SEGUNDA PRÁCTICA DE LABORATORIO: BOMBAS EN SERIE Y EN PARALELO

Introducción.

Para la practica de laboratorio de bombas en serie y en paralelo se utilizo el modulo de prueba HM 150.16 en el cual se le pueden dar dos distintas configuraciones a las dos bombas  en las cuales se puede analizar el comportamiento de las bombas conectadas en serie y de las bombas que funcionan en paralelo, también en este informe se entregara evidencia de como es el comportamiento real de sus caudales y sus presiones depende de la configuración que tengan las bombas ademas de como cambia cada sistema cuando se realiza una modificación en la apertura de la válvula de descarga.

Marco teórico.

Bombas en paralelo

Si dos o más bombas idénticas se conectan en paralelo, la cabeza a través de cada bomba es igual y el caudal se distribuye por igual entre las bombas. La curva combinada H/Q se muestra en la figura 8a. Si la resistencia del sistema se dibuja sobre la curva combinada H/Q para la operación en paralelo como se muestra en la figura 9a, se puede observar que el caudal no se ve incrementado en proporción al número de bombas funcionando. Por ejemplo, en un sistema de tres bombas, dos bombas operando aportan más de las dos terceras partes de la descarga de las tres bombas.

Bombas en serie

Si dos o más bombas idénticas se conectan en serie, la descarga pasa a través de cada bomba por turnos y soporta un incremento en la cabeza de H_D/3 en cada bomba. Una curva H/Q combinada típica se muestra en la figura 8b. La interacción de este arreglo con el sistema se muestra en la figura 9b. Como en el caso de operación en paralelo la descarga total no se incrementa proporcionalmente con el número de bombas. Las bombas en serie son más adecuadas en sistemas con una curva de resistencia alta, por ejemplo, con alto contenido de fricción.

                      a. Operación en paralelo.                                               b. Operación en serie

Figura 8. Bombas en paralelo y en serie.

                                                          a. Operación en paralelo

                                                              b. Operación en serie

Figura 9. Varias bombas y resistencia del sistema.

Descripción del equipo.

Inicialmente, como sucedió en la primera practica de laboratorio se hizo uso del modulo básico para ensayos sobre mecánica de fluidos que recibe el nombre HM 150 el cual posee una bomba sumergible dentro del deposito de agua que es usada para abastecer un tanque de reserva auxiliar del HM 150.16 que se encargara de abastecer el sistema de bombas , bien sea que solo funcione una, funcionen en serie o funcionen el paralelo, se debe tener en cuenta que entre la bomba sumergible y el sistema utilizado hay una válvula que regula el caudal que ingresa al tanque auxiliar que distribuye fluido a cada bomba, con el propósito de controlar desbordamientos o carencias de fluido en el tanque y posteriormente en el sistema. El HM 150.16 es un sistema compuesto por un tanque que abastece dos tuberías ( abastece de fluido de manera independiente cada una de las bombas), tuberías de succión y de descarga que a la vez funcionan como conexión cuando se desee operar en serie, a su vez estas tuberías cuentan con válvulas accesorios que resultan útiles para restringir o permitir el paso de fluido por una tubería según desee quien opera el sistema, posteriormente justo antes de la descarga de fluido en el deposito de agua se encuentra una válvula que restringe o permite el flujo en la descarga. para terminar la descripción del equipo, cada bomba cuenta con un dispositivo de encendido eléctrico independiente que resulta ser necesario para realizar las pruebas independientes para cada bomba.

Descripción de la practica.

Para poder iniciar con la práctica se hizo una introducción junto con una serie de instrucciones dadas por el docente a cargo. posteriormente se delego a ciertos estudiantes tareas que consistían en controlar la entrada de fluido al tanque del sistema, alguien que supervisara junto con el profesor que las válvulas que estaban cerradas eran las indicadas para el funcionamiento esperado, quien midiera las presiones en succión y en descarga, quien manejara la válvula en la descarga y quien manejara el encendido y apagado de las bombas. luego de esto se procedió a realizar las pruebas independientes de la bomba 1 que involucraba la medición de sus presiones tanto en succión como en descarga de acuerdo con ciertos cambios en la apertura de la válvula de descarga del sistema y finalmente el caudal obtenido en cada una de las aperturas. Seguido de esto se procedió a configurar el sistema en serie y en paralelo realizando las mismas mediciones que en las pruebas individuales teniendo en cuenta las mismas restricciones.

Aquí un vídeo en el cual se realiza una practica con dos bombas configuradas en paralelo.

Toma y análisis de datos.

Bomba 1 individual.

Para este caso en particular se observa que  en todas las posiciones de apertura de la válvula de descarga la presión de succión es la misma, de manera similar curre que en posiciones de 0º a 45º la presión de descarga el la misma, es decir, 0 Bar; mientras que en 60º y 75º la presión de descarga aumenta hasta 0.6 y 0.7 Bar respectivamente. Con un comportamiento similar sucede en las presiones finales del sistema que hasta una apertura de 45º en 0 Bar y para 60º y 75º la presión es 0.8 Bar. En el caso del caudal del sistema hasta 45º se toma un volumen de 10 litros debido al buen flujo del sistema lo cual evidencia que según se cierra mas la válvula de descarga el caudal disminuye notablemente. En el caso de una apertura  a 60º y 75º se toma un volumen menor de 2 y 1 Litros respectivamente, debido al menor flujo que origina la apertura de la válvula; aun siendo distintos los volúmenes de la prueba es evidente que el caudal del sistema cada vez es menor según se vaya cerrando el paso de fluido por la válvula.

gráfica que describe la presión final vs caudal del sistema con una sola bomba funcionando en cada una de las posiciones de la válvula de descarga

La gráfica deja en evidencia que en este caso el caudal disminuye conforme se cierra la válvula a distintos valores de la presión final del sistema.

Bomba 2 conectadas en serie.

Para un sistema de dos bombas centrifugas conectadas en serie se nota que para la bomba 2 la presión de succión es -0.1 Bar y se comporta de igual manera para cualquier apertura de la válvula de descarga. Para la presión de descarga se observa de igual manera un comportamiento estable pero esta vez con un valor de 0 Bar. En el caso de la presión final del sistema solo se encuentra un comportamiento distinto para la apertura de la válvula de descarga a 75º en donde marca una presión final de 0.2 Bar mientras que para el resto de las aperturas la presión es de 0 Bar. Para el caudal, es evidente que conforme se va modificando el angulo de apertura el caudal disminuye así se realice una variación en el volumen con el que se trabaje; en este caso se trabaja con un volumen de 10 litros desde 0º a 45º y 2 litros para una apertura de 60º y 75º. 

gráfica que describe la presión final vs caudal del sistema en serie en cada una de las posiciones de la válvula de descarga

En este caso la gráfica del comportamiento demuestra que  de 0º a 15º de apertura hay un leve aumento en el caudal pero desde 15º hasta 75º  se ve que el caudal disminuye  a determinados valores de la presión final del sistema.

Bombas 1 y 2 en paralelo.

En este caso de un funcionamiento del sistema en paralelo se realizo una medición independiente para cada una de las bombas en el caso de las presiones de succión y de descarga; para la succión de la bomba 1 y de la bomba 2 se registro un comportamiento estable para todas las aperturas en la válvula de descarga de -0.17 y -0.1 Bar respectivamente; para la descarga se observa un comportamiento estable  de 0º a 45º a 0 Bar en los dos casos; de esta manera se logró detectar anomalias para aperturas de 60º y 75º, siendo así para la bomba 1 se registra 0.7 y 1.7 Bar respectivamente para cada apertura mientras que en la bomba 2 se mide 0.5 y 1.7 Bar respectivamente. En el caso de la presión final del sistema de 0º a 45º de apertura se observa una presión estable de 0 Bar, mientras que para 60º y 75º se registra 0.7 y 1.7 Bar respectivamente, concluyendo así que en todas las configuraciones del sistema se observa que en 60º y 75º de apertura se impide el paso de fluido, lo cual genera que haya un alza en las presiones registradas en la descarga de cada bomba ocasionando que en la medida de la presión final también ocurra un alza en los valores obtenidos. En el caso del comportamiento del caudal, para esta configuración siempre se manejo el mismo volumen de 10 litros de fluido; de esta manera se obtienen datos interesantes ya que con una apertura de la válvula de descarga de 0º a 30º el caudal del sistema presenta leves aumentos con cada cambio de apertura, pero desde 45º hasta 75º hay una transición y se observa que el caudal tiene una disminución progresiva en los datos obtenidos.

gráfica que describe la presión final vs caudal del sistema en paralelo en cada una de las posiciones de la válvula de descarga

Esta gráfica muestra que de 0º a  45º hay un aumento leve en el caudal del sistema pero en 60º y 75º es notable la disminución del caudal y el aumento en la presión final en esta configuración del sistema.

Referencias

• Recuperado de http://fluidos.eia.edu.co/lhidraulica/guias/bombas/Bombas.html el 26/03/2015 a las 22:10