RESUMEN

Para la siguiente experiencia de laboratorio, arreglo de bombas centrífugas en serie y en paralelo, se determinaron datos tales como presión de descarga, volumen y tiempo en recoger una cantidad de agua, voltaje y amperaje arrojados para cada arreglo. El dispositivo usado en la práctica consistió en un sistema de dos bombas centrifugas cuales se trabajaron de forma individual, en serie y posteriormente en paralelo; un tanque para agua de almacenamiento, caja con voltímetros y amperímetros y un medidor de presión. Regulando la presión mediante la válvula de descarga, se tomaron 5 presiones diferentes para 5 respectivas corridas, registrando un volumen y el tiempo para completar 5 lt de un recipiente, amperaje y voltaje respectivos; procediendo así con la segunda bomba y para los arreglos en serie y en paralelo. Datos como caudales o flujos, la cabeza total de presión, la potencia hidráulica, la potencia al eje o freno y la eficiencia mecánica y graficas como Caudal vs Cabeza de presión, Caudal vs Potencia al eje y Caudal vs eficiencia mecánica fueron los encontrados luego de realizada la práctica.

INTRODUCCIÓN

Es primordial comprender el principio y el manejo de los dispositivos que se emplean en diferentes procesos en la industria, relacionar estos conceptos y entenderlos desde el punto de vista práctico, para este caso las bombas centrífugas. En el sector industrial es un aspecto importante el transporte de sustancias a diferentes puntos a través de conductos y tuberías, los dispositivos conocidos para llevar a cabo esta tarea son llamados bombas de impulsión. Estas transforman energía mecánica que reciben de una fuente en energía hidráulica que se le imprime al fluido con el que están trabajando, logrando aplicar a este último flujo dentro del sistema. Para lograr que el movimiento del fluido dentro del sistema, el trabajo de la bomba se da en dos etapas cuales son:

Aspiración:Inicialmente, cuando la bomba experimenta de la fuente externa la energía mecánica que le es transmitida, comienza a trabajar, cuando esto se da, genera una disminución de presión en la entrada de la misma y al estar el depósito sometido a la presión atmosférica, se genera una diferencia de presiones lo que da lugar succión y el fluido se impulsa hacia la entrada de la bomba.

Descarga:Cuando ya el fluido está dentro de la bomba, esta lo lleva hasta la salida y se asegura que el fluido no se regrese, siendo así, este no tiene más opción que continuar hacia el sistema, donde puede seguir, dando lugar a la descarga. Las bombas pueden ser clasificadas en:

Bombas de desplazamiento positivo- Bombas reciprocantes- Bombas rotatorias

Bombas de desplazamiento no positivo o de presión límite- Bombas centrífugas- Bombas especiales- Bombas periféricas

Bombas centrífugas.

Una bomba centrífuga consiste en un rodete cual transforma la energía mecánica que se le entrega en energía cinética y potencial, produciendo una carga de presión por la rotación del mismo dentro de una cubierta. Esta clase de bombas reciben el líquido, por el tubo de aspiración en dirección axial a través de la parte central y el impelente lo impulsa en dirección radial hacia afuera, absorbiendo el líquido, donde luego se producirá la salida de la bomba con la carga a presión correspondiente.

Este equipo está constituido por las siguientes partes:

Carcasa: Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la función de convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía de presión.  Esto se lleva a cabo mediante reducción de la velocidad por un aumento gradual del área.

Impulsores: Es el corazón de la bomba centrífuga. Recibe el líquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba.

Anillos de desgaste: Cumplen la función de ser un elemento fácil y barato de remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas holguras entre el impulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro, evitando así la necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los anillos.

Estoperas, empaques y sellos: La función de estos elementos es evitar el flujo hacia fuera del líquido bombeado a través del orificio por donde pasa la flecha de la bomba y el flujo de aire hacia el interior de la bomba.

Flecha. Es el eje de todos los elementos que giran en la bomba centrífuga, transmitiendo además el movimiento que imparte la flecha del motor.

Cojinetes. Sirven de soporte  a la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en relación con las partes estacionarias.  Soportan las cargas radiales y axiales existentes en la bomba.

Bases. Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella.

Las bombas se utilizan para impulsar líquidos a través de sistemas de tuberías. A partir de la ecuación de energía, se puede determinar la energía que una bomba entrega a un fluido ha.

V 12

2 g+Z1+

P1γ

+ha−hl=V 2

2

2g+Z2+

P2γ

Despejando se obtiene:

ha=V 2

2−V 12

2g+P2−¿ P1

γ+Z2−Z1+hl ¿

A este valor se le conoce como carga total sobre la bomba, también conocido como carga dinámica total.

Es común que las bombas se clasifiquen como de desplazamiento positivo o dinámicas. Lo ideal es que las bombas de desplazamiento positivo envíen una cantidad fija de fluido en cada revolución del rotor o eje impulsor de la bomba. La capacidad de la bomba solo se ve afectada de forma moderada por los cambios de presión.

Las bombas cinéticas agregan energía al fluido cuando lo aceleran con la rotación de un impulsor; el tipo más común de bomba cinética es la bomba centrífuga de flujo radial. El fluido se lleva al centro del impulsor y después es lanzado hacia afuera por las aspas. Al salir del impulsor el fluido pasa por una voluta en forma en forma de espiral, donde baja en forma gradual y ocasiona que parte de la energía cinética se convierta en presión de fluido.

Muchos sistemas de flujo de fluidos requieren flujos volumétricos que varían mucho, por lo que son difíciles de obtener con una bomba sin provocar que opere muy lejos de su punto optimo de eficiencia. Una solución frecuente a este problema es utilizar dos o más bombas en paralelo, cada una de las cuales extrae el fluido de la misma fuente de entrada y lo envían a un colector común para hacerlo llegar a todo el sistema. El pronóstico del rendimiento de sistemas en paralelo requiere comprender la relación entre las curvas de las bombas y la curva del sistema de aplicación. Agregar una segunda bomba duplica la capacidad del sistema; sin embargo, un flujo volumétrico mayor en el sistema genera una carga mayor, lo que hace que la bomba envíe menos flujo.

Imagen 1. Curva de dos bombas en paralelo.

Por su parte en las bombas en serie se dirige la salida de una bomba hacia la entrada de la otra lo que permite obtener la misma capacidad con una carga total igual a la suma de los valores de las dos. Este método permite operar contra cargas inusuales, por lo altas.

Imagen 2. Curva de dos bombas en serie.