exp 3 arreglo de bombas

7/18/2019 Exp 3 Arreglo de Bombas

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EXPERIENCIA N°3

ARREGLO DE BOMBAS CENTRIFUGAS

Jairo Ballestas,MichelCampo,BrandonPérez, Brayan Rincón.Elementos de ingenieria

Ingeniería groind!strial

"ac!ltad de Ingeniería

#$%#&%'#()

Resumen.

*a e+periencia consistio en determinar los parmetros de operación de -om-as,

c!ando tra-aa-an solas y c!ando estas eran conectadas en serie y paralelo. /e

midieron los ca!dales y presiones de las -om-as c!ando 0!nciona-an en 0orma

indi1id!al y posteriormente los ca!dal total y presiones de !n circ!ito en paralelo, y

en serie los datos o-tenidos nos permitio la realización de los clc!los e identi0icar

el comportamiento de cada -om-a.

Palabras la!es" -om-as , serie, paralelo, e0iciencia.

Abs#ra#.

2he e+perience consisted in determining the operating parameters o0 p!mps, 3hen3or4ing alone and 3hen these 3ere connected in series and parallel. "lo3 ratesand p!mp press!res 3ere meas!red 3hen they 3or4ed indi1id!ally and then thetotal 0lo3 and press!re o0 a parallel circ!it , and serial data o-tained allo3ed !s tocarry o!t the calc!lations and identi0y the -eha1ior o0 each p!mp.

$e%&'r(s" p!mps , serial, parallel , e00iciency.



I. In#r'(u)*n.

/iempre 5!e a-ordamos temas como procesos 5!ímicos o de c!al5!ier circ!lación de 0l!idos estamos de alg!na manera entrando en el tema de -om-as .el 0!ncionamiento en si de la -om-a ser el de !n con1ertidor de energía , osea ,trans0ormara la energía mecnica en energa cinetica , generando presión y1elocidad en el 0l!ido , e+isten m!chos tipos de -om-as para di0erentesaplicaciones , entres los 0actores mas importantes 5!e permiten escoger !nsistema de -omeo adec!ado encontramos Presión , 1elocidad de -om-eo y tipode 0l!ido.

*os pord!ctos 5!e manip!lan -om-as en la ind!stria de alimentos p!ede ser desde sol!ciones ac!osas y aceites 1egetales ligeros a ara-es y melaza de gran1iscosidad , desde li5!idos p!ros hasta los 5!e tienen gran proporción de solidos .dada la e+tensa 1ariedad de características de estos medios , la ind!stria empleacasi tosos los tipos de -om-as , con ciertas pre0erencias en aplicacionesconcretas , como en el caso de las ma5!inas especí0icamente proyectadas como-om-as para prod!ctos alimenticio con partíc!las atención con los detalles aest!diar.*a condición principal 5!e de-en c!mplir las -om-as es 5!e no contamien elprod!cto en modo alg!no . -sicamente esto signi0ica 5!e la -om-a no de-e ser sensi-le al ata5!e corrosi1o o a-rasi1o por parte del prod!cto 5!e se manip!la y5!e no le te6ir en a-sol!to , si alg7n material e+iste con la m+ima posi-ilidad deaplicación en -om-as para prod!ctos alimenticios es el acero in+ida-le , a pesar de 5!e no dea de tener s!s limitaciones so-re todo si el li5!ido manip!lado eselectrolito acti1o , como la salm!era.

En los procesos ! operaciones ind!striales e+isten re5!erimientos de 0l!o en los5!e es necesario !tilizar !n sistema de -om-eo con ms de !na -om-a8 estop!ede ser por5!e la demanda de gasto o de carga del proceso sea e+cesi1amente1aria-le , 9e ac!erdo con la necesidad, se p!eden presentar casos en 5!e esnecesario 5!e el sistema esté integrado por pares motor -om-a ig!ales o paresdi0erentes.

, las razones 5!e p!eden lle1ar a !tilizar !n arreglo de -om-as son 1arias y dedi1ersas nat!raleza como por eemplo :

Comomercialmente no se enc!entras !na sola -om-a centri0!ga capaz de

satis0acer !n ca!dal o carga e+igida. ;aria-ilidad del p!nto de tra-ao d!rante la ornada la-oral

2rasegado de 0l!idos en grandes distancias.

En el presente in0orme se pretende est!diar los parmetros de operación de las-om-as asi como s! tra-ao c!ando ests se enc!entran acopladas en arreglos<serie y paralelo=.



II. Mar' #e*r)'.

De+)n))'nes % +un)*n (e las b'mbas

*lamese asi a c!al5!ier ma5!ina !sda para ele1ar ag!a ! otros 0l!idos , para

poner en mo1imiento di1ersos 0l!idos o para almacenarlos en depósitos

especiales.la 0!nción de !na -om-a es lle1ar !n 0l!ido desde !n estado inicial ,

hasta !n estado 0inal en el c!al la presión es mayor en 0l!o estacdionario , la

ec!ación de energía se red!ce a :

Q+W =h2−h1+∆ Ec+∆ Ep

*a incl!cion de !na cantidad de calor depende del modo de las operaciones

Cabe,al #'#al: es la energía entregada por la -om-a al 0l!ido, escrita en longit!dde lí5!ido, y p!ede ser estimada mediante la sig!iente relación.

hb= p D− ps

❑

9onde:

hb : carga de la -om-a

PD: Presión a la descarga de la -om-a >Pa?

PS: Presión a la s!cción de la -om-a >Pa?

γ : Peso especi0ico del 0l!ido >@%mA ?

C!ando la energía entregada por la -om-a al 0l!ido es e+presada en !nidades de

potencia, el parmetro es conocido como P'#en)a -)(rul)a /P-= de la -om-a.

P = Qγ hb

9onde

: Ca!dal maneado por la -om-a >mA %s?

Me())*n (el ren()m)en#'"*a cantidad de tra-ao 7til 5!e c!al5!ier dispositi1o de transporte de 0l!ido eec!ta

(= el gasto de masa de 0l!ido a tra1és de el , '= la presión di0erencal total medidad

inmediatamente antes y desp!és del dispositi1o , e+presada como la alt!ra de la

col!mna e5!i1alente de 0l!ido en condiciones adia-aticas a la primera cantidad

citada se le llama normalmente capacidad y a la seg!nda , carga o presión



Car0a ()nm)a #'#al , la carga dinmica total de !na -oma es la carga total de

descarga hd menos la carga total de s!ccion hs.Car0a #'#al (e su)'n , es la alt!ra hgs de !n manometro en la -rida1 de

s!ccion de !na -om-a , mas la lect!ra -arométrica y la carga de 1elocidad h1s en

el p!nto de colocación del medidor:

.hs=hgs+atm+hvs

ntes de la instalación , es posi-le estimar la carga total de s!ccion como sig!e :

hs=hgs+hfs

en donde hssD carga de 0riccion en la s!ccion.

Car0a es#a#)a (e su)'n" la carga o presión estatica de s!ccion hss es ladistancia 1ertical medida desde la s!per0icie li-re de la 0!ente a la línea de centro

de la -oma mas la presión a-sol!ta en dichas s!per0icies.Carga total de descarga , hd , es la carga o presión total correspondiente al p!nto

de descarga de la -om-a.

Para el calc!lo del rendimiento de !na -oma se acost!m-ra conocer s! potencia

desarrollda 5!e es el prod!cto (= la carga dinmica total , y '= la masa de li5!ido

-om-eada en !n tiempo dado.

En !nidades del /I:

kw¿ H ∗Q P

3670∗105

En donde 43 es la potencia desarollda por la -om-a 8 1 la carga dinmica total ,

< m, col!mna de li5!ido =8 <mA%h= y ρ , densidad del li5!ido en 4g%mA.

*a potencia s!ministrada a !na -om-a es mayor 5!e s! potencia desarrollada a

ca!sa de las perdidas internas de-idas a 0riccion , 0!gas , etc. *a e0iciencia de !na

-om-a se de0ine , por tanto , como :

¿ potenciadesarrollada

potenciasuministrada



Cur!as ara#er2s#)as (e las b'mbas :

*as c!r1as características de las -om-as, representan el comportamiento de los

parmetros de las -om-as para el rango de ca!dales 5!e estas maneen <"ig!ra(=.

F)0. c!r1a característica de las -om-as

B'mbas en ser)e % 4aralel'.

C!ando dos -om-as o ms operan de manera sim!ltnea el n!e1o sistema, tiene

!na característica de operación 5!e tiene !na relación directa con las

características indi1id!ales de cada -om-a y con la 0orma como estén disp!estas.

El primer arreglo 5!e est!diaremos es !n sistema de -om-as en serie. Para este

arreglo la descarga de !na -om-a se conecta a la s!cción de la otra. Por esta

razón am-as -om-as manean el mismo ca!dal.

El primer arreglo 5!e est!diaremos es !n sistema de -om-as en serie. Para este

arreglo la descarga de !na -om-a se conecta a la s!cción de la otra. Por esta

razón am-as -om-as manean el mismo ca!dal.

"ig.' sistema de -om-as en serie.

9ado 5!e las -om-as estn !na, a contin!ación de la otra, el ca-ezal total

desarrollado por el arreglo es la s!ma del ca-ezal 5!e incrementa cada -om-a, lo

c!al es mostrado en la 0ig!ra (A.



hT = hB1 +hB2

El otro sistema 5!e com7nmente se !tiliza, es el arreglo de -om-as en paralelo

<0ig A=. En este caso el ca!dal total maneado por el sistema, es la contri-!ción de

los ca!dales indi1id!ales de cada -om-a. dado 5!e tienen s!cción y descargas

!nidas, necesariamente, el ca-ezal desarrollado por cada !na de las -om-as,de-e ser ig!al.

QT = QB1 +QB2

hT = hB1 = hB2

9e esta 0orma, el comportamiento del arreglo como !n sistema, se p!ede

representar como en la 0ig!ra A.

F)0ura 3 . /istema de -omas en parelelo.

III. Me#'('l'02a

Materiales y e5!ipos

• Bom-as centri0!gas.

• Recipiente grad!ado..

• Cronometro.

• "l!ido < ag!a a temper!ta am-iente =

• Manometros de col!mna.

El montae del e5!ipo consta-a de dos-om-a centri0!ga la c!al retroalimenta-a el

ag!a del tan5!e del almacenamiento haciéndola pasar por !n sistema de t!-erías

en el c!al se ha-ilita-an las 1l1!las correspondientes al sistema 5!e se 5!ería

emplear.

*a toma de datos se prod!o desp!és de ha-ilitar correctamente las 1l1!las de

alimentación y de descarga para la primera -om-a , l!ego se deo esta-ilizar el

e5!ipo !nos min!tos y posteriormente se registraron la presiones en el t!-o

descarga y s!ccion de la -om-a , el 1oltae y amperae en la caa de circ!ito

eléctrico , el 1ol!men y tiempo en recoger cierta cantidad de ag!a esto se realizo



tres 1eces para cada !nas de las tres 1ariaciones aplicadas en la rata de 0l!o esto

para o-tener mayor e+actit!d en la toma de los datos.

Esto se realizo ig!almente para la -om-a dos , para el arreglo en serie se ha-ilito

a 1al1!la 5!e conecta-a la t!-ería de descarga de la -om-a ' con la t!-ería de

s!ccion de la -om-a (, mientras 5!e el arreglo en paralelo opera-an las dos al

mismo tiempo ,ig!almente para cada caso se tomaron los datos antes

mencionados.

F)0.3 montae e+perimental

I5. Resul#a('s % ()sus)*n (e resul#a('s

Para esta e+periencia se realizaron c!atro ta-las las c!ales contienen los datos de

los procedimientos realizados.

n P(esar0

a

/4s)6

Ca!dal

<*%s=

;olta

e

<1=

mpera

e

<=

( F,) #,&)G ($# A,#

' (# #,&$( ($# A,)

A () #,&'' ($# $,#



Tabla # 1. Datos obtenidos para la bomba # 1

n P(esar0

a

/4s)6

Ca!da

l

<*%s=

;olta

e

<1=

mpera

e

<=

( (# #,F(A ($# '.)

' '# #,)F$ ($# A.#

A ') #,)#F ($# $.#Tabla # 2. Datos obtenidos para la bomba # 2.

n P(esar0a

/4s)6

Ca!dal

<*%s=

;oltae

<1=

I(

<=

I'

<=

( (# #,F&A ($# A,# ',)' '# #,&&# ($# A,) A,#

A ') #,&A( ($# $,) $,

#Tabla # 3. Datos obtenidos para el arreglo en serie.

n P(esar0

a

/4s)6

Ca!d

al

<*%s=

;olta

e

<1=

I(

<=

I'

<

=( (# (,$$# ($# A,# ',

)

' '# (,(AA ($# $,) $,

#

A ') #,HAF ($# ),# $,

)

Tabla # 4. Datos obtenidos para el arreglo en paralelo.

En -ase a los datos o-tenidos anteriomente se realizaron los clc!los

correpondientes para cada !no de los procemientos, como podemos apreciar en

las siog!entes ta-las.



n

<m=

P

<=

BP

<=

Ƞ

/76( ),'# AA,HG

A

$'# G,#H(

' F,#A $$,(F

H

$H# H,#(&

A (#,)$ &$,($

$

)&# ((,$)$

2a-la ). Potencia y eficiencia para la bomba # 1.

n

<m=

P

<=

BP

<=

Ƞ

/76

( F,#A $H.($

'

A)# ($,#$

A

' ($,#& FH,(#

(

$'# (G,GA

A

A (F,)F GF,A'

G

)&# (),)H

$Tabla # 6. Potencia y eficiencia para la bomba # 2.

n

<m=

P

<=

BP

(

<=

BP

'

<=

Ƞ1

/76

Ƞ2

/76

( F,( )',) $'# A)# (',

)

(),

#' ($,

#

H#,H $H# $'# (G,

'

'(,

&

A (F,

)

(#G,

&

&A# $H# (F,

'

'',

(

Tabla # 7.Potencia y eficiencia para arreglo en serie.



n

<m=

P

<=

BP

(

<=

BP

'

<=

Ƞ1

/76

Ƞ2

/76

( F,( HH,' $'# A)# 'A,

&

'G,

A

' ($,

#

()),

F

&A# )&# '$,

F

'F,

G

A (F,

)

(&(,

A

F## &A# 'A,

(

'),

&Tabla# 8.Potencia y eficiencia para arreglo en paralelo.

9esp!es de e0ect!ados todos los clc!los para cada !no de los procedimientos se

relizaron las sig!ientes gra0icas.

0.62 0.63 0.63 0.64 0.64 0.65 0.65 0.66 0.66

0

5

10

15

Grfica # 1. !a"dal s $ para la bomba # 1.

0.62 0.63 0.63 0.64 0.64 0.65 0.65 0.66 0.66

0

100

200

300

400

500

600



Grfica # 2. !a"dal s %$P para bomba # 1.

0.62 0.63 0.63 0.64 0.64 0.65 0.65 0.66 0.66

0

5

10

15

Grfica # 3. !a"dal s eficiencia para la bomba # 1.

0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75

0

5

10

15

20

Grfica # 4. !a"dal s $ para la bomba # 2.

0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75

0

200

400

600

Grfica # & . !a"dal s %$P para bomba # 2.



0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75

0

5

10

15

20

Grfica # 6. !a"dal s eficiencia para la bomba # 2.

0.62 0.64 0.66 0.68 0.7 0.72 0.74 0.76 0.78

0

5

10

15

20

Grfica # 7. !a"dal s $ para el arreglo en serie.

0.62 0.64 0.66 0.68 0.7 0.72 0.74 0.76 0.780

100

200

300

400

500

600

700



Grfica # 8. !a"dal s %$P para el arreglo en serie '%$P1 a("l y %$P2 naran)a*.

0.62 0.64 0.66 0.68 0.7 0.72 0.74 0.76 0.780

5

10

15

20

25

Grfica # +. !a"dal s eficiencia para el arreglo en serie 'n1 a("l y n2 naran)a*.

0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.50

5

10

15

20

Grfica # 1,. !a"dal s $ para el arreglo en paralelo.



0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.50

100

200

300

400

500

600

700

800

Grfica # 11. !a"dal s %$P para el arreglo en paralelo '%$P1 a("l y %$P2

narna)a*

0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.50

5

10

15

20

25

30

Grfica # 12. !a"dal s eficiencia para el arreglo en paralelo 'n1 a("l y n2

naran)a*.

l ser analizado los datos se aprecia 5!e c!ando 0!e conectada la -om-a ( en

0orma indi1id!al s! ca!dal 0!e #,&)G >*%s? y para la -om-a ' <cerrando las 1al1!las

(, ' y A 1er cir!ito apendice= s! ca!dal 0!e #.F(' >*%s?, el res!ltado es espera-le ya

5!e las -om-as !tilizadas en la e+periencia son el mismo modelo.



*as presiones e+p!estas en los res!ltados <1er ta-la (=, m!estran 5!e dismin!yen

a medida 5!el 0l!ido a1anza , para los dos circ!itos indi1id!ales, esto se de-e a

las perdidas de carga 5!e s!0ren los circ!itos

C!ando las -om-as 0!eron conectadas en paralelo el ca!dal res!ltante 0!e (,)&>*%s?, seg7n la teoria el ca!dal total entregado por !n circ!ito en paralelo

corresponde a la s!ma de los ca!dales entregados por las dos -om-as

0!ncionando en 0orma indi1id!al, esto es (.(F >*%s?, esteres!ltado comparado con

el e+perimental presenta !n error de casi #.A)K -ao, considerando 5!e el sistema

presenta perdidas de carga 5!e no 0!eron consideradas.

*as presiones calc!ladas en el sistema en paralelo no 1arian teoricamente, sin

em-argo los manometros o-t!1ieron 1alores entre (# y ') >psi?, ca-e destacar 5!e

esta 1ariacion p!ede ser prod!cto de la sensi-ilidad de los manometros.

C!ando las -om-as 0!eron conectadas en el 1alor del ca!dal total 0!e #.F() >*t%s?,

por teoria se conoce 5!e el ca!dal para las -om-as conectadas en serie no 1aria,

el error o-tenido es (.FK ya 5!e el 1alor de los ca!dales c!ando las -om-as

0!ncionan en 0orma independiente es #,&)G >*t%s?. *a partic!laridad de la cone+ión

en serie es 5!e entrega mayo alt!ra de -om-eo, es decir proporciona mayor

presion de salida a el 0l!ido.

En las gr0icas de potencia se o-ser1a 5!e al dismin!ir el ca!dal el cons!mo de

energía eléctrica por parte del motor a!menta de-ido a la red!cción de li5!ido 5!e

circ!la por los ala-es

l analizar las gr0icas de las -om-as en serie se o-ser1a 5!e la alt!ra m+ima de

ca-eza de presión es apro+imadamente ig!al a la s!ma de las ca-ezas de cada

-om-a y 5!e las gra0icas tienen !n comportamiento m!y similar.

5. C'nlus)'nes % re'men(a)'nes

El comportamiento de las -om-as en serie es a mayor ca!dal menor alt!ra, y en

las -om-as en paralelo se mantiene constante hasta cierto p!nto y l!ego decrece

la ca-eza de 0orma similar a las -om-as en serie, se podría a0irmar 5!e las



-om-as en paralelo se p!eden !tilizar c!ando -!sco alt!ras con ca!dales

constantes

/i la demanda del 0l!o es grande, dos o ms -om-as se colocan en !na

con0ig!ración en paralelo es decir 5!e conectando en paralelo las -om-as ses!man los ca!dales de las -om-as conectadas.

2anto el sistema en serie o en paralelo nos permite o-tener meores res!ltados ya

sea con el incremento de carga o con el incremento de ca!dal.

Re'men(a)'nes

;eri0icar las 1l1!las incl!idas en el sistema de -om-eo para poder

reconocer correctamente c!ando las -om-as se enc!entran en serie y en

paralelo.

5I. B)bl)'0ra+2a

>(?ML22, Ro-ert y BRI2L, Ja1ier. Mecnica de 0l!idosN. Mc Ora3ill, Mé+ico, &taedición, '##&.

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>A? /2REE2ER ;. Mecnica de 0l!idos. @o1ena edición.

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