UNI VERS VERSI DAD NACI NACI O NAL NAL DE I NGENI NGE NI ERI ERI A UNI-IES
I NFO RM RM E DE I NGENI NGE NI ERI ERI A SANI SA NI TARI TARI A 1
NOM BRE DE PRÁ PRÁCTI CA: BOM BAS CONECTADAS CONECTADAS EN SERI E
DOCENTE: DOCENTE: I NG MARI O CAS CASTEL TEL LON
I NTEGRANTES OSCAR DAVI D RI VAS ACEVED ACEVED O OSCAR RUI Z BERM BE RM UDEZ LENNI N RUI
GRUPO: 4T1-C4
F ECHA DE ENT REGA: REGA: JU EVES 27 DE SEPTI SEPTI EM BRE DEL 2012 2012
Indice
Introducción………………………………………………………………1 Objetivos…………………………………………………………….……..2 Equipo y materiales………………………………………….…………..2 Descripción del equipo……………………………………………….…2 Fundamento teórico…………………………………………… . …….…3 Operación en Serie o Paralelo………………………………… .. ….…3
Procedimiento experimental……………………………………….….4 Operación de una bomba simple……………………………………..4 Operación de bombas conectadas en serie………………….…. …5 Operación de bom ba simple…………………………………….……5 Operación de bo mb as en serie ………………………………………6 Recolección de datos ……………………………………………….…7 Cálc u lo s …………………………………………………………….……8
……………………………………….…9 Presentación de resultado s Desempeño y comprensión………………………………………...10
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. Existen varios tipos de bombas tales como: Centrífugas o radiales son las más conocidas y a veces las únicas existentes en el mercado. Se caracterizan por hacer uso de la fuerza centrífuga para impulsar el agua, razón por la cual ésta sale de la bomba en forma perpendicular al eje del rodete. Este tipo de bombas proporciona un flujo de agua suave y uniforme y se adapta para trabajos a alta velocidad como los motores eléctricos. Son apropiadas para elevar caudales pequeños a grandes alturas.
Conexión de Bombas en Serie Al conectar dos o más bombas se logra un aumento proporcional de la presión total o final del sistema. De esta forma existe una tubería de succión insertada en la fuente de agua y la salida de la primera bomba se conecta a la entrada de la siguiente, y así sucesivamente. Así si se tienen tres bombas conectadas en serie.
Objetivos
Determinar las características de carga/descarga de una bomba centrifuga simple. Hacer un estudio de las características principales y comportamiento de dos bombas centrifugas para las configuraciones en serie en un sistema determinado. Determinar la curva operacional de una bomba centrifuga en el mismo sistema y en base a esto construir las curva teórica para la configuración en serie.
Equipos y materiales
Banco hidráulico Aparato de prueba de bomba en serie 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 F1-26 es usado en conjunto con la bomba del F1-10 para demostrar las características de 2 bombas similares cuando están conectadas en serie o en paralelo. El accesorio de bomba esta montado en un marco de apoyo que esta diseñado para ser posicionado en el piso junto al banco hidráulico. Los pies son ajustable así que el ensamblaje puede ser nivelado. Dos medidores de presión están montados en la bomba, una en la entrada y una en la salida. La bomba es controlada con un motor con switch separado para encender o apagar la bomba. La descarga múltiple se sujeta al porta vertedero en el canal moldeado al banco hidráulico, usando tuercas. El múltiple incorpora un medidor de presión y una válvula de control de flujo, con una tubería de descarga que vierte hacia el tanque volumétrico. Se usan tubos flexibles y bridas para que la bomba se conecte simple, serie o paralelo.
El adaptador permite conexión ala 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 de nivel de agua en el costado del banco usando la tabla después provista.
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 son equipos cinéticos donde se produce transferencia de energía por la acción de la fuerza centrífuga. Básicamente están compuestas de un impulsor y una carcasa. El fluido entra a la bomba a través del centro del impulsor. La energía es transferida al líquido cuando las paletas del impulsor lo obligan a desplazarse hacia afuera en dirección radial Básicamente.
Operación en Serie o Paralelo Cualquier tipo de conexión o cualquier clase de bomba puede presentar problemas. Frecuentemente, cuando la demanda es excesivamente variable, pueden operarse dos o más bombas en serie o paralelo para satisfacer la alta demanda, usando una bomba para las demandas bajas. Para especificar correctamente las bombas y juzgar su comportamiento bajo varias condiciones, debe usarse la curva de columna del sistema en unión de las curvas de comportamiento de las bombas compuestas. La operación en paralelo de dos o más bombas es un método común para llenar los requisitos cuando varía la capacidad. Arrancando solo aquellas bombas que se necesitan para cumplir la demanda, normalmente se puede lograr la operación cerca dela máxima eficiencia. Las características de carga ± capacidad de las bombas no necesitan ser idénticas, pero deben presentar características operacionales semejantes, de no ser así, pueden ocasionarse problemas operacionales como que una de las bombas lleve la mayor parte de la carga e incluso bajo ciertas circunstancias llevarla toda, con lo que la otra bomba supondrá un estorbo mas que una ayuda al poder causar un flujo en sentido opuesto al de bombeo en una de las bombas, entre otros problemas. Las bombas múltiples en una estación sirven de reservas para casos de emergencia y reducen el tiempo de inactividad durante el mantenimiento y las reparaciones.
Procedimiento experimental
Se ubica la plataforma, incorporando la bomba centrifuga, en el piso contiguo al banco. Si es necesario se nivela la plataforma ajustano los piececitos. Se ubica la descarga múltiple en el final del canal 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 porta- vertedero 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 da 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 la bomba opera por primera vez se revisa que el voltaje de operación y el estado de frecuencia en la etiqueta atada al final del cable sea compatible con el suministro local. Se conecta el aparato al suministro eléctrico. Se enciende la bomba. 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 se observa 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 apaga el motor de la bomba. Se desconecta el suministro eléctrico del equipo.
Operación de una bomba 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 y el manómetro de salida.
Operación de bombas conectadas en serie
Se conecta el tubo flexible de la entrada de la bomba a la de agua del banco hidráulico, usando un adaptador. Se conecta el tubo flexible de la salida de la bomba a la entrada de la descarga múltiple. El manómetro usado para la medición de la carga de salida es el manómetro de salida. Se asume la entrada de la bomba del banco hidráulico como la presión atmosférica, modificado por el factor de corrección de carga de datum.
Operación de bomba simple
Se abre la válvula de drenaje del tanque sumidero del banco hidráulico y se cierra l válvula de control de descarga del múltiple. Se enciende el F1-26. Gradualmente se abre la válvula de control de descarga hasta que este 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 se encuentra el caudal. Se repiten los paso 7, 8 y después el 6. Se repite el procedimiento con la válvula de descarga completamente abierta, y se hacen varias lecturas para varios ajustes de la válvula de drenaje del sumidero, desde completamente abierta hasta completamente cerrada. Esto mostrara el efecto de perdidas de succión en el desempeño de la bomba.
Operación de bombas en serie Se realiza el procedimiento de fijación del equipo conectado en serie. Se cierra la válvula de drenaje del sumidero y se cierra 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. Encienda 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 una 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 salida del F1-26. La carga de entrada es tomada como la carga en el tanque sumidero del banco hidráulico y es asumida como presión atmosférica, deberá ser
modificada por el factor de corrección de la carga de datum .
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
Hd0 corrección
-0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.7 -1.2 -1.8 -2 -2
Operación de bombas en serie
N°
Vol (lts)
T (seg)
H2 salida
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 3 3 5 8 8 10 10 15 15
0 18.97 7.14 7.82 10.55 9.90 10.75 9.86 11.61 10.91
48 45.5 42.5 41 38.5 34.5 33 29 24 17
Hdi H1 Corrección entrada 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Hd0 Corrección
Formulas a usarse H=(Z2-Z1)+(h2-h1)
Hd=hdsalida-hdentrada H=hd+(h2-h1)
Cálc u lo s B o m b a s s i m p l es
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
Cálcu los de lo s c aud ales
Q1=0
Q2=
Q3=
Q4=
Q5=
Q6=
Q7=
Q8=
Q9=
Q10=
Calculo para bom ba en serie
H1=0.96-0.02=0.94 m H2=0.96-0.02=0.94 m H3=0.96-0.02=0.94 m H4=0.96-0.02=0.94 m H5=0.96-0.02=0.94 m H6=0.96-0.02=0.94 m H7=0.96-0.02=0.94 m H8=0.96-0.02=0.94 m H9=0.96-0.02=0.94 m H10=0.96-0.02=0.94 m
Carga H1=0.94+(48-0)=48.94 m H2=0.94+(45.5-0)=46.44 m H3=0.94+(42.5-0)=43.44 m H4=0.94+(41-0)=41.94 m H5=0.94+(38.5-0)=39.44 m H6=0.94+(34.5-0)=35.44 m H7=0.94+(33-0)=33.94 m H8=0.94+(29-0)=29.94 m H9=0.94+(24-0)=24.94 m H10=0.94+(17-0)=17.94 m
Cálculos de los caudales
Q1=0
Q2=
Q3=
Q4=
Q5=
Q6= Q7=
Q8=
Q9=
Q10=
Presentación de resultados Operación de bombas simples
N°
Vol (m )
T (seg)
Hd Q (m /s) Correccion (m)
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
23.75 22.75 22.65 22.15 21.65 20.85 19.35 18.15 15.85 11.65
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 serie
N°
Vol (m3)
T (seg)
Hd Q (m3 /s) Correccion (m)
Carga (m)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 3 3 5 8 8 10 10 15 15
0 18.97 7.14 7.82 10.55 9.90 10.75 9.86 11.61 10.91
0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94
48.94 46.44 43.44 41.94 39.44 35.44 33.94 29.94 24.94 17.94
0 0.000158 0.000420 0.000639 0.000758 0.000808 0.000930 0.00101 0.00129 0.00137
Carga (m) 60
50
40
30
Carga (m)
20
10
0 0
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
0.001
0.0012
0.0014
0.0016
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.
Desempeños de compresión Comente acerca de las gráficas obtenidas En las graficas podemos observar que a medida q los caudales aumentan la carga disminuye. El caudal varía proporcionalmente con el cambio de diámetro
¿Se obtuvo una carga doble con las bombas conectadas en serie? No. Teóricamente la carga obtenida en una bomba conectada en serie debería ser el doble al de una bomba simple pero esto no ocurre debido a las perdidas que ocurren en las tuberías y en todos sus accesorios.
De razones por alunas diferencias entre las cargas teóricas y las cargas obtenidas
El caudal varía proporcionalmente con la variación de la velocidad
La altura o presión varía con el cuadrado de la variación de velocidad
La potencia consumida varía con el cubo de la variación de velocidad
También se pueden efectuar modificaciones a los diámetros de los rodetes, que tienen los mismos efectos que las variaciones de velocidad, siendo las relaciones:
El caudal varía proporcionalmente con el cambio de diámetro
La altura o presión varía con el cuadrado del cambio de diámetro
La potencia consumida varía con el cubo del cambio de diámetro
¿Cuál es el efecto de carga de succión en el desempeño de la bomba? ¿Cuál es el efecto del cambio en energía cinética del fluido si los diámetros de las tubería de entrada y salida cambian de 25mm a 32mm? Si los diámetros de tuberías aumentan se disminuirían las perdidas en la tubería y en sus accesorios , la presión y la velocidad también sufrirán este cambio. Esto es inversamente proporcional
