UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA – ENERGÍA

LABORATORIO DE INGENIERIA TERMICA

PROFESOR:

Ing. Pinto Espinoza Hernan.

INTEGRANTES:

Portal Villanueva, Diego 040876-E Ramos Mejía, Víctor 040887-G Henry Lester, Figueroa Sanabria 032110-G

GRUPO DE LABORATORIO:

Observaciones

Para que las bombas estén en paralelo la válvula que une las 2 tuberías de las bombas debe permanecer abierta.

En el experimento cuando las bombas están en paralelo las 2 bombas mantienen sus revoluciones constantes.

Para hallar la grafica de las bombas en paralelo se suman los caudales en la grafica manteniendo sus alturas constantes.

ENSAYO DE BOMBAS EN PARALELO

OBJETIVO GENERAL:

Relacionarse con el principio de funcionamiento de las conexiones de bombas centrífugas en las cuales se le aplica un arreglo en paralelo.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Determinar el punto de operación del arreglo específico (paralelo). Analizar las condiciones de succión y descarga, cabezales estáticos de

succión y descarga. Analizar el comportamiento en función del arreglo (paralelo) y construir las

curvas características, una vez conocido el principio de funcionamiento y las características de la bomba centrífuga.

MARCO TEÓRICO

La bomba centrifuga es una maquina hidráulica que absorbe energía mecánica que puede provenir de una motor eléctrico o térmico por ejemplo, y la transforma en energía que le transfiere a la sustancia de trabajo (en este caso agua) en forma de presión estática y la velocidad y que permite trasladar el fluido de un lugar a otro, a un mismo nivel o a diferentes niveles.

Las bombas centrífugas son turbomaquinas que incrementan la energía del liquido, mientras éste está pasando del rotor en forma radial, axial o mixtas, debido a la fuerza centrífuga o al impulso del álabe sobre el liquido o una combinación de ellas respectivamente.

Las bombas centrifugas debido a sus características son las que mas se usan en la industria. Las razones de esta preferencia son las siguientes:

a) Son aparatos giratorios.b) No tienen órganos articulados y los organismos de acoplamiento son muy

sencillos.c) Para una operación definida el gasto e constante y no se requiere dispositivo

regulador.d) Se adaptan con mucha facilidad a las circunstancias.

PUNTO DE OPERACIÓN

El punto de operación es el punto de intersección de la curva de resistencia del sistema y la curva característica cabeza/descarga (H/Q) de la bomba, graficadas en el mismo sistema de coordenadas H Vs. Q como se muestra en la figura 6.

Figura 6. Punto de operación de una bomba.

No siempre es posible ajustar el sistema a una bomba disponible de tal manera que el punto de operación coincida con el de mayor eficiencia. Las casas manufactureras de bombas suministran diagramas que indican el rango adecuado de operaciones para cada bomba.

BOMBAS EN PARALELO

Si dos o más bombas idénticas se conectan en paralelo, la cabeza a través de cada bomba es igual y el caudal se distribuye por igual entre las bombas. La curva combinada H/Q se muestra en la figura 8a. Si la resistencia del sistema se dibuja sobre la curva combinada H/Q para la operación en paralelo como se muestra en la figura 9a, se puede observar que el caudal no se ve incrementado en proporción al número de bombas funcionando. Por ejemplo, en un sistema de tres

bombas, dos bombas operando aportan más de las dos terceras partes de la descarga de las tres bombas.

ESQUEMA DEL EQUIPO E INSTRUMENTOS

BOMBA: Pumpetravaini, Tipo :MCL 50/GH-B-5 MOTOR: Moteurs Leroy-Somer N=3000 rpm VACUOMETRO: medidor de presión en rangos menores a cero (bar) ROTAMETRO : medidor de caudal (m³/h) MANOMETRO: medidor de presión (bar) TACOMETRO: medidor de revoluciones (RPM) ,proporciona lectura continua

de velocidad. FUENTE DE ALIMENTACION: medición de voltaje (voltios) y amperaje

(Amp) 220v,60Hz,26A. VALVULAS: regulador de fluido para la variación del flujo. TUBERIAS: de descarga (1 ½ pulg.) y succión (2 pulg.).

PROCEDIMIENTO

Controlar que todo el equipo de aspiración este lleno de agua para cebar la bomba.

1. Verificar que la válvula de aspiración o succión este abierta.2. Verificar que la válvula de impulsión o descarga este cerrada.3. El arranque de la bomba debe efectuarse a baja velocidad.4. seleccionar el voltaje a trabajar.5. Cerrar la válvula de impulsión de la bomba N°2 (ver esquema) 6. Abrir la válvula de impulsión de la bomba N°1 (ver esquema)7. Abrir la válvula central (ver esquema)8. Cerrar la válvula de aspiración de la bomba N°1(ver esquema)9. Ir abriendo la válvula de impulsión a máximo caudal.10.Se mide el caudal (Q) con el cual se va a trabajar inicialmente y luego se

dividirá en 8 partes para efectuar 8 mediciones.11.Tomar las lecturas de los manómetros.12.Tomar lecturas en los amperímetros.13.Determinar las RPM con el tacómetro.

ESQUEMA

Tabulación de datos:

Utilizando los datos anteriores de bombas en serie para calcular la curva teórica de la bomba equivalente en paralelo:

Corrección de los caudales con:

Bomba 1: Qreal=1.8257Qrot-0.0002

Bomba 2: Qreal=2.4734Qrot-0.0002

Tabla de Bomba 1

Con N = 1927 RPM

N P1(Bar ) P2 (Bar ) Q(m3

H) Q \( {m rSup { size 8{3} } } wideslash {H} \) } { ¿real

H(m)

1 0 0.1 4.4 8.0328 1.062 0 0.19 4 7.3026 1.973 0 0.3 3.2 5.842 3.0834 0 0.5 2.6 4.746 5.125 0 0.55 2 3.652 5.666 0 0.6 1.6 2.9209 6.1277 0 0.62 1.2 2.1906 6.3298 0 0.7 0 0 7.143

Tabla de Bomba 2

Con N = 2239 RPM

N P1(Bar ) P2 (Bar ) Q(m3

H) Q \( {m rSup { size 8{3} } } wideslash {H} \) } { ¿real

H(m)

1 -0.2 0.48 5.6 13.8508 72 -0.2 0.6 5 12.367 8.2153 -0.19 0.67 4.6 11.377 8.8194 -0.3 0.75 3.8 9.399 95 -0.1 0.8 3.4 8.409 9.2086 -0.1 0.9 2.6 6.431 10.2187 -0.06 0.96 2 4.947 10.4168 -0.06 1 1.6 3.957 10.822

9 0.06 1.1 0 0 11.8367

DATOS PARA CALCULAR LA PARTE REAL DE LA CURVA:

N Ps (Bar ) Pd (Bar ) Q1(m3

H) Q2(

m3

H)

1 0 1.7 0 02 0 0.9 0 23 0 0.9 0 2.64 0 0.6 0 35 0 0.5 0 3.46 0 0.2 1.5 47 0 0.1 2.2 4.48 0 0 2.7 4.7

PARTE EXPERIMENTAL

Realizando los cálculos para el primer punto  Datos: con los diámetros internos de la tubería de 2’’ y 1½’’ (conociendo su diámetro nominal y además SCH 40)

Calculando el área de salida

Calculando la velocidad de salida: (caudal 1y2):Para:

La velocidad de salida

ϕe=2 ''=0 .0525018mϕe=1. 5 ''=0 .035052mΔZ=27cm=0.27m

γ=9810N /m3

g=9 .81m /s2

A s=πϕ

s2

4=π (0 . 0350)2

4=0 .9649737∗10−3m2

Q=8. 0328+13 . 85=21. 8828m3/hr=6 . 078¿10−3m3/ s

V s=QA s

= 6 .078∗10−3

0. 9649737∗10−3=6 . 2986m /s

Calculando el área de entrada:

Calculando la velocidad de entrada:

Analizando las presiones de entrada y salida:

Para el sistema tenemos:Aplicando la ecuación de energía

Pero la sumatoria de:

Además

Además sabemos que:

Ae=πϕ

e2

4=π (0 .05250)2

4=2. 164∗10−3m2

V e=QAe

=6. 078∗10−3

2. 164∗10−3=2. 8m /s

H B1+B2=P2−P1

γ+V 2

2−V 12

2g+(Z2−Z1 )+∑ h f+∑ hk . .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .(I )

∑ hf=∑ hfbomba1+∑ h fbomba2

∑ hfbomba1=∑ h fsucción+∑ h fdescarga

∑ hfbomba2=∑ hfsucción+∑ h fdescarga

∑ hk=∑ hkbomba1+∑ hkbomba2

h f=fLV 2

2gD=16 fLQ2

2 x9 .81 xπ2 xD5=0 .08262

fLQ2

D5

hk=kV 2

2 g=16kQ2

2x 9 .81xπ 2xD4=0.08262

kQ2

D4

Longitud de succión:

Longitud de la descarga:

Para la Bomba 1 :

SUCCIÓN: para el dato:

Asumiendo que el material de las tuberías es de hierroGalvanizado

d : diámetro real en m. : Rugosidad relativa

Del diagrama de Moody:

Pérdidas primarias serán:

Los accesorios son:

Válvula de pie: K=0.8Válvula check: K=2.1Válvula compuerta: K=0.16Codo de radio largo (2’’): K=0.45

Lsucc=0 . 6m

Ldesc=2 .5m

QA2=8 . 0328m3/hr

d1=0 . 05250md2=0 . 0350m

ε=0 . 015ε

ε=εd

=0 .000150 .0525018

=0 . 0029

Re=VxDυ

= 4QπDυ

=4(8 . 0328/3600 )

π ( 0. 0525018 )x 1x 10−6=5. 41 x104

f s=0 .038

h f=16 xf s xLxQ

2

2 xgx π2 xD5=

16 x 0 .038 x 0 .6 x (8 . 0328/3600 )2

2x 9 .81 xπ2 x (0 .05250)5=0. 02351

∑ k=3 .51

Pérdidas secundarias serán:

DESCARGA:

Del diagrama de Moody:

Pérdidas primarias serán:

Los accesorios son:

Válvula de compuerta: K=0.2Codo de radio largo (2’’): K=2.1Caudalimetro : K=0.2Expansor : K=0.15Codo de radio (1 ½’’): K=0.41Codo de radio (1 ½’’): K=0.45Válvula globo: K=1.6

Pérdidas secundarias

Repetimos el mismo procedimiento para la bomba 2:

SUCCIÓN:

Pérdidas primarias serán:

Pérdidas secundarias:

hk=16 x∑ k xQ2

2 xgx π 2xD4=

16 x3 .51 x (8 .0328/3600)2

2 x 9. 81 xπ2 x (0 . 0525018)4=0 . 19

Q1=8 .0328m3 /hr

Re=4(8 . 0328/3600 )

π (0 .035052) x1 x10−6=8 .1051x 104 ε= ε

d=0 .00015

0 . 0350=0 . 0042

f s=0 .039

h f=16 x0 . 039 x2 .5 x (8 . 0328/3600 )2

2x 9 . 81xπ 2 x( 0. 0350 )5=0.7636

∑ k=3 .42

hk=16 x 3 . 42x (8 . 0328/3600 )2

2 x 9. 81 xπ2 x (0 . 0350)4=0. 9375

Q1=13 .8508m3 /hr

h f=0 . 0699

hk=2 . 86

DESCARGA:

Pérdidas primarias serán:

Pérdidas secundarias serán:

LUEGO:

Remplazando:

La ecuación de la curva del sistema será:

Tabulación de resultados:

Q1=13 .8508m3 /hr

h f=0 . 07

hk=2 . 78

∑ hfbomba1=∑ h f +∑ hK=0.02351+0 . 19+0 .7636+0 . 9375=1 . 9146

∑ hfbomba2=∑ hf +∑ hK=0.069+2 . 86+0 .07+2 . 78=5 .779

hsistema=hg+KQ2=PERDIDAS

donde : hg=0( puntoinicial¿)

Q=QB1+QB2

2=10.94

m3

h

1 .9146+5 .779=K10 . 942

K=0.06428

hsistema=0 . 06428∗Q2

Q=en

m3

h

GRAFICAS

Bomba 1

Bomba 2

Bombas en paralelo (teórico)

Bombas en paralelo (real)

CURVA DEL SISTEMA

CONCLUSIONES

En la bomba uno a medida que la presión de descarga aumenta y el caudal disminuye, la altura aumenta.

Es necesario utilizar el diagrama de moody para saber el coeficiente de resistencia, y así obtener las perdidas primarias en la bomba.

Para el ensayo de laboratorio es aproximadamente correcto sumar el caudal de cada bomba para obtener el caudal resultante.

Las perdidas secundarias es conociendo las constantes de cada accesorio.

El objetivo principal en la instalación de bombas en paralelo es obtener un mayor caudal.

BIBLIOGRAFIA

Igor J. Karassik---------manual de bombas. Carl Peleiderer----------bombas centrifugas. Eduardo Mendoza------bomba hidráulica.

APUNTES DE CLASE ING. Jorge Luis Alejos Zelaya CLAUDIO MATAIX, Maquinas Hidráulicas