Bombas Serie y Paralelo

Laboratorio de Ingeniería Química I Bombas en Serie y Paralelo – Equipo Didáctico Ing. Ricardo Lama Ramíre! P"D

I.

RESUMEN

En el presente in#orme se estudia el paso del $u%o en un sistema que cons consis iste te de dos dos bomb bombas as las las cual cuales es es esta tará rán n cone conect ctad adas as por por tube tuberí rías as mediante &ál&ulas. Esto se realia con el 'n de conocer el #uncionamiento de bombas simples! en serie y en paralelo. En la práctica práctica se utilia utilia el equipo equipo (rm'eld (rm'eld )*+, SERIES-P SERIES-P(R (R(LLE (LLELL P*PS! P*PS! que está constituido por un sistema de + bombas centrí#ugas! las cuales operan indi&idualmente o con arreglos en serie o paralelo. Para ello se inicia la práctica con las bombas a una &elocidad de /0 RP* y posteriormente posteriormente a 10 RP*. Para cada &elocidad se toman datos de di#erentes caídas de presi2n en el me medi dido dorr de ori' ori'ci cio o y en ca cada da bomb bomba! a! tant tanto o indi indi&i &idu dual alme ment nte e como como conectadas en serie y en paralelo. Luego de realiar los cálculos se obtu&o para la bomba 34 , a /0 RP* e'ciencias entre 5 y ,, 6 mientras que a 10 RP*! entre ,56 y +,6. Para las bombas conectadas en serie a /0 RP* se obtu&o e'ciencias entre ,76 y +8.76! a su &e a 10 RP* se obtu&o e'ciencias entre 9:./6 y /7.86. Por ;ltimo! para las bombas conectadas en paralelo a /0 RP*! la e'ciencia &aría entre 1.+6 y 8./6 a di#erencia que a 10 RP* en donde las e'ciencias $uct;an entre ,1.7 6 y +0.76. Por tanto de la euando la necesidad de operaci2n sea la de tener alta carga a caudal constante es necesario utiliar un sistema en serie! no es necesario que las bombas conectadas en serie sean iguales. Si la demanda en el proceso es la de tener un alto caudal con una carga carga constan constante te ?aunqu ?aunque e no necesa necesaria riamen mente@ te@ se debe debe utili utiliar ar un arreglo en paralelo. El ob% ob%eti&o ti&o de la sigu siguie ient nte e prác prácttica ica es dete deterrminar nar las cur& cur&as as características de un sistema de bombeo operando indi&idualmente! en serie y en paralelo

+

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II.

INTRODUCCIÓN

En los procesos industriales eaudales! >arga Cidráulica y Potencia para la Bomba , a /0 RP*

Cauda$ 'm+*/(

4 'm(

otencia 'dK ori'cio de coe'ciente de descarga

0.024 m

 

d K ori'cio del diámetro de la placa  

R"oK Densidad del agua a +14> d p0

0.610

996.27

 Kg m

K caída de presi2n en la placa per#orada

,1

 

5332.895 N 

3

2

/m

Laboratorio de Ingeniería Química I Bombas en Serie y Paralelo – Equipo Didáctico Ing. Ricardo Lama Ramíre! P"D 0.61 x

2

π x ( 0.024 m )  x

Q=

√

2 x 996.27

4  x 996.27

 Kg m

3

x 5332.895

N  m

2

Kg m

3

3

 m Q v = 9.025E-04 s

II CLCULO DE LA ELOCIDAD EN LA TU"ERGA A LA ENTRADA # SALIDA DE LA "OM"A V =

Qv  A

Donde

 A

#ue obtenido del manual de la bomba y es equi&alente

aK (K Mrea trans&ersal de la bomba en la entrada y salida Qv

 

K >audal

ReemplaandoK 3

 m 9.025E-04 s  m =3.167 V entrada= 2 s 0.000285 m

3

 m 9.025E-04 s  m V salida = =3.167 2 s 0.000285 m

,8

0.000285 m

2

 m 9.025E-04 s

3

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III.

CALCULO DE LA CARBA TOTAL

De la #2rmula para la carga totalK 2

2

V  −V  dp  H =(  2−  1 ) + + 2 1 2×g  Rho× g

Donde N, y N+ #ueron obtenidos del manual del equipoK N+K (ltura de la salida la bomba N,K (ltura de la entrada la bomba

0.011m 0m 29730.888 N 

 

dpK caída de presi2n en la bomba

G+K Gelocidad en la tubería a la salida de la bomba

 

G,K Gelocidad en la tubería a la entrada de la bomba

3.323

m s

3.323

m s

2

/m

ReemplaandoK 2

2

 m  m (3.323  ) −(3.323 ) 2 s s   29730.888  N / m  H =( 0.088 −0 ) m+ +  Kg m m 996.27 3 × 9.81 2 2 × 9.81 2 m s s  H =3.127 m

I;.

CLCULO DE LA OTENCIA UTIL De los datos obtenidos anteriormente se calcula la potencia ;til mediante la siguiente #ormulaK  P= Rho × g ×Q v × H 

 P=996.27

Kg 3

m

× 9.81

m s

2

3

− 4  m × 9.47 × 10

s

× 3.127 m

+0

Laboratorio de Ingeniería Química I Bombas en Serie y Paralelo – Equipo Didáctico Ing. Ricardo Lama Ramíre! P"D  P=27.608 ! 

;.

CALCULO DE LA OTENCIA SUMINISTRADA  P=V × " × cos #

De donde se conoceK GK &olta%e IK >orriente ?obtenido en laboratorio@ cos #

NOTA! El &alor de

cos #

 se considera , ya que en el manual del equipo no

se especi'ca. ReemplaandoK  P=220 V × 1.400 A × 1  P=308.0 ! 

;I.

CALCULO DE LA E2ICIENCIA DE LA "OM"A P$%"& n=  P 'N%R'(A)A

De los datos obtenidos anteriormenteK n=

27.608 308.0

++0 G ,.75 (  ,

 x 100

n =9.0

+,

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 rimera corrida @ara $a bomba en /erie a 6: RM Datos obtenidos en el laboratorioK  P ori'cio  P bomba ,  P bomba +

9.:00 cmCg ,8.:0 cmCg ,:./0 cmCg

9+,.9,8 N*m , +/+/7.50: 3-m+ +97/7.:9: 3-m+

>on las mismas #ormulas usadas anteriormente para las bombas por separadoK

I.

CLCULO DEL CAUDAL

C d × π × d × √ 2 ×Rho ×d p 0 Qv = 4 ×Rho 2

0.61 x

2

π x ( 0.024 m )  x

Q=

√

2 x 997.330

4 x 997.330

 m Qv =0.00087 s

II.

V =

 Kg N  x 4932.928 3 2 m m

Kg m

3

3

CLCULO DE LA ELOCIDAD EN LA TU"ERGA A LA ENTRADA # SALIDA DE LA "OM"A Qv  A

Donde

 A

es el área trans&ersal de la bomba en la entrada y salida

obtenido del manual de la bomba. ReemplaandoK ++

Laboratorio de Ingeniería Química I Bombas en Serie y Paralelo – Equipo Didáctico Ing. Ricardo Lama Ramíre! P"D 3

 m s  m V entrada= = 6.01 2 s 0.000285 m 0.00087

3

 m 0.00087 s  m V salida = =6.01 2 s 0.000285 m

III.

CALCULO DE LA CARBA TOTAL

De la #2rmula para la carga totalK 2

2

2

2

V  −V  dp 1  H 1 =(  2 − 1 ) + + 2 1  Rho × g 2× g V  −V  dp 2  H 2 =(  2 − 1 ) + + 2 1  Rho × g 2× g

Donde dp, y dp+ es la caída de presi2n para la bomba , y + respecti&amente. C, y C+ son las cargas totales para la bomba , y + respecti&amente. 2

 H 1 =( 0.088− 0 ) m +

(3.58  m ) −( 3.58 m )

/m 2

  26264.507  N 

 Kg m  × 9.81 2 997.330 3 m s

+

s

s

 m 2 × 9.81 2 s 2

2

2

=2.774 m

m m ( 3.58  ) −( 3.58  ) s s   23464.737 N / m 2  H 2 =( 0.088− 0 ) m+ + =2.488 m  Kg  m  m × 9.81 2 997.330 2 × 9.81 2 3 m s s

LuegoK Carga tot al= H  1 + H  2 = 2.774 m+ 2.488 m=5.262 m

+9

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I.

CLCULO DE LA OTENCIA UTIL

De los datos obtenidos anteriormente se calcula la potencia ;til mediante la siguiente #ormulaK  P= Rho × g ×Q v × H 

 P=997.330

Kg

3

 m

 m × 9.81 2 × 0.00087 × 5.262 m 3 s m s

 P= 44.668 ! 

.

CALCULO DE LA OTENCIA SUMINISTRADA

 P=V × " × cos #

De donde  " =¿  Es el promedio de las Intensidad de corriente en la bomba , y de la bomba +.  P=220 V × 1.65 A × 1= 363.0 ! 

I.

CALCULO DE LA E2ICIENCIA DE LA "OM"A

P$%"& n=  P 'N%R'(A)A

n=

44.668 363.0

 x 100 =12.3

 rimera corrida @ara $a bomba en @ara$e$o a 6: RM Datos obtenidos en el laboratorioK  P ori'cio

,7.7 cmCg +7

&9&98. N*m ,

Laboratorio de Ingeniería Química I Bombas en Serie y Paralelo – Equipo Didáctico  P bomba ,  P bomba +

Ing. Ricardo Lama Ramíre! P"D 9:58/.8 3-m+ 9798:.+ 3-m+

+1.+ cmCg +5.1 cmCg

>on las mismas #ormulas usadas anteriormente para las bombas por separadoK

I.

CLCULO DEL CAUDAL C d × π × d × √ 2 ×Rho ×d p 0 2

Qv =

4 ×Rho

0.61 x

2

π x ( 0.024 m )  x

Q=

√

2 x 996.820

4 x 996.820

 m Qv =0.0017 s

II.

 Kg N  x 19198.4 2 3 m m

Kg m

3

3

CLCULO DE LA ELOCIDAD EN LA TU"ERGA A LA ENTRADA # SALIDA DE LA "OM"A

V =

Qv  A

Donde

 A

es el área trans&ersal de la bomba en la entrada y salida

obtenido del manual de la bomba. ReemplaandoK 3

 m 0.0017 s m V entrada= = 6.01 2 s 0.000285 m

+5

Laboratorio de Ingeniería Química I Bombas en Serie y Paralelo – Equipo Didáctico Ing. Ricardo Lama Ramíre! P"D 0.0017

V salida =

III.

 m s

3

0.000285 m

2

=6.01

 m s

CALCULO DE LA CARBA TOTAL

De la #2rmula para la carga totalK 2

2

2

2

V  −V  dp 1  H 1 =(  2 − 1 ) + + 2 1  Rho × g 2× g V  −V  dp 2  H 2 =(  2 − 1 ) + + 2 1  Rho × g 2× g

Donde dp, y dp+ es la caída de presi2n para la bomba , y + respecti&amente. C, y C+ son las cargas totales para la bomba , y + respecti&amente.

 H 1 =( 0.088− 0 ) m +

 

37596.9

996.820

 Kg m

 H 2 =( 0.088− 0 ) m+

3

/m2

 × 9.81

/m2

  34397.2 N  996.820

 Kg m

3

× 9.81

 m

m

+

2

s

+

m ( 6.01  ) s

2

2 × 9.81

m ( 6.01  ) s

2

2 × 9.81

2

s

 H 1 + H  2 2

=

3.934 m

+ 3.607 m 2

+/

=3.770 m

2

s

2

= 3.934 m

2

s

m −( 6.01  ) s m

LuegoK Cargatotal =

m −(6.01  ) s m

2

=3.607 m

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I.

CLCULO DE LA OTENCIA UTIL

De los datos obtenidos anteriormente se calcula la potencia ;til mediante la siguiente #ormulaK  P= Rho × g ×Q v × H 

 P=996.820

Kg

 m

3

 m × 9.81 2 × 0.0017 × 3.770 m 3 s m s

 P=63.136 ! 

.

CALCULO DE LA OTENCIA SUMINISTRADA

 P=V × " × cos #

De donde  " =¿  Es la suma de la Intensidad de corriente en la bomba , y de la bomba +.  P=220 V × 3.20 A × 1=704.0 ! 

I.

CALCULO DE LA E2ICIENCIA DE LA "OM"A

P$%"& n=  P 'N%R'(A)A

n=

63.136 704.0

 x 100 =9.0

+:

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+1

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II. BR2ICAS! &. BR2ICA N%&! Carga total vs. Caudal de la bomba 1 , bomba 2 en serie y paralelo a 60 RPM

BRA2ICA N%&! CARBA TOTAL S CAUDAL 6:RM +0.000 ,5.000

>arga total?m@

,0.000 5.000 0.000 0.0009

0.0001

0.00,9

0.00,1

Cauda$'m+*/(

bomba , /0RP*

bomba + /0RP*

bombas paralelo/0RP*

bombas serie /0RP*

,. BR2ICA N%,! Carga total vs. Caudal de la bomba 1 , bomba 2 en serie y paralelo a 80 RPM

BRA2ICA N%,! CARBA TOTAL S CAUDAL 8:RM ,/ ,7 ,+ >arga total?m@

,0 1 / 7 0

0

0

0

Cauda$'m+*/( bomba , 10RP* bombas serie 10RP*

+8

bomba+ 10RP* bombas paralelo 10RP*

0

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+. BR2ICA N%+! "arga total *s. "audal de la bomba ) a 6+  -+ /#

BRA2ICA N%+! CARBA TOTAL H/ CAUDAL ,0.000 1.000 >arga total?m@

/.000 7.000 +.000 9.000EF07

1.000EF07

,.900EF09

Cauda$'m+*/( bomba , /0 RP*

bomba , 10RP*

. BR2ICA N%! "arga total *s. "audal de la bomba ( a 6+ 0 -+ /# BRA2ICA N%.! CARBA TOTAL S CAUDAL 8.00 1.00 :.00

>arga total?m@

/.00 Bomba + a /0 RP* 5.00

Bomba + a 10RP*

7.00 9.00 +.00 0.0009

0.000/

0.0008

>audal?m9-s@

90

0.00,+

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5. BR2ICA N%5! "arga total *s. "audal de las bombas en serie a 6+ 0 -+ /#

BRA2ICA N%5! CARBA TOTAL S CAUDAL ,/.000 ,7.000 ,+.000 >arga total?m@

,0.000 1.000 /.000 7.000 0.0009

0.000/

0.0008

0.00,+

0.00,5

Cauda$'m+*/(

bombas serie /0RP*

bombas serie 10RP*

6. BR2ICA N%6! "arga total *s. "audal de las bombas en  paralelo a 6+ 0 -+ /#

9,

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BRA2ICA N%6! CARBA TOTAL S CAUDAL ,+.000 ,0.000 1.000 /.000

>arga total?m@

7.000 +.000 0.000 0.0000

0.0005

0.00,0

0.00,5

0.00+0

0.00+5

Cauda$'m+*/(

bombas paralelo /0RP*

bombas paralelo 10RP*

7. BR2ICA N%7! /otencia "onsumida *s "audal de la bomba ), bomba ( en serie 0 paralelo a 6+ /#

BRA2ICA N%7! otencia Con/umida H/ Cauda$ 6:RM :50.0 /50.0 550.0

Potencia ?O@

750.0 950.0 +50.0 ,50.0 9.000EF07

1.000EF07

,.900EF09

Cauda$'m+*/(

bomba , /0 RP*

bomba + /0RP*

bombas serie /0RP*

bombas paralelo /0 RP*

9+

,.100EF09

Laboratorio de Ingeniería Química I Bombas en Serie y Paralelo – Equipo Didáctico Ing. Ricardo Lama Ramíre! P"D 8. BR2ICA N%8! /otencia "onsumida *s "audal de la bomba ), bomba ( en serie 0 paralelo a -+ /# BRA2ICA N%8! otencia Con/umida H/ Cauda$ 8:RM /00 500

Potencia ?O@ 700 900 +00 0

0

0

0

0

0

Cauda$'m+*/(

bomba , 10RP*

bomba + 10RP*

bombas serie 10RP*

bombas paralelo 10 RP*

9. BR2ICA N%9! /otencia "onsumida *s. "audal de la Bomba ) a 6+ /# 0 -+ /# BRA2ICA N%9! otencia Con/um ida H/ Cauda$ 950.0 990.0 9,0.0 +80.0 +:0.0  Bomba , a /0 RP* Potencia ?O@ +50.0 +90.0 +,0.0 ,80.0 ,:0.0 ,50.0 0.0009 0.0005

Bomba , a 10 RP*

0.000:

0.0008

>audal ?m9-s@

99

0.00,,

0.00,9

Laboratorio de Ingeniería Química I Bombas en Serie y Paralelo – Equipo Didáctico

&:.

Ing. Ricardo Lama Ramíre! P"D BR2ICA N%&:! /otencia "onsumida *s. "audal de la Bomba ( a 6+ /# 0 -+ /#

BRA2ICA N%&:! otencia Con/umida H/ Cauda$ 790.0 7,0.0 980.0 9:0.0 950.0 bomba + /0RP* Potencia ?O@ 990.0

bomba + 10RP*

9,0.0 +80.0 +:0.0 +50.0 0.0009

0.0005

0.000:

0.0008

0.00,,

0.00,9

>audal ?m9-s@

&&.

BR2ICA N%&&! /otencia "onsumida *s "audal de las Bombas en serie a 6+ /# 0 -+ /#

97

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BRA2ICA N%&&! otencia Con/umida H/ Cauda$

Potencia ?O@

9:0.0 950.0 990.0 9,0.0 +80.0 +:0.0 +50.0 +90.0 0.0009 0.0005 0.000: 0.0008 0.00,, 0.00,9 0.00,5

Cauda$'m+*/( bombas serie /0RP*

&,.

bombas serie 10RP*

BR2ICA N%&,! /otencia "onsumida *s "audal de las Bomba en paralelo a 6+ /# 0 -+ /#

BRA2ICA N%&,! otencia Con/umida H/ Cauda$ :00.0 /50.0 /00.0 550.0

Potencia ?O@

500.0 750.0 700.0 950.0 900.0 0.0000

0.0005

0.00,0

0.00,5

0.00+0

0.00+5

Cauda$'m+*/( bombas paralelo /0RP*

)1.

bombas paralelo 10RP*

BR2ICA N%&+! $&ciencia *s. "audal de la Bomba ), Bomba ( en serie 0 paralelo a 6+ /#

95

Laboratorio de Ingeniería Química I Bombas en Serie y Paralelo – Equipo Didáctico Ing. Ricardo Lama Ramíre! P"D

BRA2ICA N%&+! E=ciencia H/ Cauda$ 6:RM +0.0 ,5.0

E'ciencia ?6@

,0.0 5.0 0.0009

0.0001

0.00,9

0.00,1

cauda$ 'm+*/( bomba , /0 RP* bombas serie /0RP*

&.

bomba + /0 RP* bombas paralelo /0RP*

BR2ICA N%&! $&ciencia *s. "audal de la Bomba ), Bomba ( en serie 0 paralelo a -+ /#

BRA2ICA N%&! E=ciencia H/ Cauda$ 8:RM /0 50 70

E'ciencia ?6@

90 +0 ,0 0 0

0

0

0

0

0

cauda$'m+*/( bomba , 10RP* bombas serie 10RP*

&5.

bomba + 10RP* bombas paralelo 10RP*

BR2ICA N%&5! $&ciencia *s. "audal de la Bomba ) a 6+ 0 -+ /#

9/

Laboratorio de Ingeniería Química I Bombas en Serie y Paralelo – Equipo Didáctico Ing. Ricardo Lama Ramíre! P"D

BRA2ICA N%&5! E=ciencia H/ Cauda$ +5.0 +9.0 +,.0 ,8.0 ,:.0

Bomba , a /0 RP* E'ciencia ?6@ ,5.0

Bomba , a 10 RP*

,9.0 ,,.0 8.0 :.0 0.0009

0.0005

0.000:

0.0008

0.00,,

0.00,9

>audal ?m9-s@

&6.

BR2ICA N%&6! $&ciencia *s. "audal de la Bomba ( a 6+ 0 -+ /#

BRA2ICA N%&6! E=ciencia H/ Cauda$ 90.0 +5.0 +0.0

E'ciencia ?6@ Bomba + a /0 RP*

Bomba + a 10 RP*

,5.0 ,0.0 5.0 0.0009

0.0005

0.000:

0.0008

>audal ?m9-s@

9:

0.00,,

0.00,9

Laboratorio de Ingeniería Química I Bombas en Serie y Paralelo – Equipo Didáctico

&7.

Ing. Ricardo Lama Ramíre! P"D BR2ICA N%&7! $&ciencia *s. "audal de las Bombas en serie a 6+ 0 -+ /#

BRA2ICA N%&7! E=ciencia H/ Cauda$ 50.0 70.0

E'ciencia ?6@ 90.0 +0.0 ,0.0 0.0009 0.0005 0.000: 0.0008 0.00,, 0.00,9 0.00,5

Cauda$'m+*/( bombas serie /0RP*

&8.

bombas serie 10RP*

BR2ICA N%&8! $&ciencia *s. "audal de las Bombas en  paralelo a 6+ 0 -+ /#

91