BOMBAS PARA USO AGROPECUARIOAGROPECUARIO

BIBLIOGRAFIA

REBOSIO A. Elevacin del agua por medios mecnicos.. Publicacin de la Ctedra de Hidrologa. Jun. 1983.

SCHENZER, D. Bombas para Usos Agropecuarios Curso de Actualizacin Profesional. Montevideo. 24 de junio al 9 de julio de 1997.

TARJUELO, J.M. El riego por aspersin y su tecnologa. TARJUELO, J.M. El riego por aspersin y su tecnologa. Madrid. Espaa. 1995

JENSEN, M.E. Design and operation of farm irrigation systems. 1983

PREZ FRANCO, D. Curso de Actualizacin: Seleccin de Bombas y Tuberas para uso agrcola. Montevideo, Nov. 1998.

INTRODUCCIN

Son utilizadas en:

Levantes desde fuentes de aguas superficiales

Pozos

Mtodos de riego presurizados

Bombas: son mquinas que entregan energa a un lquido.

2 3

1

4

Energa especfica de la bomba = (Z+P+V2/2g)3 (Z+P+V2/2g)2

HB = (Z3 Z2) + (P3 P2) + (V32/2g V2

2/2g)

Z1 + P1 + V12/2g + HB = Z4 + P4 + V4

2/2g + hf

H3 H2= HB Energa especfica suministrada por la bomba

Energa especfica = Energa/unidad de peso = carga = altura

HB = Z4 - Z1 + hf

CLASIFICACION

De movimiento circular o rotodinmicas Flujo radial o centrfugas:

Simples Eje horizontal Eje vertical

Mltiples Eje horizontalEje verticalSumergiblesSumergibles

Flujo mixto o helicoidales Flujo axial o hlice

De desplazamiento positivo o volumtricas Movimiento rectilneo alternativo: Embolo o pistn Movimiento oscilante Rotoestticas: Engranaje

Dispositivos elevadores o gravimtricas

Constitucin de una bomba centrfuga

Rotor centrfugo

Rotor axial

Rotor helicoidal

EJE

UNIN

MOTOR

DESCARGA

TUBERA

COJINETE

FORRO

EMPAQUETADURA

Turbina de eje vertical

TAZA

FILTRO

IMPELENTE

UNIN

COJINETE

EJE

CAMISA

Detalle de columna y tubera de las bombas tipo turbina de eje vertical

SOPORTE

LUBRICACIN POR AGUA LUBRICACIN POR ACEITE

ImpulsinConductor trifsico

Bomba

Bomba sumergible

Filtro

Motor

Aspiracin

CARGA O ALTURA TOTAL DE LA BOMBA

Hg

Hgi

Carga a la entrada de la bomba H1= Patm - Hgs hfs

Carga a la salida de la bomba H2= Patm + Hgi + hfi

12

Hg

HgsHB = H2 H1

HB = Hg + hfs + hfi + hop

varan con el Q2

HB = H2 H1 = Patm + Hgi + hfi - Patm + Hgs + hfs

Curva del sistema

H

D1

D

Q

Hg

D

D2

D2>D>D1

Hinst.= Hg + Ki Q2

hf = f* L/D* v2/2g ; h loc = K v2/2g

Hg

HCurva del sistema

Ki Q2 (friccin)

Hinst.= Hgeom. + Ki Q2 +Hg (para ese Q)Q

HgHg

Hg = f(Q)

Clculo de potencia

1 CV 75 Kgm/s

1 HP 76 Kgm/s

1KW 102 Kgm/s

1 CV 0.736 kW

Pu ( Kgm/s) = Q (l/s) * H (m) * (Kg/l)Pu = potencia til de la bomba

del agua= 1 Kg/l

P eje = Pu / ef bombaef bomba = Pu / Peje

1.Eficiencia volumtrica = Q / Qt ( 85 a 98 %)2.Eficiencia hidrulica = H / Ht ( 80 a 90 %)3.Eficiencia mecnica = Pt / Peje ( 95 a 98 %)

ef. bomba = efv * efh * efm

65 85 %

CURVAS CARACTERSTICAS DE BOMBAS CENTRFUGAS

15

20

25

30C

a

r

g

a

(

m

)

-

P

o

t

e

n

c

i

a

(

H

p

)

50

60

70

80

90

E

f

i

c

i

e

n

c

i

a

(

%

)

21

79

0

5

10

15

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50Caudal (l/s)

C

a

r

g

a

(

m

)

-

P

o

t

e

n

c

i

a

(

H

p

)

0

10

20

30

40

E

f

i

c

i

e

n

c

i

a

(

%

)

Carga (m) Potencia (Hp) Eficiencia (%)

TIPO CARGA DE SUCCION CARGA TOTAL CAUDAL

Centrfuga Media Alta Medio

Flujo mixto Media-baja Media Medio-alto

Axial Baja Baja AltoAxial Baja Baja Alto

Axial de instalacin vertical Axial sumergible

Bombas de flujo mixto

Presin

Bombas axiales

Presin

H

Eficiencia Eficiencia

H

Q

Potencia

Potencia

Eficiencia

Q

Punto de funcionamiento de la bomba

Curva del sistema

C.del sist. al cerrar la vlvula

PIP

h

PH1

H

Qp

H (rpm)H (rpm)

Peje

ef

Q1 Q

Hg

Cavitacin

P atm

P min

Z1 Z2

a 1 2 b

H1= Patm+Z1-hfa-1 H2= Patm+Z2+hf2-b

P min

P atm

P min

P atm

P minP vapor

cavitacin

No cavita si se cumple que:

Inherente a la instalacin

Inherente a la bomba

Npshdisp > Npshreq T(C) Pv (mca)0 0.0623

5 0.0889

10 0.1252

15 0.1739

20 0.2387Npsh req

20 0.2387

25 0.3239

30 0.4344

35 0.5768

40 0.7579

45 0.9868

50 1.2730

60 2.0657

NpshNpsh req

Npsh d

Es la 4 curva caracterstica(viene en catlogos)

No cavita CavitaQ

Npshreq = altura o carga necesaria para llevar el agua hasta el rotor.

Npshdisp = P atm - Hg s - Pv hfs

Npsh disp > Npsh req

Ejemplo: Q = 100 m3/hNpshr = 2.8 m

Las prdidas de carga y la diferencia de altura

10.33 - 0.125- Hgs - hfs> 2.8 m

7.4 m > Hgs + hfs

Las prdidas de carga y la diferencia de altura en la succin no pueden superar los 7m

Hg s

hfs

P atm

2.8 m

Disminuir las prdidas de carga en la succin

suficientescodos de radio ampliodisminuir la distancia entre la bomba y el nivel del agua

Disminuir la altura geomtrica en la succin

Formas de evitar la cavitacin:

Disminuir la altura geomtrica en la succin

Elegir una bomba que para el Q que requiero tenga una Npshr menor

Disminuir el Q (si es admisible para mis requerimientos)

ALGUNAS CONSIDERACIONES ADICIONALES SOBRE LA INSTALACIN DE LA BOMBA

Impedir la entrada de aire a la bomba sumergencia adecuada montaje adecuado de la succin

Evitar puntos altos en la succin

Cono de reduccin excntrico

Vlvula de pie

Debe estar cebadaSe coloca agua por un orificio en la parte superior de la bombaBomba de vacoBombas autocebantes (rend. bajo no > 40%)

Requisitos en la tubera de impulsinVlvula de retencinVlvula de regulacin de caudal (imprescindible en las centrfugas)

INSTALACION:

ESQUEMA DE INSTALACION :

1) Cono difusor excntrico.

2) Tubera de aspiracin ascendente.

3) Curva de radio amplio.

4) Vlvula de pie con criba.

5) Vlvula de compuerta.

6) Vlvula de retencin.6) Vlvula de retencin.

7) Cono difusor concntrico.

8) Tubera de impulsin

Centrfuga horizontal

Axial horizontal

Centrfuga horizontal multietapas

Tipos de transmisin

Caja multiplicadora

Sirven para:

1. Predecir el comportamiento de una misma bomba cuando le variamos las rpm.2. Predecir el comportamiento de una bomba homloga pero de distinto tamao.

1. Una misma bomba al variar las rpm. Cuando D= D1.

Q / Q1 = rpm / rpm1 H / H1 = (rpm / rpm1)2

LEYES DE AFINIDAD O DE SEMEJANZA DE LA BOMBA

H / H1 = (rpm / rpm1)2P / P1 = ( rpm / rpm1)3

Se cumplen para puntos de funcionamiento homlogos

Ejemplo: conozco la curva Q-H para rpm = 2900

y quiero conocer la curva rpm = 3150

Rpm =2900 Rpm = 3150

Q (m3/h) H (m) P (HP) Ef.(%) Q (m3/h) H (m) P (HP) Ef.(%)

Q

H

2900 rpm

3150 rpmA

A1

B

B1

0 61 8.5 0 0 72 11 0

20 61 12 34 21.8 72 15.5 34

40 60.5 15 58 43.6 71.4 19 58

60 59 19 69 65.4 69.6 24.3 69

80 56.5 23 74 87.2 66.7 29.5 74

100 52 26 74 109 61.4 33.3 74

120 45 30 68 130.8 53 38.5 68

f = 1.09 f = 1.18 f = 1.28

52

109

61.5

74

2. Variar el tamao del rotor de una misma bomba (o semejante)

(rpm =rpm1)

Q / Q1 = (D/D1)2

H / H1 = (D/D1)2

P / P1 = ( D/D1)4 se cumplen para puntos de

funcionamiento homlogos

Se tornean slo los labesMximo 15%Baja el rendimiento de la bomba

46

69

15.5

ACOPLAMIENTO DE BOMBASAcoplamiento de bombas en paralelo

25

30

35

40

H

(

m

)

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100 120

Q (l/s)

H

(

m

)

58

17

ACOPLAMIENTO DE BOMBASAcoplamiento de bombas en serie

40

50

60

0

10

20

30

40

0 10 20 30 40 50 60

Q (l/s)

H

(

m

)

33

SELECCIN DE UNA BOMBA

1- Con el Q y H seleccionamos el tipo de bomba

Carga: Altura geomtrica total hf (friccin y localizadas) en succin e impulsin Presin operativa del equipo de riego

Can autopropulsado de

Caudal:ETc (mx): 6.5 mm/dArea a regar: 7 hectreasJornada de riego: 18 h/dEficiencia del mtodo de riego: 0.66

38.3 m3/h= 10.6 l/s

Tubera de admisin: 4 de dimetro, aluminio (2 m de largo)

50 m

300 mTubera de impulsin: 4 , aluminio

Can autopropulsado de 233 m de tubera en el tambor

Hg=7m total

2 m

5 m

0,75m

Requerimiento de carga del sistema en las dos situaciones Situacin 1de mayor requerimiento

Q (m3/s) Q(l/s) H entr. can (m)

Hg 1 (m) Hf sit. 1 (m)

H total Sit.1

0 0 0 7 0.0 7.0 0.0106 10.6 60 7 7.81 74.8 0.0118 11.8 74 7 9.51 90.5 0.0129 12.9 88 7 11.24 106.2

H total 1= 35483*Q1.852 + Hg1+H ent. can

Situacin 2 de menor requerimiento Situacin 2 de menor requerimiento Q (m3/s) Q (l/s) H entr.

can (m) Hg 2 (m) hf sit. 2 (m) H total

Sit. 2 (m) 0 0 0 2.75 0.0 2.75

0.0106 10.6 60 2.75 1.15 63.9 0.0118 11.8 74 2.75 1.41 78.16 0.0129 12.9 88 2.75 1.66 92.41

H total 2 = 5241.9*Q1.852+Hg2+Hent.can

Curva de familias de bomba

38.2

5060708090

100110120130

H

s

i

s

t

(

m

)

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

E

f

i

c

i

e

n

c

i

a

01020304050

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15Caudal (l/s)

0

0,1

0,2

0,3 Ef

i

c

i

e

n

c

i

a

Q de riego

Motores

1) P eje bomba (Kgm/s) = Q (l/s) x H (m)

ef. bomba

Tipo de transmisin Eficiencia

Directa, cardn, unin flexible 1

Bandas planas 0.8

Correas en V 0.9

2) P eje motor = P eje bomba

Ef. transmisin

3) P cons.= P eje motor

ef. motor

Motores elctricos Eficiencia

1 a 5 CV 0.86

5 a 10 CV 0.88

10 a 25 CV 0.89

> de 25 CV 0.90

Consumo en motores de combustin interna y elctricos

Se saca del catlogo del motor. A ttulo orientativo, segn Israelsen:

Motores a gas-oil 0.259 l/CV/h

Motores a nafta 0.339 l/CV/h

Motores elctricos 0.858 KWh/CV/hMotores elctricos 0.858 KWh/CV/h