Practica Operaciones Unitarias

INFORME DE LABORATORIO Nº9

Curvas Características de Bombas Centrifugas conectadas en serie y paralelo.

INDICE

Pág.

Resumen……………………………………………………………………….. 3

Objetivos de la práctica………………………………………….……………. 4

Fundamentos teóricos…………………………………………..……………. 4

Nomenclatura…………………………………………………………………. 9

Descripción de los equipos…………………………………….……………. 11

Procedimiento experimental…………………………………..…………….. 12 Datos obtenidos………………………………………………………………. 13

Resultados……………………………………………………….……………. 14

Conclusiones.………………………………………………….……………. 15

Recomendaciones…………………………………………….…………….. 19

Bibliografía……………………………………………………………………. 20

Apéndice………………………………………………………………………. 21

RESUMEN

En esta práctica de laboratorio se estudiaron los parámetros necesarios para construir las curvas teóricas y experimentales de caudal vs TDH de una bomba centrífuga conectada en serie y paralelo. Los parámetros a determinar fueron los cabezales de presión, velocidad y altura utilizando agua como fluido de operación. Posteriormente se compararon las curvas teóricas con las experimentales en cada sistema. Durante el proceso del experimento se tomó como referencia abrir la válvula de descarga un determinado porcentaje desde 100% abierta hasta 25%, en el lector de volumen de flujo se leyó para cada abertura de la válvula de descarga el volumen en el tiempo cero y en el minuto 5, para así obtener un promedio de la variación de esta con respecto al tiempo, los cálculos se realizaron aplicando toda la teoría conocida. También se tomó en cuenta que el uso de dos o más bombas, en lugar de una, permite que cada una de ellas opere en su mejor región de eficiencia la mayor parte del tiempo de operación.

OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA

Determinar y graficar la curva característica de una bomba centrifuga con los parámetros Presión de Descarga vs. Caudal. Se recomienda utilizar la bomba A en esta determinación.

1. Calcular y graficar las curvas teóricas para las configuraciones en serie y paralelo para ambas bombas centrifugas con los parámetros Presión de Descarga vs. Caudal determinado en el objetivo anterior.

2. Determinar experimentalmente las curvas reales de operación de las bombas en las dos configuraciones, superponer las curvas reales con las curvas teóricas obtenidas. Preparar un gráfico para cada configuración.

3. Comparar y analizar los resultados obtenidos para explicar el comportamiento del sistema en caso de presentarse diferencias.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

El Sistema Didáctico Experimental de Bombas Centrífugas, permite realizar diferentes trabajos experimentales con fluidos incompresibles en un circuito que representa un arreglo industrial de una bomba centrífuga.

Una bomba es un dispositivo que incrementa la energía mecánica del fluido para trasladarlo de un punto a otro que puede estar en condiciones diferentes de altura y presión.

Las bombas centrífugas son el tipo de bombas que se utilizan con mayor frecuencia en la industria química para el transporte de líquidos, como son materias primas, subproductos, productos intermedios, servicios auxiliares, productos terminados entre otros.

Una bomba centrífuga es una máquina que consiste en un conjunto de paletas rotatorias, llamado impulsor, encerrado dentro de una caja llamada también cubierta, cárter o carcasa. El impulsor imparte energía al fluido por la fuerza centrífuga. Uno de los factores más importantes que contribuyen al creciente uso de bombas centrífugas ha sido el desarrollo universal de la fuerza eléctrica.

Básicamente, una bomba aumenta la carga entre los puntos de entrada y salida de la misma. Por lo que para el trazado de su curva características se toman consideraciones:

• Gasto volumétrico (Q): Es el volumen de fluido manejado por unidad de tiempo.

• Cabeza o carga de la bomba (H): Es la diferencia entre el cabezal de descarga y el de succión, calculados a través de un balance de energía mecánica entre los puntos de suministro del fluido y succión de la bomba y de la descarga de la bomba hasta su destino.

• Potencia de la bomba (HP): Es la energía requerida para transportar un fluido por unidad de tiempo.

• Potencia al freno y eficiencia (BHP y η ): Es la energía por unidad de tiempo que desarrolla la bomba, incluye la requerida para transportar el fluido y la que se pierde mecánicamente.

• Curva del sistema (TDH): Es la respuesta del cabezal del sistema de flujo al variar el flujo volumétrico, calculado a través de un balance de energía mecánica dado por: TDH = (v22 - v12 )/2g + (z2 – z1) + (p2 – p1)/ ρ g + hf

Hay casos en que las necesidades de un sistema exigen que varíe la presión o el gasto, así como los requerimientos de succión y descarga; para ello se emplea el uso de bombas en serie o en paralelo y con ello aumentar la eficiencia de dicho sistema.

Cualquier tipo de conexión o cualquier clase de bomba puede presentar problemas. Frecuentemente, cuando la demanda es excesivamente variable, pueden operarse dos o más bombas en serie o paralelo para satisfacer la alta demanda, usando una bomba para las demandas bajas. Para especificar correctamente las bombas y juzgar su comportamiento bajo varias condiciones, debe usarse la curva de columna del sistema en unión de las curvas de comportamiento de las bombas compuestas.

La operación en paralelo de dos o más bombas es un método común para llenar los requisitos cuando varía la capacidad. Arrancando solo aquellas bombas que se necesitan para cumplir la demanda, normalmente se puede lograr la operación cerca de la máxima eficiencia. Las características de carga – capacidad de las bombas no necesitan ser idénticas, pero deben presentar características operacionales semejantes, de no ser así, pueden ocasionarse problemas operacionales como que una de las bombas lleve la mayor parte de la carga e incluso bajo ciertas circunstancias llevarla toda, con lo que la otra bomba supondrá un estorbo mas que una ayuda al poder causar un flujo en sentido opuesto al de bombeo en una de las bombas, entre otros problemas. Las bombas múltiples en una estación sirven de reservas para casos de emergencia y reducen el tiempo de inactividad durante el mantenimiento y las reparaciones.

Para determinar la curva característica para dos o mas bombas centrifugas operando en paralelo, basta multiplicar el caudal de una bomba por el número de ellas, pero se debe graficar también la curva Q-THD común, la curva característica común se obtiene por adición de los caudales de cada una de las bombas, asumiendo que cada bomba transporta el mismo caudal.

En la operación en serie se efectúa la conexión de varias bombas, una a continuación de la otra (conexión en serie) cuando no basta una sola bomba centrífuga para vencer la altura de elevación deseada. En el funcionamiento en serie se suman las alturas de elevación de cada una de las bombas para el mismo caudal elevado.

Para determinar la curva del sistema se suman las alturas de elevación de cada una de las bombas para un mismo caudal.

OPERACIÓN EN SERIE Y PARALELO

En muchas instalaciones las bombas deben trabajar en serie y en paralelo. A continuación veremos como se combinan las curvas características de cada unidad cuando funcionan en conjunto.

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 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 correspondiente Q1A=AB.

Si la curva de carga del sistema es la indicada con línea de segmentos, podemos observar que el gasto que se obtiene con las dos bombas es inferior al doble de que se obtiene con una sola 0-2 < 2(0-1).

Del mismo modo la altura

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