ESTUDIO Y PATRONAMIENTO DE VERTEDEROS

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA ELCTRICA, ELECTRNICA Y SISTEMAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICA ELCTRICA

INFORME DE LABORATORIO:

BOMBAS Y SU ISNTALACION EN SERIE Y PARALELO

CURSO : LABORATORIO DE MECANICA II

Presentado por : CUSI QUENTA YUES ANTONY

Cdigo : 083813

BOMBA HIDRULICA

Mquina que transforma laenerga(generalmente energa mecnica) con la que es accionada en energa hidrulica del fluido incompresible que mueve. El fluido puede ser lquido, o una mezcla de lquidos y slidos como el hormign antes de fraguar o la pasta de papel.HISTORIADesde hace milenios el hombre aprendi a abastecerse de agua mediante mecanismos para transferirla de un lugar a otro. Ejemplos de estas mquinas primitivas son la noria movida por accionamiento humano o traccin animal y el malacate, empleados por las antiguas culturas egipcias y babilnicas.Arqumedesdescribi en elsiglo IIIantes de nuestra era lo que hoy se conoce como tornillo de Arqumedes, aunque este sistema haba sido utilizado anteriormente por Senaquerib, rey deAsiriaen elsiglo VIIa.n.e. En elsiglo XII,Al-Jazaridescribi e ilustr diferentes tipos de bombas, incluyendo bombas reversibles, bombas de doble accin, bombas de vaco, bombas de agua y bombas de desplazamiento positivo.FUNCIONAMIENTOEl movimiento del agua y otros lquidos y gases se hace creando una diferencia de presin entre dos puntos por succin, compresin, vaco, empuje y otros medios. El accionamiento de las bombas puede ser con energa humana (bomba manual), humana o animal (noria), animal (malacate), motor elctrico (turbina y otras), elica (molino de viento), o incluso con la energa de una corriente de agua (ariete, molino de agua).CLASIFICACINPara una clasificacin de los diferentes tipos de bombas hidrulicas, se deben conocer los trminos ms importantes para evaluar sus mritos, ellos son: Amplitud de presin: Son los lmites mximos de presin con los cuales una bomba puede funcionar adecuadamente. Las unidades ms usadas son kg/cm2 o lb/plg2. Volumen: Es la cantidad de fluido que una bomba puede entregar a la presin de operacin. Las unidades son L/min o gal/min. Amplitud de la velocidad: Se constituyen en los lmites mximo y mnimo en los cuales las condiciones a la entrada y soporte de la carga permitirn a la bomba funcionar satisfactoriamente. La unidad empleada es r.p.m. Eficiencia mecnica: Se puede determinar mediante la relacin entre el caballaje terico a la entrada, necesario para un volumen especfico en una presin especfica y el caballaje real a la entrada necesario para el volumen especfico a la presin especfica. Eficiencia volumtrica: Se puede determinar mediante la relacin entre el volumen terico de salida a 0 lb/plg2 (kg/cm2) y el volumen real a cualquier presin asignada. Eficiencia total: Se puede determinar mediante el producto entre la eficiencia mecnica y la eficiencia volumtrica

TIPOS DE BOMBAS HIDRULICASExiste una ambigedad en la utilizacin del trmino bomba, ya que generalmente es utilizado para referirse a las mquinas de fluido que transfieren energa, o bombean fluidos incompresibles, y por lo tanto no alteran la densidad de su fluido de trabajo, a diferencia de otras mquinas como lo son los compresores, cuyo campo de aplicacin es la neumtica y no la hidrulica.Pero tambin es comn encontrar el trmino bomba para referirse a mquinas que bombean otro tipo de fluidos, as como lo son las bombas de vaco o las bombas de aire.Para la clasificacin de las bombas existen dos criterios:Segn el principio de funcionamiento:BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO O VOLUMTRICASEn ellas que el principio de funcionamiento est basado en la hidrosttica, de modo que el aumento de presin se realiza por el empuje de las paredes de las cmaras que varan su volumen. En este tipo de bombas, en cada ciclo el rgano propulsor genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, por lo que tambin se denominan:BOMBAS VOLUMTRICASEn caso de poder variar el volumen mximo de la cilindrada se habla de bombas de volumen variable. Si ese volumen no se puede variar, entonces se dice que la bomba es de volumen fijo. A su vez este tipo de bombas pueden subdividirse en:

BOMBAS DE MBOLO ALTERNATIVOEn ellas que existe uno o varios compartimentos fijos, pero de volumen variable, por la accin de un mbolo o de una membrana. En estas mquinas, el movimiento del fluido es discontinuo y los procesos de carga y descarga se realizan por vlvulas que abren y cierran alternativamente. Su rgano fundamental es un mbolo o pistn que se desplaza alternativamente dentro de un cilindro. Algunos ejemplos de este tipo de bombas son la bomba alternativa de pistn, la bomba rotativa de pistones o la bomba pistones de accionamiento axial. En lasbombas de simple efectouna vlvula se abre para que penetre el agua en la cavidad que va dejando el pistn en su ascenso y luego se cierra cuando el pistn desciende para que sta no regrese, abrindose otra vlvula para que salga el lquido hacia el lugar deseado. En las bombas de doble efectola disposicin de las vlvulas permite que se absorba y se impele lquido tanto en el movimiento de subida como en el de bajada del pistn. Las bombas ms simples son muy utilizadas en viviendas que no cuentan con energa elctrica, pero otros modelos ms complejos de varios pistones alternativos sirven para diferentes usos tcnicos.

BOMBAS VOLUMTRICAS ROTATIVAS O ROTOESTTICAS

En stas una masa fluida es confinada en uno o varios compartimentos que se desplazan desde la zona de entrada (de baja presin) hasta la zona de salida (de alta presin) de la mquina. Algunos ejemplos de este tipo de mquinas son labomba de paletas, la bomba de lbulos, la bomba de engranajes, la bomba de tornillo o la bomba peristltica.

BOMBAS ROTODINMICASSu principio de funcionamiento est basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre la mquina y el fluido, aplicando la hidrodinmica. En este tipo de bombas hay uno o varios rodetes con labes que giran generando un campo de presiones en el fluido. En este tipo de mquinas el flujo del fluido es continuo. Poseen un eje rotor dotado de paletas permanentemente en contacto con el lquido. Al girar, las paletas golpean al lquido proporcionndole una presin hacindolo salir de la bomba. Estas bombas estn selladas, pues si penetra el aire no funcionan. Para ello la tubera debe disponer de una vlvula de no retorno que hace que siempre permanezca agua dentro de la centrfuga y la tubera de extraccin. Son las turbinas ms comunes para uso domstico, agrcola o industrial en lugares con energa elctrica.Estas turbomquinas hidrulicas generadoras pueden subdividirse en: Radiales o centrfugas, cuando el movimiento del fluido sigue una trayectoria perpendicular al eje del rodete impulsor. Axiales, cuando el fluido pasa por los canales de los labes siguiendo una trayectoria contenida en un cilindro. Diagonales o helicocentrfugas, cuando la trayectoria del fluido se realiza en otra direccin entre las anteriores, es decir, en un cono coaxial con el eje del rodete.Segn el tipo de accionamientoELECTROBOMBASGenricamente, son aquellas accionadas por un motor elctrico, para distinguirlas de las motobombas, habitualmente accionadas por motores de explosinBOMBAS NEUMTICASSon bombas de desplazamiento positivo en las que la energa de entrada es neumtica, normalmente a partir de aire comprimido.BOMBAS DE ACCIONAMIENTO HIDRULICOComo la bomba de ariete o la noria.BOMBAS MANUALESUn tipo de bomba manual es la bomba de balancn.BOMBA VERTICAL Y HORIZONTALEl eje de rotacin de una bomba puede ser horizontal o vertical, (rara vez inclinado). De esta disposicin se derivan diferencias estructurales en la construccin de la bomba que a veces son importantes, por lo que tambin las aplicaciones de los dos tipos de construccin suelen ser, a menudo, distintas y bien definidas.BOMBAS HORIZONTALESLa disposicin del eje de giro horizontal presupone que la bomba y el motor se hallan a la misma altura. ste tipo de bombas se utiliza para funcionamiento en seco, exterior al lquido bombeado que llega a la bomba por medio de una tubera de aspiracin.LAS BOMBAS CENTRFUGAS sin embargo, no deben rodar en seco, ya que necesitan del lquido bombeado como lubricante entre aros rozantes e impulsor, y entre empaquetadura y eje. Como no son autoaspirantes requieren, antes de su puesta en marcha, el estar cebadas; esto no es fcil de conseguir si la bomba no trabaja en carga, estando por encima del nivel del lquido, que es el caso ms corriente con bombas horizontales, siendo a menudo necesarias las vlvulas de pie, (aspiracin), y los distintos sistemas de cebado.Como ventajas especficas se puede decir que las bombas horizontales, (excepto para grandes tamaos), son de construccin ms barata que las verticales y, especialmente, su mantenimiento y conservacin es mucho ms sencillo y econmico; el desmontaje de la bomba se suele hacer sin necesidad de mover el motor y al igual que en las de cmara partida, sin tocar siquiera las conexiones de aspiracin e impulsin.BOMBAS VERTICALESLas bombas con eje de giro en posicin vertical tienen, casi siempre, el motor a un nivel superior al de la bomba, por lo que es posible, al contrario que en las horizontales, que la bomba trabaje rodeada por el lquido a bombear, estando, sin embargo, el motor por encima de ste.BOMBAS VERTICALES DE FUNCIONAMIENTO EN SECOEn las bombas verticales no sumergidas, el motor puede estar inmediatamente sobre la bomba, o muy por encima de sta. El elevarlo responde a la necesidad de protegerlo de una posible inundacin o para hacerlo ms accesible si, por ejemplo, la bomba trabaja en un pozo. El eje alargado puede ser rgido o flexible por medio de juntas universales, lo que simplifica el siempre difcil problema del alineamiento. Se emplean muy a menudo las mismas bombas horizontales modificadas nicamente en sus cojinetes. La aspiracin es lateral, (horizontal); en las bombas grandes, frecuentemente, es por abajo, aunque a veces se transforma en lateral mediante un simple codo.La ventaja de las bombas verticales, es que requieren muy poco espacio horizontal que las hace insustituibles en barcos, pozos, etc.; sin embargo se necesita un espacio vertical superior suficiente para permitir su cmodo montaje y desmontaje. Para bombas de gran caudal, la construccin vertical resulta en general ms barata que la horizontal. Las bombas verticales se emplean normalmente en aplicaciones marinas, para aguas sucias, drenajes, irrigacin, circulacin de condensadores.BOMBAS VERTICALES SUMERGIDASEl funcionamiento sumergido de las bombas centrfugas elimina el inconveniente del cebado, por lo que el impulsor se halla continuamente, an parado, rodeado por el lquido a impulsar y, por lo tanto, la bomba est en disposicin de funcionar en cualquier momento. El control de la unidad requiere nicamente la puesta en marcha del motor de accionamiento, sin necesidad de dispositivos adicionales de cebado previo. La aspiracin, que es siempre por abajo, se hace a una cierta profundidad con respecto al nivel libre del lquido. Si esta profundidad es menor de lo debido, 2 3 veces el dimetro del orificio de aspiracin, se pueden crear en la superficie vrtices o remolinos por cuyo centro se introduce aire en la bomba, con la consiguiente prdida de caudal y deficiente funcionamiento.El eje del que van provistas estas bombas, va guiado normalmente por cojinetes de friccin separados a intervalos regulares (de 1,5 a 3 metros) y lubricados por aceite, grasa, o el mismo lquido bombeado; en este ltimo caso, el eje se suele disponer en el interior de la tubera de impulsin vertical, cerca del motor, en que sta se desva horizontalmente mediante un codo adecuado. En los casos de lubricacin por grasa o aceite, el eje va dentro de un tubo portador de los cojinetes, siendo este conjunto, a su vez, exterior o interior a la tubera de impulsin.La otra solucin tiene la ventaja de requerir un menor espacio, siendo en ambos casos innecesaria la empaquetadura, lo que constituye tambin una circunstancia muy favorable, dados los inconvenientes que sta lleva a veces consigo.Las bombas sumergidas tienen la ventaja de ocupar un espacio horizontal mnimo, slo el necesario para acomodar el motor vertical y la impulsin, siendo incluso sta a veces subterrnea. Las ventajas hidrulicas son evidentes al desaparecer todos los problemas de aspiracin que constituyen el principal inconveniente en el funcionamiento de lasbombas centrfugas. Desde un punto de vista mecnico, esta disposicin presenta grandes inconvenientes con respecto a la horizontal. Las bombas son inicialmente ms caras y su mantenimiento mucho ms elevado, ya que cualquier reparacin exige el desmontaje de la bomba para izarla a la superficie. El eje alargado, somete a los cojinetes a un trabajo duro que sobre todo, si estn lubricados por agua o lquidos sin grandes propiedades lubricantes, hace que su vida sea corta e imprevisible.Los tipos ms importantes de bombas verticales sumergidas son las bombas de turbinas verticales o de pozo profundo, las bombas de hlice y las bombas de voluta sumergidas.

CURVA CARACTERSTICA DE LA BOMBA

El caudal a transportar depende de la presin generada por la bomba dentro del sistema. Si la presin de bombeo requerida es alta, entonces el caudal ser bajo y viceversa. Estas correlaciones se representan en la curva caracterstica de la bomba (Figura XIV.3), donde la cabeza dinmica total (HE) es graficada versus el caudal dado liberado (Q).

HE

Q

USO EN LABORATORIO: BOMBA PKm 60

BOMBA PKm 60

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

La serie PK est constituida por ELECTROBOMBAS PERIFERICAS, as llamadas porque en la periferia del rodete han sido aplicadas numerosas aspas radiales, que se encargan de ceder energa al fluido bombeado. El apropiado perfil de las aspas confiere al fluido en entrada a la bomba un movimiento veloz de recirculacin radial entre las aspas del rodete y la doble ranura situada a ambos lados de ste en el cuerpo bomba. Puesto que cada una de las numerosas aspas contribuye a ceder energa, la presin del fluido aumenta gradualmente, durante su recorrido desde la boca de aspiracin a la de impulsin, asegurando por otra parte un flujo regular sin ser intermitente y, por otra parte, elevadas presiones y curvas particularmente inclinadas. La tipologa constructiva, relativamente sencilla de las bombas de la serie PK, exige, sin embargo, una ejecucin mecnica particularmente esmerada.

EMPLEOS E INSTALACIONES

Se aconsejan para bombear agua limpia que no contenga partculas abrasivas y/o lquidos qumicamente agresivos para los materiales que constituyen la bomba.

GRACIAS A SU FIABILIDAD, SENCILLEZ DE EMPLEO Y ECONOMIA, SON PARTICULARMENTE APTAS PARA EL EMPLEO DOMESTICO Y ESPECIALMENTE PARA LA DISTRIBUCION AUTOMATICA DEL AGUA ACOPLADAS A PEQUEOS EQUIPOS HIDRONEUMATICOS, PARA RIEGOS DE HUERTAS Y JARDINES, PARA INCREMENTAR LA INSUFICIENTE PRESION DE LA RED DE ACUEDUCTOS.

PRESTACIONES

La gran variedad de bombas que constituye la serie PK, satisface las diferentes exigencias de empleo respetando las caractersticas comunes de: elevadas presiones en relacin a las potencias solicitadas. curvas de funcionamiento estables, es decir, caracterizadas por pequeas variaciones del caudal suministrado frente a considerables variaciones de la presin solicitada. elevada tolerancia en presencia de aire mezclado con el fluido bombeado.- Tolerancia de las curvas segn ISO 2548.

CARACTERISTICAS DE CONSTRUCCION

CUERPO BOMBA en hierro fundido, con bocas de aspiracin e impulsin roscadas gas UNI ISO 228/1.

SOPORTE MOTOR en aluminio con laminilla de ajuste frontal en latn (patentado) que reduce las dificultades de arranque causadas por el bloqueo del rodete tras largos perodos de inactividad.

RODETE EN LATON, del tipo aspas perifricas radiales, flotante respecto al eje. EJE MOTOR en acero inoxidable AISI 316 (AISI 416 hasta 0.75 kW).

SELLO MECANICO en cermica y grafito.

MOTOR ELECTRICO: las bombas estn acopladas directamente a un motor elctrico PEDROLLO expresamente dimensionado, de tipo asincrnico con elevado rendimiento, silencioso, cerrado, con ventilacin externa, de forma constructiva "IM B3", apto para servicio continuo. AISLAMIENTO clase F (B hasta a 0.75 kW).El protector trmico (salvamotor) est incorporado en los motores monofsicos.Los motores trifsicos deben estar protegidos con un salvamotor exterior adecuado, por lo que se preve una conexin conforme a las normas vigentes.

PROTECCION IP 44.

EJECUCION Y NORMAS DE SEGURIDAD segn EN60 335-1 (IEC 335-1, CEI 61-150) EN 60034-1 (IEC 34-1, CEI 2-3).

CURVAS CARACTERISTICAS DE LA BOMBA PKm 60

IMPLEMENTACION DE BOMBAS EN SERIE Y PARALELO

BOMBAS EN SERIE

Para aumentar la altura dinmica total (HE) se utilizan dos o ms bombas trabajando en serie, las cuales pueden ser diferentes, pero lo usual es que sean iguales. Si se tiene un sistema con dos bombas 1 y 2 en serie, la succin de la bomba 2 se alimenta con la descarga de la bomba 1 (Figura XIV.4).

Cuando los impulsores de las bombas 1 y 2 se encuentran dentro de la misma carcaza, se tiene entonces una bomba de dos etapas, donde la etapa 2 se alimenta de la descarga de la 1. As, se tiene un sistema que puede trabajar con una mayor presin.

El sistema de bombas en serie se utiliza generalmente en pozos profundos, en los cuales la bomba es de varias etapas (usualmente entre 6 y 10).

Es de anotar que el caudal permanece constante mientras que la presin de descarga aumenta y por lo tanto, tambin la altura dinmica total. La Figura XIV.5 representa las curvas caractersticas de dos bombas idnticas operando en serie, donde:

HE HE1

HE2

Donde:HE1 y HE2 son respectivamente, las alturas dinmicas totales de las bombas 1 y 2.

BOMBAS EN PARALELO

Para el abastecimiento remocin de grandes flujos volumtricos de agua, el tipo ms comn de estacin de bombeo consiste en un sistema de bombas operando en paralelo (

Figura XIV.6). El sistema en paralelo mantiene constante la presin de bombeo pero aumenta el caudal.

BOMBAS

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La Figura XIV.7 muestra que puede ser descargado un mayor caudal (Q) con una misma altura dinmica total (HE), si el sistema funciona en paralelo.

Por lo tanto:

QTotal

Q1 Q2

Q1Q2

Q

POTENCIA DE LA BOMBA

La potencia total de la bomba para una eficiencia dada, resulta del caudal y de la altura dinmica total para el lquido transportado:

PQHE B

102 B

Donde:PB: Potencia requerida por la bomba, KW. : Peso especfico del lquido transportado, Kg/m3.Q: Caudal, m3/s.HE: Altura dinmica total, m.B: Eficiencia de la bomba (decimal).