LEONARDO DA VINCI

I

Conceptos bsicos:Bomba:Mquina para desplazar lquidos. Transforma (energa mecnica) y provee de energa hidrulica al fluido. Se basa en la forma ms econmica de transportar fluidos: Tuberas. Bombea al fluido de un punto bajo a otro alto.

Clasificacion:

Bombas centrifugas

Beneficios de una bomba centrifuga:Los mecanismos de acoplamiento son muy sencillos. La impulsin elctrica del motor es bastante sencilla. Es bastante econmica por lo menos del los precios de las otras bombas. Caudal constante, presin uniforme .

Partes principales de una bomba:

impulsor serrado de alto rendimiento

Barrera termica para la disminucion de la temperatura en la zona de cierre de eje

Rodamiento rigido de una hilera de bolas de alta duracion

Bajo NPSH

Reservario para recoger pequeas fugas de aceite

Balanceo hidraulico del conjunto

Cojinete liso de carbon que restringe paso de a ceite al area de cellado

Cierre de eje mediante conjunto de retenedores

Rodete o impulsor:

Transmite la potencia de la bomba al fluido.

Tipos de impulsores:

Tipos de bombas Centrifugas:HORIZONTAL

VERTICAL

CALCULOS PRINCIPALES

Conceptos tcnicos:

Altura Altura geomtrica Altura de aspiracin Altura de impulsin Altura manomtrica Perdidas de carga

Altura de la Bomba:P2 C 2 ( m/s )

H ( m )P1

C 1 ( m/s )

Potencia hidrulica (PH):Es la energa neta transmitida al fluido.

Donde:PH : P. Hidrulica ( HP ) Q : Caudal ( l/s ) H : Altura ( m ) S : Gravedad especfica ( 1 para agua limpia )

Rendimiento o eficiencia de la Bomba (h):Representa la capacidad de la mquina de transformar un tipo de energa en otro. Es la relacin entre energa entregada al fluido y la energa entregada a la bomba. Se expresa en porcentaje.

Potencia de la Bomba (P):Potencia entregada por el motor al eje de la bomba.

P = QxHxS75xh

P Q H Sh

: : : ::

Potencia ( HP ) Caudal ( l/s ) Altura ( m ) Gravedad especfica ( 1 para agua limpia ) Eficiencia ( % )

CURVA DE UNA BOMBA CENTRIFUGA

Curvas de Bombas centrifugas:La Altura ( H ), la Eficiencia (h), el NPSH requerido (NPSHr) y la Potencia Absorbida (P) estn en funcin del Caudal (Q) . Estas curvas se obtienen ensayando la bomba en el Pozo de Pruebas.

Curvas caractersticas de bombas centrifugas

Leyes de afinidad:Relaciones que permiten predecir el rendimiento de una bomba a distintas velocidades. Cuando se cambia la velocidad:

1. El Caudal vara directamente con la velocidad. 2. La Altura vara en razn directa al cuadrado de la velocidad. 3. La Potencia absorbida vara en razn directa al cubo de la velocidad.

LEYES DE AFINIDAD:

MR

H(m)

12HQRL-11171750-RPM D=203.4

320 300

Q2 = Q1(n2/n1) H2 = H1(n2/n1) P2 = P1(n2/n1) n2, n1 : Velocidades (rpm)

50

280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 10

rp m

15

10

rpm

(%) 80 70 60 50 40 30 20

H-Q120 0r

pm

P P(HP) 300 250 200 150 100 50 0 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Q(L/S)

20

30

40

PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS

VISCOSIDAD:Resistencia al flujo. Aumenta con la disminucin de la temperatura.

FACTORES QUE PROVOCAN PERDIDAS:

Viscosidad del fluido Velocidad del flujo ( Caudal, dimetro de la tubera ) Rugosidad de la tubera ( Material, edad ) Turbulencia del flujo ( Vlvulas y accesorios )

CURVA DE SISTEMA

CURVA DEL SISTEMA:Un Sistema es el conjunto de tuberas y accesorios que forman parte de la instalacin de una bomba centrfuga. Cuando queremos seleccionar una bomba centrfuga debemos calcular la resistencia al flujo del lquido que ofrece el sistema completo a travs sus componentes (tuberas ms accesorios). La bomba debe suministrar la energa necesaria para vencer esta resistencia que esta formada por la altura esttica ms las prdidas en las tuberas y accesorios. La altura esttica total es una magnitud que generalmente permanece constante para diferentes caudales mientras que la resistencia de las tuberas y accesorios varan con el caudal.

ALTURA DINAMICA TOTAL (ADT):Energa que requiere el fluido en el sistema para trasladarse de un lugar a otro.

ADT = Hgeo + ( Pa - Pb ) + ( Va - Vb ) / 2g + SHf

Altura esttica total (m)

Diferencia de Diferencia de presiones energas de absolutas (m) velocidad (m)

Prdidas en las tuberas y accesorios (m)

ADT = Hgeo + ( Pa - Pb ) + ( Va - Vb ) / 2g + SHfPb Vb

H desc. H geo.

N Pa

H succi.Va

ADT = Hgeo + SHfVb Pres. atm.

H desc. H geo.

N Pres. atm.

H succi.Va

CURVA DEL SISTEMA-PUNTO DE OPERACION:50 H (m)

CURVA DE LA BOMBA40

PUNTO DE OPERACION

30

20

CUR

VA D

EMA SIST EL

Hf ADT

He

10

0 0 5 10

Q ( l / s ) 15

20

25

SUCCION DE LA BOMBA NPSH Y CAVITACION

SUCCION NEGATIVA

Hs ( + )

Hs ( - )

SUCCION POSITIVA

NPSH = Altura Neta Positiva de Aspiracin (del ingls Net Positive Suctin Head)NPSHrequerido:Energa mnima (presin) requerida en la succin de la bomba para permitir un funcionamiento libre de cavitacin. Se expresa en metros de columna del lquido bombeado.Depende de:

-Tipo y diseo de la bomba -Velocidad de rotacin de la bomba -Caudal bombeado

NPSHrequerido:

MR

H(m)

12HQRL-111750-RPM D=203.4(%) 80 70 60 50 40 30 20

320 300 280 260 240 220 200 180 160

H-Q(m) (ft) 10 30 8 6 20 4 10 2 0

NPSH

NPSHreq

140 120 100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

P(HP) 300 250 200 150 100 50 0 100 110 120 130 140 Q(L/S)

NPSHdisponible:Energa disponible sobre la presin de vapor del lquido en la succin de la bomba. Se expresa en metros de columna del lquido bombeado Depende de: -Tipo de lquido -Temperatura del lquido -Altura sobre el nivel del mar (Presin atmosfrica) - Altura de succin - Prdidas en la succin

NPSH disponible:NPSHd = Pa - Pv + Hsuc - Hf SPa Pv Presin atmosfrica (m) Presin de vapor del lquido a la temperatura de bombeo S : Gravedad especfica del lquido bombeado Hsucc: Altura de succin ( + - ) (m) Hf : Prdidas por friccin en la tubera de succin (m) : :

Pv y Pa:TEMPERATURA C 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Pv (m) 0.062 0.125 0.238 0.432 0.752 1.258 2.031 3.177 4.829 7.149 10.332 ALTITUD msnm 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Pa (m) 10.33 9.73 9.13 8.53 8.00 7.57 7.05 6.62 6.20 5.78 5.37

Importante!!Para que la bomba no cavite tener en cuenta que:

Cavitacin:

Fenmeno que ocurre cuando la presin absoluta dentro del impulsor se reduce hasta alcanzar la presin de vapor del lquido bombeado y se forman burbujas de vapor. El lquido comienza a hervir. Estas burbujas colapsan al aumentar la presin dentro de la bomba originando erosin del metal. Se manifiesta como ruido, vibracin, reduccin del caudal, de la presin y de la eficiencia. Originan deterioro del sello mecanico.

Efectos de la cavitacin

Instalacin de Bombas:

Tipo de instalacin cuando el fluido esta sobre el nivel de la bomba.

Tipo de instalacin cuando el fluido esta por debajo del nivel de la bomba.

Esquema de instalaciones:

Instalacin de bomba centrifuga con succin positiva

Instalacin de una bomba de succin (-):

Esquema de instalacin:

Instalacin con succin negativa

Esquema de instalacin:DESCARGA INCORRECTO BOLSA DE AIRE SUCCION BOMBA

CORRECTO VALVULA DE PIE CON CANASTILLA

TUBERIA DE SUCCION CON VALVULA DE PIE Y CANASTILLA

Recomendaciones de instalacin:

BIEN

MAL

Recomendaciones de instalacin:

BIEN

MAL

Recomendaciones de instalacin:

Recomendaciones de instalacin:CORRECTO MAL

BURBUJAS DE AIRE

BIEN

DEFECTOS MAS COMUNES

MAL

RECOMENDACIONES DE INSTALACION: SOLUCIONES POSIBLESCAUDAL L / S 6 2.0 1.8 1.6 10 20 30 40 50 60 100 150 200 300 350

S = SUMERGENCIA

SUMERGENCIA (m)

1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0

E INT

RIO

BO TU R

4"

A DI6"

RO ET M

8" " 10S

SUMERGENCIA

Otros materiales necesarios para instalacin de bomba:

Juntas. Bridas. Empaquetaduras.

SELECCIN DE UNA BOMBA CENTRIFUGA

Informacin requerida: Definir aplicacin. Caudal a mover. Altura a desalojar. NPSH disponible. Caractersticas del liquido. Velocidad de la bomba (rpm) Forma de curvas de operacin. Construccin.

PAUTAS DE SELECCION

CONDICIONES DE OPERACION CAUDAL (Q) ALTURA (ADT) EFICIENCIA (

CONDICIONES DE INSTALACION BOMBA HORIZONTAL BOMBA DE POZO PROFUNDO

EJE LIBRE

MONOBLOCK

TURBINA VERTICAL

SUMERGIBLE

Seleccin de una Bomba centrifuga de eje libre:CONDICIONES DE OPERACION:LIQUIDO CAUDAL ADT : AGUA LIMPIA A 30C : 15 l/s : 35 m

ABACO DE SELECCION A 3600 RPM:

CAUDAL U.S. GPM 10 250 200 180 160 140 120 100 90 80 70 60 50 40 30ALTURA METROS

20

40

60

80 100

200

400

600

800 1000 ALTURA PIES 800 600 500

3600 RPM(X) HP MAXIMO ABSORBIDO 40-250 (50) 50-250 (80) 65-250 (130)

400 300

40-200 (36) 32-160 (8.5) 32-125 (12) 40-125 (12) 40-160 (15)

50-200 (48)

65-200 (95) 200 65-160 (44)

32-160L (6)

65-160 (26) 50-125 (17)

150

100 80 60

20 15

40 10 0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CAUDAL LITROS / SEGUNDO 20 30 40 50 60 80

CURVA INDIVIDUAL BOMBA 50 - 125:0 50 H (m) 40 149 141 Q ( U.S.gal / min) 100 200 50 55 60 65 67% 69 300

50-12570 70.5 70

n = 3480 RPM69 67 65

160 H (ft) 140

120 60 55 50 100

125 30 110 20

CAUDAL ADT

: :

15 l/s 35 m 69%

80

EFICIENCIA :

POTENCIA ABS.: 10.1 HP POT. MAXIMA: 13 HP VELOCIDAD NPSHr :3480 RPM :3 m DIAM. IMPULSOR:141 mm

60

40 10 N (HP) 15 10 5 2 125 110 149 141 NPSH (m) (ft) 10 30 8 6 20 4 10 2 0 25

0

5

10

Q ( l / s ) 15

20