Este documento describe un experimento realizado con dos bombas centrífugas idénticas conectadas en serie y en paralelo. Se registraron las curvas características de cada configuración y se calcularon valores como la altura útil, potencia útil, potencia del eje y rendimiento. Los resultados muestran que cuando las bombas están conectadas en paralelo se obtiene un mayor caudal para la misma potencia del eje, mientras que en serie la altura aumenta pero el caudal disminuye.

1. Universidaddel BíoBío
Departamentode
IngenieríaMecánica
Laboratorio N°3:
Ensayo Asociación de
Bombas
Nombre: Ignacio Villagrán Fritz
Nombre Profesor: Germán Mendoza
Nombre ayudante: Aníbal Bustos
Fecha: 02 de Noviembre del 2016
Sección: Miércoles 17:10 – 18:30

2. Introducción
Se disponede dos bombas centrífugas idénticas. Conectadas entre sí por
medio de un sistema de tubería, Los grifos de cierre incorporados permiten la
operación de las bombas en serie y en paralelo. Los manómetros indican la
presión correspondienteen todos los puntos importantes del sistema de
tubería. En conjunción con un dispositivo de medición de caudal volumétrico,
se pueden registrar las curvas características delas bombas.
La instalación casi no requiere mantenimiento. Gracias a la robusta
estructura, al igual que a los instrumentos de medición perfectamente
visibles y al material didáctico previamente preparado. La instalación es ideal
para su aplicación en las clases como equipo de demostración y para la
realización de experimentos por parte de los estudiantes.
Por lo tanto, dependiendo el requerimiento y las necesidades del fluido que
se quiere transportar es posible realizar conexiones en serie o paralelo de
bombas centrifugas para así de esta manera aumentan la presión o el caudal
de salida, sin embargo es necesario un conocimiento solido de este tipo de
conexiones para aminorar los costos que esto implica y aumentar su
producción.

3. Objetivos
 Manejar en forma prácticalos conceptos relacionados con el
funcionamiento de una motobomba centrifuga.
 Elaborar las curvas características dela bomba 1, bomba 2, arreglo de
bombas en serie y en paralelo.
 Analizar los cambios del caudal v/s altura (grafica).
 Analizar los cambios del caudal v/s la eficiencia (grafica)
Marco teórico
La bomba como concepto
Se entiende por bomba centrifuga, como una máquina hidráulica que
transforma la energía mecánica de un impulsor en energía cinética o de
presión de un fluido incompresible.
Parauna bomba centrífuga movida a una velocidad de giro constante, laaltura
H, la potencia P, (y por lo tanto el rendimiento), así como el NPSH, son
funciones del caudal. La relación entre estos diferentes valores serepresenta
mediante las curvas características.
En una bomba centrifuga el fluido sigue una trayectoria perpendicular al eje
del rodete impulsor. Estas son utilizadas para el transportedeagua, puede ser
petróleo o incluso productos petroquímicos, etc.
Siesta bomba está a una velocidadconstante,sualtura,potencia, NPSH,serán
funciones del caudal. Donde la relación entre estos valores se representa
mediante las curvas características.

4. Funcionamiento
EI funcionamiento de las bombas centrifugas se basa en el principio del flujo.
Un medio de bombeo (agua) se pone en movimiento por medio del
accionamiento de una rueda de paletas (1), con paletas curvadas, que gira
dentro de una carcasa de forma helicoidal (2). El agua se acelera debido a la
fuerzacentrífuga y sedirigea la tubería bajo presión(3).EI agua asíproyectada
produceuna sobrepresión negativa (depresión) en la boquilla de absorción (4)
y el agua fluye a través de la tubería de absorción conectada. Según la
naturaleza de la presión diferencial que se debe vencer, se emplean bombas
centrifugas de una o de varias etapas. Las bombas centrífugas generan un
caudal volumétrico uniforme, sin golpes de presión, por lo tanto, son las más
empleadas para el bombeo de fluidos.
Equipo a trabajar:
Para la realización de esta experiencia usamos una máquina que contaba con
2 bombas centrifugas de iguales características$ un tanque para el
almacenamiento de agua una caja de voltímetro y amperímetro para cada
bomba. Adicionalmente usamos un balde graduado y un cronómetro para
calcular el caudal. En la Figura.1 seobserva un arreglo similar al utilizado en el
laboratorio

5. Fig.1: Bomba Serie-Paralelo
Formulas a utilizar
Altura útil:
𝐻 𝑢𝑡𝑖𝑙 =
𝑃𝑠 − 𝑃𝑒
𝛾 𝐹
Potenciaútil que recibe el fluido:
𝑁𝑓 = 𝛾 𝐹 ∗ 𝑄 ∗ 𝐻 𝑢𝑡𝑖𝑙
Potenciadel eje:
𝑃𝑒𝑗𝑒 = 𝑃𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 = 𝑉 ∗ 𝐼
Rendimientototal:
𝜂 𝑇 =
𝑁𝑓
𝑃𝑒𝑗𝑒
𝛾 𝐹 = 9800 [
𝑁
𝑚3
]

6. Procedimiento
Tabla de mediciones
Datos obtenidos mediante el softwareLabVIEW
Mediciónenserie con 1500 y 2000 [RPM]
Datos n[RPM] Pamd[Bar] Pdes1[Bar] Pdes2[Bar] T[Nm] Q[Lt/min] Ht[m] Nh[W]
1 1500 -0,02 0,47 2,42 0,23 12,32 25,07 50,48
2 1500 -0,07 0,36 2,20 0,28 24,42 23,34 93,18
3 1500 -0,10 0,27 2,03 0,30 31,50 21,92 112,90
4 1500 -0,15 0,16 1,83 0,31 38,24 20,34 127,20
5 1500 -0,23 -0,05 1,41 0,32 49,25 16,96 136,55
6 1500 -0,27 -0,14 1,24 0,32 51,79 15,65 132,55
7 1500 -0,32 -0,26 1,00 0,31 57,46 13,66 128,38
8 1500 -0,34 -0,32 0,86 0,31 59,69 12,57 122,71
9 1500 -0,36 -0,36 0,75 0,32 61,35 11,63 116,66
10 1500 -0,37 -0,39 0,51 0,31 61,72 9,32 94,08
Datos n[RPM] Padm[Bar] Pdes1[Bar] Pdes2[Bar] T[Nm] Q[Lt/min] Ht[m] Nh[W]
1 2000 -0,03 0,83 2,69 0,34 17,73 27,96 81,06
2 2000 -0,06 0,76 2,50 0,37 25,17 26,36 108,51
3 2000 -0,09 0,70 2,48 0,43 29,88 26,38 128,90
4 2000 -0,13 0,61 2,30 0,41 35,80 24,99 146,30
5 2000 -0,18 0,47 2,05 0,44 42,95 22,93 161,04
6 2000 -0,19 0,45 1,99 0,45 44,07 22,50 162,08
7 2000 -0,23 0,34 1,79 0,47 48,51 20,82 165,10

7. 8 2000 -0,25 0,29 1,68 0,51 51,83 19,94 168,99
9 2000 -0,28 0,22 1,55 0,49 53,71 18,95 166,39
10 2000 -0,31 0,15 1,42 0,48 56,50 17,92 165,58
Medición en paralelo con 1500 y 2000 [RPM]
Datos n[RPM] Padm[Bar] Pdes1[Bar] Pdes2[Bar] T[Nm] Q[Lt/min] Ht[m] Nh[W]
1 2000 -0,00 0,93 1,89 0,24 8,99 19,51 28,71
2 2000 -0,00 0,93 1,67 0,23 13,76 17,23 38,76
3 2000 -0,00 0,93 1,76 0,24 19,61 18,22 58,40
4 2000 -0,00 0,93 1,86 0,25 26,28 19,24 82,66
5 2000 -0,00 0,93 1,75 0,24 36,41 18,17 108,14
6 2000 -0,00 0,93 1,64 0,26 45,21 17,08 126,20
7 2000 -0,00 0,93 1,51 0,23 52,55 15,77 135,50
8 2000 -0,00 0,93 1,40 0,24 58,05 14,66 139,10
9 2000 -0,00 0,93 1,31 0,23 61,94 13,82 139,93
10 2000 -0,00 0,92 1,24 0,26 66,35 13,06 141,69
Datos n[RPM] Padm[Bar] Pdes1[Bar] Pdes2[Bar] T[Nm] Q[Lt/min] Ht[m] Nh[W]
1 1500 -0,00 0,53 2,00 0,17 5,80 20,63 19,51
2 1500 -0,00 0,53 1,95 0,17 18,03 20,09 59,27
3 1500 -0,00 0,53 1,88 0,17 26,09 19,43 82,90
4 1500 -0,01 0,53 1,80 0,17 34,32 18,64 104,49
5 1500 -0,00 0,53 1,69 0,16 42,15 17,53 120,77
6 1500 -0,00 0,53 1,60 0,17 47,85 16,66 130,33
7 1500 -0,00 0,53 1,53 0,17 52,39 15,94 136,52

8. 8 1500 -0,00 0,53 1,43 0,16 57,14 14,97 139,89
9 1500 -0,00 0,53 1,23 0,17 65,72 12,96 139,31
10 1500 -0,02 0,44 0,84 0,20 87,27 9,31 132,76
Ejemplos de cálculo
1. Medición 1 de bombas en serie a 1500[RPM]
Datos n[RPM] Pamd[Bar] Pdes1[Bar] Pdes2[Bar] T[Nm] Q[Lt/min] Ht[m] Nh[W]
1 1500 -0,02 0,47 2,42 0,23 12,32 25,07 50,48
Pe=-0,02 [Bar]=-200[kg/m2
]
Ps=2,42[Bar]=24200[Kg/m2
]
Q=12,32 [Lt/min]=2,05*10-4
[m3
/s]
Aplicando la ecuación de Bernoulli se obtiene la altura útil
𝐻 𝑢𝑡𝑖𝑙 =
𝑃𝑠 − 𝑃𝑒
𝛾𝑓
+ 𝑍𝑠 − 𝑍𝑒 +
𝑉𝑠
2
− 𝑉𝑒
2
𝛾𝑓
Los términos 𝑍𝑠 − 𝑍𝑒 +
𝑉𝑠
2−𝑉𝑒
2
𝛾 𝑓
Se desprecian porque sus valores al ser muy pequeños frente a las
alturas de presión. Por lo que la expresión se reduce a:
𝐻 𝑢𝑡𝑖𝑙 =
𝑃𝑠 − 𝑃𝑒
𝛾𝑓
=
24200− (−200)
1000
= 24,4[𝑚]
Potencia útil que recibe el fluido

9. 𝑁ℎ = 𝛾𝑓 ∗ 𝑔 ∗ 𝑄 ∗ 𝐻 𝑢𝑡𝑖𝑙 = 49,01[𝑊]
Potencia del eje
𝑁 𝑚 = 𝑉 ∗ 𝐼 = 202[𝑊]
Luego el rendimiento total es:
𝜂 𝑡 =
𝑁ℎ
𝑁 𝑚
∗ 100 =
49,01
202
∗ 100 = 24,26%
Tablas de Resultados
EN SERIE:
Bombas en seriea 1500 RPM
Datos Hútil [m] Q[m3
/s] Nh[W] Neje[W] nt%
1 25,07 0,00021 50,48 202,00 24,98
2 23,34 0,00041 93,18 202,00 46,10
3 21,92 0,00053 112,9 202,00 55,84
4 20,34 0,00064 127,2 202,00 62,90
5 16,96 0,00082 136,55 202,00 67,55
6 15,65 0,00086 132,55 202,00 65,55
7 13,66 0,00096 128,38 202,00 63,48
8 12,57 0,00100 122,71 202,00 60,68
9 17,1 0,00102 116,66 202,00 57,70
10 14,5 0,00103 94,08 202,00 46,52

10. Bombas en seriea 2000 RPM
Datos Hútil [m] Q[m3
/s] Nh[W] Neje[W] nt%
1 27,96 0,00030 81,06 202,00 40,09
2 26,36 0,00042 108,51 202,00 53,66
3 26,38 0,00050 128,9 202,00 63,75
4 24,99 0,00060 146,3 202,00 72,35
5 22,93 0,00072 161,04 202,00 79,65
6 22,5 0,00073 162,08 202,00 80,19
7 20,82 0,00081 165,1 202,00 81,68
8 19,94 0,00086 168,99 202,00 83,58
9 18,95 0,00090 166,39 202,00 82,31
10 17,92 0,00094 165,58 202,00 81,88
EN PARALELO:
Bombas en paralelo a 1500 RPM
Datos Hútil [m] Q[m3
/s] Nh[W] Neje[W] nt%
1 20,63 0,00010 19,55 202,00 9,68
2 20,09 0,00030 59,17 202,00 29,29
3 19,43 0,00043 82,81 202,00 41,00
4 18,64 0,00057 104,51 202,00 51,74
5 17,53 0,00070 120,71 202,00 59,76

11. 6 16,66 0,00080 130,23 202,00 64,47
7 15,94 0,00087 136,43 202,00 67,54
8 14,97 0,00095 139,74 202,00 69,18
9 12,96 0,00110 139,14 202,00 68,88
10 9,31 0,00145 132,73 202,00 65,71
Bombas en paralelo a 2000 RPM
Datos Hútil [m] Q[m3
/s] Nh[W] Neje[W] nt%
1 19,51 0,00015 28,65 202,00 14,18
2 17,23 0,00023 38,73 202,00 19,17
3 18,22 0,00033 58,37 202,00 28,90
4 19,24 0,00044 82,60 202,00 40,89
5 18,17 0,00061 108,08 202,00 53,50
6 17,08 0,00075 126,15 202,00 62,45
7 15,77 0,00088 135,38 202,00 67,02
8 14,66 0,00097 139,03 202,00 68,83
9 13,82 0,00103 139,84 202,00 69,23
10 13,06 0,00111 141,56 202,00 70,08

12. Resultados gráficos
 Bomba en serie a 1500 y 2000 RPM
Comparación de Altura útil versus Caudal para bombas en serie a 1500 y 2000 RPM
Comparación del Rendimiento total versus el Caudal para bombas en serie a 1500 y 2000 RPM
0
5
10
15
20
25
30
0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012
Hutil(m)
Caudal (m3/s)
Altura útil v/s Caudal
H 1500RPM
H 2000RPM
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012
nt%
Caudal (m3/s)
Rendimiento total v/s Caudal
nt 1500RPM
nt 2000RPM

13.  Bomba en paralelo a 1500 y 2000 RPM
Comparación de Altura útil vs Caudal para bombas en paralelo a 1500 y 2000 RPM
Comparación del Rendimiento total versus el Caudal para las bombas en paralelo a 1500 y 2000 RPM
0
5
10
15
20
25
0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016
Hutil(m)
Caudal (m3/s)
Altura útil v/s Caudal
H 1500RPM
H 2000RPM
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012
nt%
Caudal (m3/s)
Rendimiento total v/s Caudal
nt 1500RPM
nt 2000RPM

14. Conclusión
A partir de los datos obtenidos y del análisis de resultados se concluye lo
siguiente:
Algunos puntos aprendidos:
 El sistema centrifugo presenta bastantes ventajas con respecto a otros
tipos de bombeo ya que tienen un tamaño reducido, pueden ser
relativamente silencioso y de un fácil accionamiento con cualquier tipo
de motor.
 Esta práctica de laboratorio nos da una breve introducción al manejo y
selección de bombas centrifugas, y su aplicación al nivel industrial, ya
que utilizando la teoría y las ecuaciones dadas se calcularon todas
nuestras gráficas.
Los datosobtenidosa lo largo de la experiencia no son los más precisos
debido al software y los equiposutilizados, produciéndose que las
revolucionespor minuto no siempre fueran lasprecisas, que el flujo
variara y no fuera el exacto y que se generaran turbulenciasalinterior de
las cañeríasdebido a que el caudalno es unidireccional, lo cualgenera
mayorespérdidasde carga y baja elrendimiento de la bomba.
En cuanto a la conexión en serie y en paralelo, se comprobó
experimentalmente que las bombasson más eficientes colocadasen
paralelo, ya que el caudalaumenta casi al doble, logrando transportar
más fluido en menostiempo. Por otra parte, la conexión en serie entrega
una altura de elevación del fluido mucho mayor a la que entrega una
conexión en paralelo.
Un sistema hidráulico con caudales produce diferencias de presión, las
cuales a su vez podrían provocar cavitación, esdecir, el rendimiento de la
bombacaeríadrásticamente,deteriorándoseellatambién.Porlo anterior,
se debe considerar este factor y tener precaución en la construcción de
estos sistemas.

15. En conclusión dados las diferentes corridas en los arreglos seriey paralelo
obteniendo las diferentes tablas y graficas podemos concluir que el
arreglo en serie es de gran utilidad para obtener una mayor cabeza de
presión es decir si queremos transportar nuestro fluido a mayor altura
teniendo como consecuencia perdidas de caudal y en cuanto a la conexión
en paralelo es ideal para el aumento del caudal dando una muy buena
eficiencia a nuestro sistema pero perdiendo cabeza de presión