UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE ENERGÍA ENERGÍA Y AMBIENTE TURBOMAQUINARIAS Profesor: Ing. Orlando Aguilar Instructor de Laboratorio: GUÍA DE LABORATORIO N° 4 "FUNCIONAMIENTO DE UN ARREGLO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS IGUALES EN SERIE" OBJETIVOS: Comparar el funcionamiento de la configuración en serie de bombas con el de una sola bomba y evaluar evaluar la utilidad de la configuración. 1. Que el estudiante se relacione relacione con las curvas curvas que caracterizan el funcionamiento de las bombas en serie y obtenerlas a partir de parámetros cuantificables con las bombas instaladas.
MARCO TEÓRICO: Bombas en serie Supongamos dos bombas gemelas en serie, es decir que la impulsión de una bomba llega a aspiración de la otra. En este caso el gasto (caudal) que circula por ambas bombas es el mismo y para cada gasto se obtiene el doble de la carga correspondiente a una bomba. La curva Q-H resultante se obtiene duplicando para cada gasto la carga corres pondiente. H B 4
Ho 3 A Ho
0
1
2
Q
Si la curva de carga del sistema es la indicada por la curva segmentada, podemos observar que el gasto que se obtiene con las dos bombas en serie es inferior al doble del que se obtiene con una sola 0-2 < 2(0-1). Del mismo modo la altura correspondiente a las dos bombas es inferior del doble de la correspondiente a una sola 2-4 < 2(1-3). El rendimiento se obtiene para cada Q de la curva correspondiente a una bomba. En efecto la potencia es
QH
para una bomba. Para dos será 2
QH
o sea Q
2 H
siendo H la altura que
corresponde a cada bomba en serie. La curva de potencia se obtiene para cada gasto, sumando las potencias de a mbas bombas. La puesta en serie de dos bombas de distintas características es posible, pero ofrece dificultades. Se debe instalar la de mayor capacidad como primera etapa, ya que si no fuera así podría faltar alimentación a la bomba más pot ente.
EQUIPOS Y MATERIALES: -
Banco de pruebas para bombas en serie y paralelo.
-
Cronómetro.
-
Llave de tuercas # 14 cerrada.
DESCRIPCIONES.
V-1: Válvula de descarga del sistema a Tanque-1.
V-2: Válvula de descarga del sistema a Tanque-2.
V-3: Válvula de descarga del sistema a Tanque-3.
V-4: Válvula de descarga de Tanque-1 a Tanque-3.
V-5: Válvula de succión del sistema, desde Tanque-3.
V-6: Válvula de succión del sistema, desde Tanque-2.
V-7: Válvula de succión de la Bomba-1.
V-8: Válvula de succión de la Bomba-3.
V-9: Válvula de succión de la Bomba-2.
V-10: Válvula para conectar Bomba-1 en serie con Bomba-2.
V-11: Válvula de descarga de la Bomba-1.
V-12: Válvula de descarga de la Bomba-2.
V-13: Válvula de descarga de la Bomba-3.
V-14: Válvula para conectar Bomba-2 en serie con Bomba-3.
VAC-1: Manómetro de succión de la Bomba-1.
VAC-2: Manómetro de succión de la Bomba-2.
VAC-3: Manómetro de succión de la Bomba-3.
M-1: Manómetro de descarga de Bomba-1.
M-2: Manómetro de descarga de Bomba-2.
M-3: Manómetro de descarga de Bomba-3.
M-4: Manómetro de descarga total del sistema.
PROCEDIMIENTO: Dos Bombas en Serie 1. Cerciórese de que el tanque inferior está lleno de agua y el superior está con una columna de agua de 10cm o cualquier otra referencia. 2. Si no es así, observe el sistema y tome las medidas necesarias para lograr lo indicado anteriormente. 3. Ponga agua en el depósito superior hasta que el indicador de nivel muestre una columna inicial de o 10cm cualquier otra referencia. 4. Cerciórese de que la válvula de succión VS1 está cerrada 5. Cebe la bomba B2. 6. Coloque la bomba B1 en serie con la bomba B2. 7. Abra la válvula V 3 del tanque inferior, la válvula de succión V 7 de la bomba 1 y la válvula de conexión V 11 de la bomba 1, asegurándose de mantener cerradas todas las otras válvulas 8. Tome nota de la presión de succión (de ambos manómetros, M 1 para la bomba 1 y M 2 para la bomba 2) y de la presión de descarga de cada bomba. Abra lentamente las válvulas de descarga V11 y V12 hasta que la presión de descarga en el manómetro M d disminuya en 5 Psi. 9. Mantenga la descarga de la bomba comunicada con el tanque inferior, es decir que las válvulas del segundo tanque inferior V 3 y del tanque superior V 1 deben estar cerradas, mientras que la válvula Vt1 esté abierta. 10. Tome nota de la presión de succión que observa de los manómetros M s1 y de la presión de descarga en el manómetro M d2.
11. Cierre la válvula de descarga V3 en el tanque inferior. 12. Accione el cronómetro y abra la válvula V 1 del tanque superior simultáneamente. 13. Al transcurrir 60 segundos cierre la válvula V t3 y abra la válvula V t1. 14. Mida la altura (h) en el indicador de nivel del tanque superior. 15. Repita el procedimiento anterior hasta llegar al mínimo valor de presión de descarga. 16. Abra la válvula V 3, la cual conecta el tanque superior con el inferior para drenar el tanque superior. 17. Apague las bombas. 18. Cierre nuevamente todas las vá lvulas.
Tres Bombas en Serie 1. Abra la válvula V3 del tanque inferior, la válvula de succión V 7 de la bomba 1, la válvula de succión V9 de la bomba 2 y la válvula de succión V 8 de la bomba 3, asegurándose de mantener cerradas todas las otras válvulas. 2. Tome nota de la presión de succión de los tres manómetros Ms1, M s2 y M s3, como de la presión de descarga (manómetro Md). 3. Abra lentamente las válvulas de descarga V11 , V12 y V13 hasta que la presión de descarga en el manómetro M d disminuya en 5 Psi. Mantenga la descarga de la bomba comunicada con el tanque inferior, es decir que las válvulas del segundo tanque inferior V2 y del tanque superior V1 deben estar cerradas, mientras que la válvula V 3 esté abierta. 4. Tome nota de la presión de succión que observa de los manómetros (Ms1, M s2 y Ms3) y de la presión de descarga en el manómetro M d. 5. Cierre la válvula de descarga V1 en el tanque inferior. 6.
Accione el cronómetro y abra la válvula V3del tanque superior simultáneamente.
7.
Al transcurrir 60 segundos cierre la válvula V3 y abra la válvula V 1.
8. Mida la altura (h) en el indicador de nivel del tanque superior. 9. Repita el procedimiento anterior hasta llegar al mínimo valor de presión de descarga. 10. Abra la válvula V 3, la cual conecta el tanque superior con el inferior para drenar el tanque superior. 11. Apague todas las bombas y cierre el interruptor principal. 12. Cierre todas las válvulas. 13. Drene el tanque superior abriendo la válvula V3.
14. Llene el depósito inferior de agua hasta el nivel de la válvula de succión. 15. Ponga agua en el depósito superior hasta que el indicador de nivel muestre una columna inicial de 10cm o cualquier otra referencia. 16. Cerciórese de que la válvula de succión V 14 está cerrada 17. Cebe la bomba B3. 18. Coloque la bomba B1 en serie con la bomba B2 y la Bomba3.
NOTA: Limpie y seque cualquier derrame de agua tanto en el área de trabajo como en el laboratorio.
TRABAJO: 1- Confeccione tres tablas con la información obtenida, para dos y tres bombas en serie, respectivamente. TABLAS N° 1 y 2
ps
pd
h
t
H
Q
( psi)
(psi)
(mm)
(seg.)
(pie)
(gpm)
DONDE: - (ps, pd) = Presión de succión y descarga, respectivamente. - h = Incremento de columna de agua bombeada. - t = Tiempo de bombeo correspondiente. - H = Carga de la(s) bomba(s): H = (pd - ps)/9.8 - Q = Caudal de la(s) bomba(s): Q= ( ΠD^2) (h/4t) - D = Diámetro interior del tanque
2- Grafique: H vs Q, para el caso de una bomba. 3- Grafique H vs Q, para el caso de dos bombas en serie. (Considere como presión de succión del arreglo, a la presión de succión de la bomba 1 y como presión de descarga del arreglo, a la presión de descarga de la bomba 2). 4-
Grafique H vs Q, para el caso de tres bombas en serie. (Considere como presión de
succión del arreglo, a la presión de succión de la bomba 1 y como presión de d escarga del arreglo,
a
la
presión
de
descarga
de
la
bomba
3).
5- Haga la gráfica de las dos bombas en serie a partir del análisis H-Q de la gráfica de una sola bomba. Presente los cálculos matemáticos que sustentan este análisis y compare esta gráfica con la correspondiente obtenida experimentalmente y comente al respecto. 6- Haga la gráfica de las tres bombas en serie a partir del análisis H-Q de la gráfica de una sola bomba. Presente los cálculos matemáticos que sustentan este análisis y compare esta gráfica con la correspondiente obtenida experimentalmente y comente al respecto. 7. Concluya sobre las diferencias observadas en las gráficas.
CONCLUSIONES: RECOMENDACIONES: REFERENCIAS: