicio técnico y repuestos, costos, garantías, etc. y los aspectos técnicos del equipo propiamente tal. Las instalaciones de bombeo constan generalmente de varias máquinas acopladas en paralelo a un sistema general de tuberías. Esto está condicionado principalmente por la necesidad del trabajo de la instalación para cubrir el gráfico de gasto variable. Aunque normalmente se piensa que la colocación de bombas en paralelo se hace para aumentar el caudal en un sistema existente, lo más común es que las instalaciones de bombas en paralelo se dispongan para fraccionar un caudal total en caudales parciales para resolver situaciones especiales de operación.
Objetivos
Estudiar la operación de una bomba conectada en paralelo. Determinar las características de carga/descarga de una bomba centrifuga simple. Determinar las características de carga/descarga de dos bombas centrifugas conectadas en paralelo. Hacer un estudio de las características principales y comportamiento de dos bombas centrifugas para las configuraciones en paralelo en un sistema determinado. Determinar la curva operacional de una bomba centrifuga en el mismo sistema y en base a esto construir la curva teórica para la configuración en paralelo.
Equipos y materiales
Banco hidráulico (F1-10) Aparato de prueba de bomba en serie y paralelo (F1-26) Un cronómetro Equipo de descarga múltiple
Descripción del equipo
El F1-26 es usado en conjunto con el tanque sumidero y el tanque volumétrico, en el banco hidráulico para demostrar las características de carga/descarga de una bomba centrifuga simple. El F1-16 es usado en conjunto con la bomba del F1-10 para demostrar las características de dos bombas similares cuando están conectadas en serie o paralelo. El accesorio de bomba está montado en un marco de apoyo que está diseñado para ser posicionado en el piso junto al banco hidráulico. Los pies son ajustables así que el ensamblaje puede ser nivelado. Dos medidores de presión están montados en la bomba, uno en la entrada y uno en la salida. La bomba es controlada por un motor con un switch separado para encender o apagar la bomba. La descarga múltiple se sujeta al porta vertedero en el canal moldeado del banco hidráulico, usando tuercas. El múltiple incorpora un medidor de presión y una de control de flujo, con una tubería de descarga que vierte hacia tanque volumétrico. Se usan tubos flexibles y bridas para permitir que la bomba se conecte como simple, serie o paralelo. El adaptador permite conexión a la bomba del banco por la salida de agua del banco hidráulico, sin la restricción del adaptador de rápida liberación. La placa es usada cuando se operan las bombas en paralelo, para medir caudales altos generados. Esta placa es ajustada en la válvula de purga del banco, después de elevar la bola selladora. El caudal puede ser determinado desde la escala del nivel de agua en el costado del banco usando la tabla después provista.
Especificaciones técnicas Valores de corrección de carga: • Datum hasta el calibrador múltiple: hd = 0.96 m • Datum hasta el manómetro de salida del F1 -26 hd = 0.17 m • Datum hasta el manómetro de entrada del F1 -26 hd = 0.20 m • Datum hasta la entrada de la bomba del banco hd = 0.24 m
Fundamento teórico Las bombas son equipos que se utilizan para proporcionar energía a un fluido incompresible con el objeto de poderlos transportar. Particularmente, 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, que por el contorno su forma lo conduce hacia las tubuladuras de salida o hacia el siguiente rodete se basa en al ecuación de Euler y su elemento transmisor de energía se denomina impulsor rotatorio llamado rodete en energía cinética y potencial requeridas y es este elemento el que comunica energía al fluido en forma de energía cinética. Las Bombas Centrífugas se pueden clasificar de diferentes maneras:
Por la dirección del flujo en: Radial, Axial y Mixto.
Por la posición del eje de rotación o flecha en: Horizontales, Verticales e Inclinados.
Por el diseño de la coraza (forma) en: Voluta y las de Turbina.
Por el diseño de la mecánico coraza en: Axialmente Bipartidas y las Radialmente Bipartidas.
Por la forma de succión en: Sencilla y Doble.
Operación de bombas en paralelo Se plantea que varias bombas están operando en paralelo, cuando sus caudales van a parar a una tubería común, sumándose para obtener una mayor descarga. Como la carga a presión en la tubería común es una sola, cada bomba ajustará su funcionamiento a dicha carga, luego el resultado de la operación de bombas en paralelo será que:
Se sumarán las capacidades o caudales de las distintas bombas a cargas iguales, para así obtener el caudal total de bombeo. La potencia necesaria resultante será la suma de las potencias para las cargas iguales correspondientes a cada caudal. La eficiencia de la combinación se determina para cada carga, a través de la potencia de la combinación como suma de las potencias individuales para cargas iguales.
Si las bombas colocadas en paralelo son iguales, la capacidad y la potencia necesaria para cargas iguales se duplicarán, triplicarán, etc.; según sean dos, tres o más bombas iguales las colocadas en paralelo. La eficiencia será igual que en la bomba original para el punto de la curva de la combinación que signifique doble o triple capacidad. Como característica fundamental a resaltar en un acoplamiento de bombas en paralelo, es que el caudal total entregado por la combinación siempre es menor que el número de bombas por el caudal que suministra una sola bomba. La relación existente entre el caudal que suministra una bomba y el que suministra la combinación dependerá de las características de cada una de las bombas acopladas, del conjunto en paralelo y de la curva característica del sistema de tuberías.
Curva característica de una bomba en paralelo .En la Figura. Se explica como se determina la curva característica para dos bombas centrifugas operando en paralelo, no basta multiplicar el caudal de una bomba por el número de ellas, sino que hay que proceder del modo siguiente: si trabaja solamente la bomba 1, se tiene el punto de funcionamiento B1, si trabaja la bomba 2 solamente, el punto de funcionamiento es el B2.
Para calcular el punto de funcionamiento del conjunto B es necesario construir primero una curva Q-H común. La curva característica común se obtiene por adición delos caudales de cada una de las bombas Para ello se toman primero sobre el eje deordenadas varios valores, elegidos arbitrariamente, de alturas de elevación y se llevan estas alturas, por ejemplo H1/H2/H3, a las curvas de las bombas 1 y 2. En los puntos de intersección de las alturas H1, H2, H3, con la curva de la bomba 1 se obtienen los caudales correspondientes Q1, Q2, Q3. Estos caudales se suman ahora simplemente a los caudales obtenidos con la curva de la bomba 2 en los puntos de intersección con las alturas H1, H2, H3. Los puntos C, D, E así obtenidos se unen entre sí para formar la curva característica común de las bombas 1 y 2El punto de intersección de la curva característica de la instalación con la nueva curva característica es el punto de funcionamiento B de las bombas funcionando en paralelo. La curva característica común comienza en A porque por encima de A la bomba 1 aún no produce elevación. La figura 2 aclara el cálculo de la curva característica común de dos bombas conectadas en paralelo cuando tienen iguales curvas Q-H.
Procedimiento experimental La operación correcta del aparato será confirmada conectando la bomba para la operación de bomba simple. El aparato está listo para usarse y solamente requiere conexión a un suministro eléctrico y conexiones entre la bomba, calibradores múltiples y el banco hidráulico a como sigue:
Se ubica la plataforma, incorporando la bomba centrifuga, en el piso contiguo al banco. Si es necesario se nivela la plataforma ajustando los piecitos. Se ubica la descarga múltiple en el final del canal moldeado del banco hidráulico con la descarga hacia el tanque volumétrico y el manómetro de Bourdon con la cara hacia el frente. Se asegura el múltiple al portavertedero usando tuercas. Se conecta el tubo flexible de la entrada de la bomba a la válvula de drenaje del sumidero en el banco. Se Conecta el tubo flexible de la salida de la bomba a la entrada del múltiple. Se cierra la válvula de control del flujo en el múltiple. Se abre la válvula de drenaje del sumidero en el banco. Si opera la bomba por primera vez se revisa que el voltaje de operación y el estado de frecuencia en la etiqueta atada al final del cable compatible con suministro eléctrico local. Se conecta el aparato al suministro eléctrico. Se enciende la bomba (en el switch del motor de control localizado en el motor de control). Gradualmente se abre la válvula de control de flujo en el múltiple y permita que la bomba y las tuberías se ceden. Gradualmente se cierra la válvula de control de flujo y observe que el flujo hacia el tanque volumétrico se reduce y la presión en la descarga incrementan (indicado en los manómetros de Bourdon adyacentes a la salida de la bomba y en el múltiple). Se cierra la válvula de control de flujo completamente y se apagua el motor de la bomba. Se desconecta el suministro eléctrico del equipo.
El aparato de prueba de bomba está listo para usarse. Las conexiones entre la bomba y el banco pueden ser cambiadas para permitir la operación de dos bombas en serie y dos bombas en paralelo.
Operación de una bomba simple
Bomba conectada como simple
Se Conecta el tubo flexible de la entrada de la bomba a la válvula de drenaje del sumidero en el banco, la cual debe estar completamente abierta cuando se inicie el experimento. Se Conecta el tubo flexible de la salida de la bomba a la entrada de la descarga múltiple. Los manómetros usados para las medidas de carga de la entrada y salida para el experimento son manómetro de entrada del F1-26 (hi), y el manómetro de salida del F1-26 (h0).
Operación de dos bombas conectadas en paralelo
Bombas conectadas en paralelo
Se conecta el tubo flexible de la entrada de la bomba a la válvula de drenaje del sumidero en el banco, la cual debe estar completamente abierta cuando se inicie el experimento. Se Conecta el tubo flexible de la salida de la bomba a un conector en tee. Se Conecta la salida de agua del banco hidráulico al conector en tee, usando un adaptador. Finalmente se conecta la salida del conector en tee a la entrada de la descarga múltiple Los manómetros usados para la medición de las cargas de entrada y salida son manómetro de entrada del banco hidráulico hi (se asume que para ambas bombas la carga en la entrada es la misma), y el manómetro de la descarga múltiple hm.
Operación de bomba simple
Se abre la válvula de drenaje del tanque sumidero del banco hidráulico y cierre la válvula de control de descarga del múltiple. Se enciende el F1-26. Gradualmente se abre la válvula de control de descarga hasta completamente abierta y permita que el sistema se purgue completamente. La lectura de carga para entrada de flujo se hace en el manómetro de entrada del F1-26, la lectura para la salida del flujo de la bomba deben ser tomadas en el manómetro de salida del F1-26. Se cierra la válvula completamente. Se leen los datos de carga. Se varía la carga usando la válvula de control de descarga. Se Hace colección de un volumen temporizado y encuentre el caudal. Se Repite el paso 7, 8 y después el 6. Se Repite el procedimiento con la válvula de descarga completamente abierta, y haga varias lecturas para varios ajustes de la válvula de drenaje del sumidero, desde completamente abierta hasta completamente cerrada. Esto mostrara el efecto de pérdidas de succión en el desempeño de la bomba.
Operación de bombas en paralelo
Se realiza el procedimiento de fijación del equipo conectado en paralelo. Se abre la válvula de drenaje del sumidero y cierre la válvula de control del banco hidráulico. Se Cierra la válvula de control de flujo de la descarga múltiple. Se enciende el banco hidráulico. Se abre completamente la válvula de control de flujo del banco hidráulico. Se enciende la bomba del F1-26. Se abre la válvula de descarga múltiple completamente para permitir que el sistema se purgue completamente. Se Toman lecturas en una gama de valores de carga, variando la carga usando la válvula de control de descarga, incluyendo el dato con la válvula de descarga completamente cerrada. Se registran las cargas de la entrada y salida. Se hace colección de un volumen temporizado y se encuentra el caudal para cada valor de carga. La carga de salida es medida usando el manómetro de la descarga múltiple. La carga de entrada se asume igual para ambas bombas, y es tomada en el manómetro de entrada en el F1-26.
Para caudales bajos (menores a 1.4l/s), el flujo debe ser medido con el tanque volumétrico del banco hidráulico. Para caudales altos (mayores a 1.4l/s) será necesario usar una placa orificio para medir el caudal. Se remueve la válvula de purga de bola del tanque en el banco hidráulico. Se Ajusta la placa en el orificio de drenaje. Se permite que el nivel del agua se estabilice (esto puede tomar varios minutos). Se Lee el valor en la escala superior de volúmenes fijada en el frente del banco, esta lectura en litros puede ser usada para encontrar el caudal real por referencia en la siguiente tabla (la escala inferior no debe ser usada.
Recolección de datos. Operación de bombas simples N°
Vol (lats) T (seg)
Hi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 3 3 3 3 5 8 8 10 15
23.1 22.1 22 21.5 21 20 18 16.2 13.7 9.5
0 31.89 22.06 12.62 8.36 10.07 11.95 9.05 9.61 11.34
Hd H0 Corrección -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.7 -1.2 -1.8 -2 -2
Hd0 corrección
Operación de bombas en paralelo Vol (m 3) 0 0.003 0.003 0.01 0.01 3 4 5 6 21 24 25 27 29 30 30
N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Formulas a usarse H= (Z2-Z1)+ (h2-h1)
Hd=hdsalida-hdentrada H=hd+ (h2-h1)
T (seg) 0 21 9.76 18.34 12.25 -
hsalida 21 21 20.5 18.9 16.1 13.5 12 9.5 9 8 7 6 5.1 4.8 3.7 1.5
hentrada -0.5 -0.7 -1.9 -1.1 -1.3 -2 -0.5 -0.5 -0.5 -1.1 -2.2 -2.2 -2.8 -2.9 -3 -3
Cálculos Bombas simples H1= (0.17-0.02) + (23.1-(-0.05) =23.75 m H2= (0.17-0.02) + (22.1-(-0.05) =22.75 m H3= (0.17-0.02) + (22-(-0.05) =22.65 m H4= (0.17-0.02) + (21.5-(-0.05) =22.15 m H5= (0.17-0.02) + (21-(-0.05) =21.65 m H6= (0.17-0.02) + (20-(-0.05) =20.85 m H7= (0.17-0.02)+ (18-(-0.05)=19.35 m H8= (0.17-0.02)+ (16.2-(-0.05)=18.15 m H9= (0.17-0.02)+ (13.7-(-0.05)=15.85 m H10= (0.17-0.02)+ (9.5-(-0.05)=11.65 m
Cálculos de los caudales Q1=0
Q2=
Q3=
Q4=
Q5=
Q6=
Q7=
Q8=
Q9=
Q10=
Calculo para bomba en paralelo H1 (Z2-Z1) H1=0.96-0.02=0.94 m Nota: El resto se calcula de la misma manera Carga H=hd+ (h2-h1) H1=0.94+ (21-(-.0.5)=22.44 m Nota: El resto se calcula de la misma manera Cálculos de los caudales
Q1=0
Q2=
Nota: El resto se calcula de la misma manera
Presentación de resultados Operación de bombas simples
N°
Vol (m 3)
T (seg)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 0.003 0.003 0.003 0.003 0.005 0.008 0.008 0.01 0.015
0 31.89 22.06 12.62 8.36 10.07 11.95 9.05 9.61 11.34
Hd Corrección (m) 23.75 22.75 22.65 22.15 21.65 20.85 19.35 18.15 15.85 11.65
Q (m3/s)
0 0.0000941 0.000136 0.000238 0.000359 0.000497 0.000669 0.000884 0.00104 0.00132
Hd Correccion (m) 25
20
15 Hd Correccion (m) 10
5
0 0
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
0.001
0.0012
0.0014
Operación de bombas en paralelo
Vol(m3)
N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
0 0.003 0.003 0.01 0.01 3 4 5 6 21 24 25 27 29 30 30
T(seg) 0 21 9.76 18.34 12.25 -
Hd Q(m3/s) corrección 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94
0 0.00014286 0.00030738 0.00054526 0.00081633 0.00151 0.00154 0.00157 0.0016 0.00202 0.00209 0.00212 0.00216 0.00221 0.00223 0.00223
Carga (m) 22.44 22.64 23.34 20.94 18.34 16.44 13.44 10.94 10.44 10.04 10.14 9.14 8.84 8.64 7.64 5.44
Carga (m) 25
20
15 Carga (m) 10
5
0 0
0.0005
0.001
0.0015
0.002
0.0025
Conclusiones De acuerdo a los cálculos que hemos obtenido podemos llegar a la conclusión que cuando la demanda en un sistema de abastecimiento de agua potable sea excesivamente variable podemos utilizar la operación de bombas de arreglo en serie o paralelo por lo que pueden operarse dos o más bombas para satisfacer la alta demanda. En este método de operación por lo general se puede lograr cerca de una máxima eficiencia, presentando unas características operacionales semejantes entre las bombas. El caudal de una simple bomba no deba ser suficiente para una aplicación, las bombas pueden ser combinadas en paralelo para obtener un incremento en el caudal con la misma carga de una bomba simple.
Desempeños de compresión Comenten acerca de las graficas obtenidas Podemos apreciar un incremento significativo del caudal en el sistema en paralelo con respecto al simple debido a que sus caudales van a parar a una tubería común, sumándose para obtener una mayor descarga. Como la carga a presión en la tubería común es una sola, cada bomba ajustará su funcionamiento a dicha carga. La grafica no quedo tan uniforme porque en la práctica la bomba presento problemas en la presión.
¿Se obtuvo doble caudal con las bombas conectadas en paralelo? Con la el sistema en paralelo aproximadamente se duplicaron los valores del caudal con pequeñas variaciones que podemos asumir se deben a las perdidas que se dan en el sistema de bombeo y por errores de lecturas etc.
De razones por algunas diferencias entre las cargas teóricas y las cargas obtenidas. Cuando dos bombas teniendo similar características carga/descarga son operadas en paralelo, la curva carga/descarga de una bomba combinada es obtenida por adición de caudales de curvas de la bomba simple con una misma carga. En la práctica el caudal teórico combinado no es precisamente obtenido así a causa de las pérdidas adicionales en los accesorios entre las dos bombas.
¿Cuál es el efecto del cambio en energía cinética del fluido si los diámetros de las tuberías de entrada cambian de 25 mm a 32 mm? En un conducto cerrado en donde la presión es diferente de la atmosférica y sección transversal constante la energía cinética se mantendrá constante, considerando un caudal constante si variamos el diámetro de entrada ocurrirá un decremento en la presión de entrada por lo tanto aumentara la carga.
