bombas centrífugas en paralelo

8/18/2019 Bombas Centrífugas en Paralelo

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Bombas Centrífugas en Paralelo

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EXPERIMENTO N° 13

BOMBAS CENTRÍFUGAS ENPARALELO

INTRODUCCIÓN

Si una bomba proporciona la alturamanométrica adecuada, pero un caudaldemasiado bajo, una solución posibleconsiste en combinar dos bombassimilares en paralelo, las cuales norequieren ser idénticas1 [1].

La configuración de bombas centrífugasen paralelo se emplea también,

usualmente, para regular el flujo cuandoéste tiene característica variable. De estamanera, se operan todas las bombas ademanda máxima y algunas o sólo unade ellas cuando la demanda es muy baja, teniéndose así una operación conuna mayor eficiencia y flexibilidad.Con lo anterior, se evita utilizar una bomba única que supla todas lasnecesidades de flujo, la cual tendría quetener una válvula de control de flujo con

mucho estrangulamiento, cuando elcaudal requerido fuera muy bajo, lo queconllevaría a un considerabledesperdicio de energía y a posiblesdaños en la bomba, por operar ésta lejosde su punto óptimo o de mejoreficiencia.

Otro aspecto que hace deseable laoperación en paralelo es el de nodepender de una sola bomba para

suministrar el flujo total. Si se tiene unaconfiguración en paralelo, la salida deoperación de una de las bombas noimplica que cese totalmente el bombeode líquido.

1 Utilizar bombas idénticas pude tener ventajasdesde el punto de vista del mantenimiento(menor inventario de piezas de repuesto, etc),

OBJETIVOS

1. Estudiar el comportamiento de dos bombas operando en paralelo

2.

Determinar la curva característicacarga- caudal (H Q), cuando dos bombas funcionan en “paralelo”.

CONCEPTOS TEÓRICOS

Cuando dos o más bombas operan en paralelo (Ver Fig. 13.1), la altura ocabeza en la descarga es igual, y elcaudal total es la suma de los caudalesindividuales de cada bomba. Paradeterminar la curva característica de

varias bombas operando en paralelo, sedeben sumar los caudales para la mismacabeza, esto puede verse en la figura13.2., que muestra el comportamientode dos bombas A y B diferentes, yexhibe la curva característicacombinada.

Figura 13.1 Configuración básica de dos bombas operando en paralelo

Figura 13.2 Bombas diferentes operando en paralelo [1].


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Cuando las bombas son idénticas,simplemente se determina el caudal deuna bomba para una cabeza dada y estecaudal se multiplica por el número de bombas en operación, como puede verse

en la figura 13.3.

Figura 13.3 Bombas idénticas operando en paralelo. Adaptada de [2].

Debe observarse que en la interacciónBomba- sistema2 (Bomba-red), laintersección de la curva del sistema conla curva característica de la bomba ( o bombas) define el punto de operaciónde ésta (ó estas). En la figura 13.1(bombas centrífugas diferentes), se pueden ver tres puntos de operación,así: si sólo opera la bomba A, el caudalestaría definido por la intersección entre

la curva del sistema y la curva de la bomba A (punto A de la gráfica); si sóloopera la bomba B, se tendría el punto Ben la gráfica y, finalmente, si operanambas bombas en paralelo, el puntosería el indicado como A+B.

En la figura 13.2 (bombas centrífugas Ay B idénticas) se ve una situaciónsimilar a la analizada anteriormente.Puede concluirse que el flujo, para las

dos bombas operando al tiempo,siempre es menor que dicha suma. Parauna curva del sistema muy horizontal(cabeza de pérdidas muy baja, HB

2 Sistema hidráulico: Un sistema hidráulicoconsiste generalmente de tuberías de succión ydescarga, válvulas de pie, cheque, control deflujo, etc [3]

Hestática), dos bombas idénticasoperando en paralelo sí suministraríanaproximadamente el doble del caudal.

También puede verse que la operación

en paralelo de bombas centrífugas, traegrandes ventajas, como método deregulación de caudal, sólo cuando las pérdidas hidráulicas en el sistema son bajas, y la cabeza estática es alta [3].

Finalmente, observando las figurasanteriores, puede verse que otros puntosde operación pueden obtenerse si semodifica, por ejemplo, la estrangulaciónde una válvula en la descarga de las bombas, ya que con esto se altera la pendiente de la curva del sistema (óred).

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO

Figura 13. 4 Bomba centrífuga autocebante“principal”

Figura 13. 5 Bomba centrífuga autocebante“auxiliar”


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Figura 13.6 “Accesorio auxiliar de descarga”.Fotografía superior y frontal

El montaje consta de dos bombascentrífugas autocebantes idénticasoperando en paralelo.

La primera bomba o “bomba principal” (Figura 13.4) se encuentra instalada enel Banco Hidráulico, su línea desucción está ubicada en el depósito de

éste. En la línea de descarga se disponede un acople rápido, que facilita elmontaje y puesta en marcha. .

Para realizar las lecturas de las presiones de succión y descarga, esta bomba cuenta con un vacuómetro (-1 a0 bar) en su línea de succión y con unmanómetro (0 a 7 bar) en su línea dedescarga.

La segunda bomba o “bomba auxiliar” (Figura 13.5) posee una unión universalen su línea de succión, la cual facilita suconexión con el banco hidráulico. Laconexión se realiza mediante unamanguera flexible, tipo “espiral”

instalada en la línea de drenaje del banco hidráulico. La línea de descarga

incluye un acople rápido. Al igual quela bomba principal, esta bomba cuentacon instrumentos para medir las presiones de succión y descarga, así:manovacuómetro (-1 bar a 4 bar)3 en su

línea de succión y un manómetro (0 a 7 bar) en su línea de descarga.

Para la conexión en paralelo, se cuentacon un “accesorio auxiliar de descarga” tipo “Y” (ver figura 13.6), el cual permite conectar las descargas de lasdos bombas a un punto común (sistemaen paralelo), este accesorio consta dedos válvulas de compuerta, que vanubicadas en la entrada de la “Y”, un medidor volumétrico4 y una válvula deglobo en la salida del mismo.

La válvula de globo se utiliza pararegular el flujo de las dos bombas, y permite determinar, entonces, larelación entre la cabeza y el caudal delsistema operando en paralelo.

INFORMACIÓN TÉCNICALa tabla 13.1 suministra los datostécnicos de las bombas empleadas enesta experiencia5

3 El manovacuómetro se emplea en este caso, enlugar de un vacuómetro, por “seguridad”, ya que

si por error no se abre la válvula de bola ubicadaen la succión de esta bomba, y se opera la otra

bomba, conectada en paralelo, se generaría una presión alta tanto en al descarga como en lasucción de la bomba auxiliar y ocasionaría daño

por sobrepresión en el instrumento, si se tratase

de un vacuómetro. Nota: En una instalacióntípica se provee de una válvula de cheque(antirretorno) en la descarga de cada una de las

bombas.4 El medidor volumétrico es clase “C” con uncaudal nominal de 3.5 m3/h (58 Lpm) y uncaudal máximo de 7 m3/h (116 Lpm) [7]5 Para mayor información puede consultar lainformación técnica de la práctica “Bomba

Centrífuga Autocebante”-


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Tabla 13. 1 Datos técnicos de las bombas

Fabricante PedrolloTipo Centrífugo

autocebanteReferencia JCRM 1BSucción Por un extremo

1 pulg.Descarga Radial

1 pulg.Diámetro del ojo delimpulsor

29 mm

Diámetro exterior delrodete

104 mm

Arista de salida de losálabes (b2)

4 mm

Caudal (Q) 5 – 50 L/minCabeza (H) 36 – 15 mHmax 41 mQmax 60 L/min

Voltaje 110 VIntensidad 6.7 APotencia 0.5 kW, 0.7 HPFases 1Frecuencia 60 HzVelocidad 3450 RPMIP 45

Nota: Diferencia de elevación entre losmanómetros de succión y descarga6 0.15 m

PROCEDIMIENTO

1. Seleccionar el banco hidráuliconúmero 37

2.

Situar la bomba “autocebanteauxiliar ” a la izquierda del BancoHidráulico y sobre el soporteadecuado8

3.

Conectar la succión de la bomba“autocebante auxiliar” a lamanguera flexible de drenaje del

Banco Hidráulico, esto se hace

6 Para la bomba auxiliar y los bancos hidráulicos3, 4 y 57 Este banco tiene las adecuaciones necesariasque permiten operar sin problema dos bombasen una configuración paralelo8 Bloque de material ligero (Icopor) rotulado“Bomba Autocebante Paralelo”

mediante la unión universal de queestá provista; abrir completamentela válvula de drenaje del banco, quees del tipo “bola” y sólo requiere ungiro de noventa grados (90°) en

sentido opuesto al de las manecillasdel reloj.

4. Instalar, en la descarga de ambas bombas (auxiliar y principal), losrespectivos accesorios (acoplesrápidos o unión universal, adaptadorhembra y el adaptador “macho” para manguera).

5. Instalar la línea de descarga deambas bombas (auxiliar y principal),al acople tipo “Y” suministrado.

6. Abrir completamente la válvula tipoglobo del “accesorio auxiliar dedescarga”

7. Cerrar ambas válvulas de compuertadel “accesorio auxiliar de descarga”.

8. Cebar la bomba auxiliar, para locual es necesario solamente llenar sucarcasa, y ponerla enfuncionamiento. Abrir gradualmente

su respectiva válvula de compuertahasta su apertura total y observarcómo se llena de agua la manguerade aspiración de esta bomba, porefecto del “autocebado”.

9. Poner en marcha la bomba principal,abrir gradualmente su respectivaválvula de compuerta hasta suapertura total.

10. Permitir que todo el aire acumuladoen la línea sea purgado.

11.

Cerrar ligeramente la válvula deglobo del “accesorio auxiliar dedescarga”, de tal forma que el valorde presión indicado en losmanómetros de descarga de las bombas se incremente. Si la presiónen la descarga de una de las bombas


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es inferior al de la otra bomba, se puede, para efectos prácticos, ajustarsu válvula de compuerta para que laslecturas sean iguales, esto facilita laconstrucción de la curva combinada.

12.

Tomar los valores de presión desucción y descarga de ambas bombas, del volumen trasegado ydel tiempo requerido

13. Anotar los resultados obtenidos enla tabla 13.2

14. Repetir los pasos 10 a 12 hasta quela presión en la descarga de ambas bombas sea de aproximadamente 4 bares (se recomiendan incrementos

de presión de 0.5 bares).15. Para detener las bombas, primero

retirar de servicio la bomba principaly luego la bomba auxiliar 9. Serecomienda cerrar la válvula de bolaubicada en la línea de succión de la bomba auxiliar inmediatamentedespués de desconectar ésta, con lafinalidad de que la tubería desucción quede llena de agua y sefacilite su posterior puesta en

marcha.Tabla 13.2 Tabla de resultados

Ps1

[bar]

Pd1

[bar]

Ps2

[bar]

Pd2

[bar]

Vol

[L]

t

[s]

Ps1 : Presión en la succión de la bomba principalPd1:Presión en la descarga de la bomba principal

Ps2 : Presión en la succión de la bomba auxiliarPd2: Presión de descarga de la bomba auxiliar

9 Esto es muy importante, para evitar daños porsubrepresión en la línea de succión de la bombaauxiliar, pues se trata de una manguera flexibleapropiada para vacío pero inapropiada para elrango de presiones positivas que se tienen en ladescarga de las bombas.

INFORME

1. Haga un esquema del montajerealizado para la práctica,identificando claramente todos loselementos (válvulas, tuberías,mangueras, manómetros, etc) quefueron utilizados.

2. Trace la gráfica H-Q para las bombas operando en paralelo.

3.

Comentar los resultados obtenidos, para ello comparar éstos con los quese obtienen cuando sólo opera unade las bombas (Ver práctica 11A)

4. ¿Corresponde el incremento del

caudal al número de bombas enoperación?

REFERENCIAS

[1] WHITE, Frank. Mecánica deFluidos. España: Editorial McGraw-Hill. 1983

[2] FOX, R. W; Mc DONALD, A .T.Introducción a la mecánica de fluidos.Cuarta Edición. México: Editorial McGraw Hill. 1995

[3]BURTON, John yLOBOGUERRERO, Jaime. “BombasRotodinámicas y de DesplazamientoPositivo” Tercera edición. Bogotá :Universidad de los Andes, 1999, pp.107 - 108.

[4] POTTER, Merle C; WIGGERT,David C; HONDZO, Midhat. Mecánicade Fluidos. 3 ed. México: Thomson,

2002. 769 p.[5] MOTT, Robert. Mecánica deFluidos. 6a ed. México: Prentice Hall,2006. 628 p.

[6] VIEJO ZUBICARAY, Manuel;ALVAREZ FERNÁNDEZ, Javier.


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Bombas, Teoría, Diseño y Aplicaciones.3 ed. México : Limusa. 2003. 239 p.

[7] EDIBON S.A. Catálogo equipoFME 12. España

[8] PEDROLLO, Electrobombas.Catálogo 2000. Italia. 2000.

[9]http://www.waterdynamics.co.nz/uploads/Literature/Sappel/Vega.pdf

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