Expocision Unidad 1- Equipos Mecanicos

BOMBAS

INTRODUCION.-

Las bombas son de gran importancia en el transporte de fluidos, debido a su capacidad de producir vacío, con lo cual se puede empujar el fluido hacia

donde se desee transportar. Existe una infinidad de bombas las cuales tienen distintas funciones, todo depende del tipo de fluido de la temperatura a la

cual se va a transportar y la presión que se soportará.

Así surgen las bombas centrífugas que fundamentalmente son máquinas de gran velocidad en comparación con las de movimiento alternativo, rotativas o de desplazamiento. Funciona a altas velocidades, acopladas directamente al

motor de accionamiento, con lo que consigue que las pérdidas por transmisión sean mínimas.

¿QUE ES UNA BOMBA?Es una maquina que convierte la energía mecánica en energía cinética, generando presión y velocidad en el fluido.

• CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS.• Todas las bombas pueden clasificarse en dos grupos

generales:• 1.- Bombas de desplazamiento positivo.• 2.- Bombas centrifugas.

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

ASI OPERAN LAS BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO:Generan presión o bombean, expandiendo y luego comprimiendo una cavidad o espacio dentro de la bomba.

1.- Capturan el liquido y fisicamente lo transportan por la bomba hasta la boquilla de descarga.2.- Dentro de la bomba donde la cavidad se expande, se genera una zona de baja presion o vacio, que causa que el liquido entre en la boquilla de succion.3.- La bomba transporta el liquido hacia la boquilla de descarga donde la cavidad se comprime, generando una zona de alta presion.

SE PUEDEN CLASIFICAR EN:

•Bombas de émbolo.•Bombas de engranes.•Bombas de diafragma.•Bombas de paletas.

BOMBAS DE ÉMBOLO.En estas bombas el líquido es forzado por el movimiento de uno o mas pistones ajustados a sus respectivos cilindros tal y como lo hace un compresor.En la figura 1 se muestra un animado de como se produce el bombeo, observe el movimiento de las válvulas de entrada y salida con el movimiento del pistón. Durante la carrera de descenso del pistón, se abre la válvula de admisión accionada por el vacío creado por el propio pistón, mientras la de descarga se aprieta contra su asiento, de esta forma se llena de líquido el espacio sobre él.

CLASIFICACION BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIV0

FIGURA 1

http://www.sabelotodo.org/aparatos/compresor.html

En la figura 2 se muestra un animado de este método, observe como en este caso la impulsión es axial, y hay una válvula colocada en el centro del pistón. Esta válvula permite el paso desde la cámara inferior del cilindro a la cámara superior durante la carrera de descenso, luego, cuando el pistón sube se cierra, y el agua es impulsada hacia arriba por el pistón. Otra válvula en la parte inferior del cilindro permite la entrada del agua a este cuando el pistón sube y crea succión debajo, pero se cierra cuando este baja, obligando al agua a cambiar de la cámara inferior a la superior del pistón a través de la válvula central.

FIGURA 2

Bombas de Engranes.

Hay diferentes variantes de las bombas de engrane, pero la mas común es la que se muestra animada en la figura 3.

En un cuerpo cerrado están colocados dos engranes acoplados de manera que la holgura entre estos y el cuerpo sea muy pequeña.

El accionamiento de la bomba se realiza por un árbol acoplado a uno de los engranes y que sale al exterior. Este engrane motriz arrastra el otro.

Los engranes al girar atrapan el líquido en el volumen de la cavidad de los dientes en uno de los lados del cuerpo, zona de succión, y lo trasladan confinado por las escasas holguras hacia el otro lado. En este otro lado, zona de impulsión, el líquido es desalojado de la cavidad por la entrada del diente del engrane conjugado, por lo que se ve obligado a salir por el conducto de descarga.

FIGURA 3

Bombas de Diafragma

En la figura 4 se muestra de forma esquemática un animado del funcionamiento de estas bombas. El elemento de bombeo en este caso es un diafragma flexible, colocado dentro de un cuerpo cerrado que se acciona desde el exterior por un mecanismo reciprocante.

FIGURA 4

Este movimiento reciprocante hace aumentar y disminuir el volumen debajo del diafragma, observe que un par de válvulas convenientemente colocadas a la entrada y la salida fuerzan el líquido a circular en la dirección de bombeo.

Como en las bombas de diafragma no hay piezas fricionantes, ellas encuentran aplicación en el bombeo de líquidos contaminados con sólidos, tal como los lodos, aguas negras y similares.

FIGURA 4

Bombas de paletas.

Utilicemos el esquema de la figura 5 para la descripción de las bombas de paletas.

Dentro de un cuerpo con una cavidad interior cilíndrica se encuentra un rotor giratorio excéntrico por donde entra el movimiento a la bomba. En este rotor se han practicado unos canales que albergan a paletas deslizantes, construidas de un material resistente a la fricción.

Cada paleta es empujada por un resorte colocado en el fondo del canal respectivo contra la superficie interior de la cavidad del cuerpo.

FIGURA 5

Este resorte elimina la holgura entre la paleta y el interior de la bomba, con independencia de la posición del rotor, y además compensa el desgaste que puede producirse en ellas con el uso prolongado.

Cuando el rotor excéntrico gira, los espacios entre las paletas de convierten en cámaras que atrapan el líquido en el conducto de entrada, y lo trasladan al conducto de salida. Observe que, debido a la excentricidad, del lado de la entrada, la cámara se agranda con el giro y crea succión, mientras que del lado de la salida, la cámara se reduce y obliga al líquido a salir presurizado.

FIGURA 6

Clasificación de las Bombas centrífugas.

ASI OPERAN LAS BOMBAS CENTRIFUGAS:Generan flujo y presion acelerado y luego frenando el movimiento del fluido dentro de la bomba.

1.- El fluido entra en la boquilla de succion de la bomba para atraparse luego entre los alabes del impulsor.2.- El impulsor gira a la velocidad del motor. Mientras el fluido pasa desde el diametro interior hasta el diametro exterior del impulsor y se acelera bruscamente.3.- El liquido que sale del diametro exterior del impulsor, se tira contra la pared interna de la voluta y luego se frena mientras se recolecta en el caracol de la voluta.4.- La velocidad se comvierte en altura o presion disponible en la boquilla de descarga de la bomba.

VENTAJAS PRINCIPALES DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGASSon más económicas que las bombas de émbolo equivalente. Las bombas centrífugas son muy versátiles en sus capacidades y presiones. Algunas de sus ventajas son:•Caudal constante.•Presión uniforme.•Sencillez de construcción.•Tamaño reducido.•Bajo mantenimiento.•Flexibilidad de regulación.•Vida útil prolongada.•No tienen movimientos alternativos.

CAMPOS DE APLICACIONES DE LAS BOMBAS CENTRIFUGAS•Las bombas centrífugas son las bombas que más se aplican en diversas industrias, en las que destacan:•Industria alimenticia: Saborizantes, aceites, grasas, pasta de tomate, cremas, vegetales trozados, mermeladas, mayonesa, chocolate, levadura y demás.•Industria de cosméticos: Cremas y lociones, tintes y alcoholes, aceites, entre otras.•Industria farmacéutica: Pastas, jarabes, extractos, emulsiones. Bebidas: leche, cerveza, aguardientes, concentrados de fruta, jugos y más.•Otros químicos: Solventes, combustibles y lubricantes, jabones, detergentes, pinturas, gases licuados, etcétera.

Principio del funcionamiento de las bombas centrífugas

Las bombas centrífugas mueven un cierto volumen de líquido entre dos niveles y transforman un trabajo mecánico en otro de tipo hidráulico.La energía se comunica al líquido por medio de álabes en movimiento de rotación, a diferencia de las bombas de desplazamiento volumétrico o positivo, de las rotativas (de engranajes, tornillos, lóbulos, levas, etcétera) y alternativas de pistón, de vapor de acción directa o mecánicas.

LOS ELEMENTOS QUE FORMAN UNA INSTALACIÓN CON UNA BOMBA CENTRÍFUGA

•Una tubería de aspiración que termina en la brida de aspiración.•Dentro de una cámara hermética dotada de entrada y salida gira una rueda (rodete), el verdadero corazón de la bomba.•El rodete es el elemento rodante de la bomba que convierte la energía del motor en energía cinética.El líquido penetra axialmente por la tubería de aspiración hasta la entrada del rodete y este •(alimentado por el motor) proyecta el fluido a la zona externa del cuerpo-bomba debido a la fuerza centrífuga producida por la velocidad del rodete.El líquido, de esta manera, almacena una energía (potencial) que se transformará en caudal y altura de elevación (o energía cinética).•La voluta es una parte fija que está dispuesta en forma de caracol alrededor del rodete a su salida.•Una tubería de descarga conectada con la bomba, el líquido se encanalará fácilmente, llegando fuera de la bomba.

1. Empaque.

2. Flecha.

3. Rodete.

4. Voluta.

5. Entrada.

6. Anillo de desgaste.

7. Difusor.

8. Salida.

CLASIFICACION DE LAS BOMBAS CENTRIFUGAS.-las mas comunes son:

1.- Bombas centrífugas.2.- Bombas de hélice3.- Bombas de diafragma con resorte.

1.- BOMBAS CENTRÍFUGAS.Como el nombre lo indica, estas bombas utilizan la fuerza centrífuga inducida al líquido por un impelente con paletas que gira a alta velocidad dentro de un cuerpo de dimensiones y forma adecuados. Este impelente se mueve confinado en el interior de un cuerpo en forma de espiral conocido como voluta, que dirige el líquido impelido por la fuerza centrífuga a la salida. En la figura 7 se muestra una foto de uno de estos impelentes.

en la figura 9 un esquema animado que de manera muy elemental sirve para ilustrar como una bomba centrífuga impulsa el líquido.En este caso las paletas se han representado rectas, pero el principio de funcionamiento es el mismo.

FIGURA 7

FIGURA 9

Observe la construcción, una hélice de palas de empuje axial está confinada con escasa holgura en un cuerpo cilíndrico acodado, esta hélice al girar empuja el líquido hacia la salida.Estas bombas encuentran aplicación en aquellas situaciones en las cuales la bomba está sumergida, o por debajo del nivel del líquido a bombear y donde se necesiten grandes caudales de bombeo a bajas presiones.

Bombas de Hélice.

FIGURA 11Bombas de hélice se comportan en principio igual que las centrífugas, con la diferencia de que las presiones de trabajo son menores.

En el esquema de la derecha (figura 11) se muestra un esquema simplificado de una bomba de hélice, o bombas axiales.

Bombas de Diafragma con Resorte.

Estas bombas son en principio iguales que las bombas de diafragma tratadas anteriormente, la diferencia principal es que el mecanismo de accionamiento solo mueve el diafragma en la dirección de succión, la carrera de impulsión se hace por el empuje de un resorte. La fuerza de este resorte es la que determina la presión máxima de bombeo.

Observe el animado de la figura 12, en él se muestra un esquema del funcionamiento. Note que si el conducto de salida se cierra, la incompresibilidad del líquido impide que el diafragma baje, por lo que el vástago empujador perderá el contacto con la leva, el que no se recuperará hasta que se libere el conducto de salida.

El típico uso de estas bombas es como elemento de trasiego del combustible desde el depósito hasta el carburador en los motores de combustión interna.

FIGURA 12

http://www.sabelotodo.org/aparatos/bombasimpulsion.html

http://www.sabelotodo.org/automovil/tanque.html

http://www.sabelotodo.org/automovil/carburador.html

http://www.sabelotodo.org/automovil/motores.html

Algunos tipos de bombas comercialesLA SERIE CN : QUÍMICA NORMALIZADA ISO 2858/ISO 5199 PN16

• Cualidades técnicas :• Caudal : de 2 a 5 000

m3/h o de 10 a 22 000 U.S GPM.

• Altura manométrica total : hasta 165 m o 540 pies .

• Presión máxima de servicio : hasta 20 bar.

• Temperatura de servicio admisible : de –40 hasta 180 °C.

• Velocidad máxima : 3 000 rpm a 50 Hz o

• 3 600 rpm a 60 Hz.

BOMBAS MECÁNICAS•Las bombas son de gran importancia en el trasiego de fluidos, debido a su capacidad de producir vacío, con lo cual se puede empujar el fluido hacia donde se desee transportar.

• Un equipo de bombeo es un transformador de energía, mecánica que puede proceder de un motor eléctrico, térmico, etc. Y la convierte en energía, que un fluido adquiere en forma de presión, de posición y de velocidad.

• El fluido se desplaza a presión dentro de una carcasa como el resultado del movimiento suavizado del embolo o pistón.

Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas

Se dividen en :

• De potencia reciprocante

• Rotatorias

Bombas de potencia reciprocante

• A una velocidad constante entregan la misma capacidad a cualquier presión dentro de la capacidad del impulsor y la resistencia mecánica de la bomba

Se clasifican en:• Bomba de embolo

reciprocante

• Bomba de embolo reciprocante de descarga variable

• Bomba reciprocante de diafragma

Bombas rotatorias

• Este tipo de movimiento es el que traslada el fluido desde la aspiración hasta la salida de presión.

• No tienen válvulas

Bombas de Engranaje Externo

• Produce caudal al transportar el fluido entre los dientes de dos engranajes acoplados. Uno de ellos es accionado por el eje de la bomba (motriz), y este hace girar al otro (libre).

Bombas de Lóbulos

• Engranes externos, ambos engranajes son accionados independiente- mente por medio de un sistema de engranajes externo a la cámara de bombeo.

• Velocidad menor.

Bombas de Husillos

• Engranajes de caudal axial.

• Existen tres tipos de bombas de husillo.

• El fluido en los rotores es atrapado a medida que estos giran, es empujado y forzado a salir por el otro extremo.

Bombas de Semi-luna

• Hay pieza de separación.

• En el orificio de salida, los dientes se entrelazan, reducen el volumen y forzan a salir el fluido.

Bombas de Paletas

• Las paletas se deslizan en el interior de ranuras de un rotor que a su vez gira en un anillo.

• Durante la rotación, se crea un vacío que hace que entre el fluido por el orificio de aspiración. Cuando se reduce el espacio, se ve forzado a salir.

CONCEPTOS BASICOS

BOMBAS CENTRIFUGAS

BOMBA:

•Máquina para desplazar líquidos.

•Se basa en la forma más económica de transportar fluidos: Tuberías.

•Le da al fluido la energía necesaria para su desplazamiento.

•Transporta al fluido de una zona de baja presión a una de alta presión.

CONCEPTOS BASICOS

PARTES PRINCIPALES DE UNA BOMBA:

CONCEPTOS BASICOS

VOLUTA

IMPULSOR

IMPULSOR:

CONCEPTOS BASICOS

IMPULSOR:

CONCEPTOS BASICOS

IMPULSOR SEMI-ABIERTO IMPULSOR CERRADO

CAUDAL:

•Es el volúmen de líquido desplazado por la bomba en una unidad de tiempo.

•Se expresa generalmente en litros por segundo (l/s), metros cúbicos por hora (m³/h), galones por minuto (gpm), etc.

CONCEPTOS BASICOS

CAUDAL:

1 l/s = 3.6 m³/h = 15.8 gpm

1 m³/h = 0.28 l/s = 4.38 gpm

1 gpm = 0.063 l/s = 0.23 gpm

CONCEPTOS BASICOS

ALTURA DE LA BOMBA (H):

•Es la energía neta transmitida al fluido por unidad de peso a su paso por la bomba centrífuga.

•Se representa como la altura de una columna de líquido a elevar.

•Se expresa normalmente en metros del líquido bombeado.

CONCEPTOS BASICOS

ALTURA DE LA BOMBA (H):

CONCEPTOS BASICOS

C 2 ( m/s )

C 1 ( m/s )

P 1

P 2

H ( m ) H = H + (P2 - P1) + ( C2² - C1² ) / 2g

DN 4"

DN 6"

-10 "Hg

80 psi

0.8 m

ALTURA DE LA BOMBA (H) - Ejemplo:

CONCEPTOS BASICOS

H = 0.8 + (56.3 + 3.46) + (3.08 ² - 1.37²) / 2g

H = 0.8 + 59.8 + 0.4 H = 60.9 m

( 1 psi = 0.704 m )( 1 “Hg = 0.346 m )( g = 9.81 m/s² )

Q = 25 l/s

GRAVEDAD ESPECIFICA (S):

•Es la relación entre la masa del líquido bombeado (a la temperatura de bombeo) y la masa de un volumen idéntico de agua a 15.6 °C. (Relación de densidades)

•Se considera S=1 para el bombeo de agua.

CONCEPTOS BASICOS

POTENCIA HIDRAULICA (PH):

•Es la energía neta transmitida al fluido.

PH= xQxgxHó PH= QxHxS PH : P.Hidráulica ( HP )

75 Q : Caudal ( l/s ) H : Altura ( m )

S : Gravedad específica( 1 para agua limpia )

CONCEPTOS BASICOS

EFICIENCIA DE LA BOMBA ():

•Representa la capacidad de la máquina de transformar un tipo de energía en otro.

•Es la relación entre energía entregada al fluido y la energía entregada a la bomba.

•Se expresa en porcentaje.

Potencia hidráulica

Potencia al eje de la bomba

CONCEPTOS BASICOS

=

PERDIDAS DENTRO DE LA BOMBA:

CONCEPTOS BASICOS

POTENCIA DE LA BOMBA ( P ):

•Potencia entregada por el motor al eje de la bomba.

P = QxHxS P : Potencia ( HP ) 75x Q : Caudal ( l/s )

H : Altura ( m )

S : Gravedad específica

( 1 para agua limpia )

: Eficiencia ( % )

CONCEPTOS BASICOS

CURVA DE UNA BOMBA CENTRIFUGA

CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS:

•La Altura ( H ), la Eficiencia (), el NPSH requerido (NPSHr) y la Potencia Absorbida (P) están en función del Caudal (Q) .

•Estas curvas se obtienen ensayando la bomba en el Pozo de Pruebas.

CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

CURVA DE UNA BOMBA:

(%)H-Q

P

H(m)

Q ( L / S )

MR

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

050100150200250300(HP)P

20304050607080

12HQRL-11

D=203.41750-RPM


CURVA DE UNA BOMBA:

MODELO DE LA

BOMBA

(%)H-Q

P

H(m)

Q ( L / S )

MR

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

050100150200250300(HP)P

20304050607080

12HQRL-11D=203.4

1750-RPM


CURVA DE UNA BOMBA:

VELOCIDAD

(%)H-Q

P

H(m)

Q ( L / S )

MR

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

050100150200250300(HP)P

20304050607080

12HQRL-11

D=203.41750-RPM


CURVA DE UNA BOMBA:

(%)H-Q

P

H(m)

Q ( L / S )

MR

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

050100150200250300(HP)P

20304050607080

12HQRL-11

D=203.41750-RPM

CURVA H-Q


CURVA DE UNA BOMBA:

CURVA DE EFICIENCIA

(%)H-Q

P

H(m)

Q ( L / S )

MR

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

050100150200250300(HP)P

20304050607080

12HQRL-11

D=203.41750-RPM


CURVA DE UNA BOMBA:

CURVA DE POTENCIA

(%)H-Q

P

H(m)

Q ( L / S )

MR

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

050100150200250300(HP)P

20304050607080

12HQRL-11

D=203.41750-RPM


CURVA DE UNA BOMBA:

DIAMETRO

(%)H-Q

P

H(m)

Q ( L / S )

MR

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

050100150200250300(HP)P

20304050607080

12HQRL-11

D=203.41750-RPM


LEYES DE AFINIDAD:

•Relaciones que permiten predecir el rendimiento de una bomba a distintas velocidades.

•Cuando se cambia la velocidad:

1. El Caudal varía directamente con la velocidad.2. La Altura varía en razón directa al cuadrado de la

velocidad.3. La Potencia absorbida varía en razón directa al

cubo de la velocidad.


LEYES DE AFINIDAD:

• Q2 = Q1(n2/n1)

• H2 = H1(n2/n1)²

• P2 = P1(n2/n1)³

n2, n1 : Velocidades (rpm)

(%)

H-Q

P

H(m)

Q ( L / S )

MR

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

050100150200250300(HP)P

20304050607080

12HQRL-11

D=203.41750-RPM

1750 rpm

1510 rpm

1200 rpm


PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS

VISCOSIDAD:

•Resistencia al flujo.

•Aumenta con la disminución de la temperatura.


FACTORES QUE PROVOCAN PERDIDAS:

• Viscosidad del fluido

• Velocidad del flujo ( Caudal, diámetro de la tubería )

• Rugosidad de la tubería ( Material, edad )

• Turbulencia del flujo ( Válvulas y accesorios )


CALCULO DE PERDIDAS EN TUBERIAS:FORMULA DE HAZEN - WILLIAMS

hF = 1760 x L ( Q / C )^1.43

D^4.87


hF : Pérdidas (m)L : Longitud de la tuberíaC : Coeficiente de pérdidas

Tubería de acero : C=110 Tubería de PVC : C = 140

D : Diámetro de la tubería (pulg.)

CALCULO DE PERDIDAS EN TUBERIAS:FORMULA DE HAZEN - WILLIAMS


Material Condición CHW

Fierro Fundido Todo 100Fierro galvanizado Todo 100Concreto Todo 110Hierro Fundido Con revestimiento 135 a 150

Encostrado 80 a 120PVC Todo 150Asbesto Cemento Todo 140Polietileno Todo 140Acero soldado 12 120

8 10 1194 6 118

Acero bridado 24 11312 20 1114 10 107

Limitaciones: T° Normales, 2” , V 3 m/seg

CALCULO DE PERDIDAS EN ACCESORIOS:METODO DEL “K”


Rev d

hf kv2

2g

k = Factor de fricción (depende del tipo

de válvula o accesorio ).

v = Velocidad media (Q/area) (m/seg).

g = Aceleración de la gravedad (9.8

m2/seg).

CALCULO DE PERDIDAS EN ACCESORIOS:METODO DEL “K”


Fitting K Fitting KValves: Elbows:

Globe, fully open 10 Regular 90°, flanged 0.3

Angle, fully open 2 Regular 90°, threaded 1.5

Gate, fully open 0.15 Long radius 90°, flanged 0.2

Gate 1/4 closed 0.26 Long radius 90°, threaded 0.7

Gate, 1/2 closed 2.1 Long radius 45°, threaded 0.2

Gate, 3/4 closed 17 Regular 45°, threaded 0.4

Swing check, forward flow 2

Swing check, backward flow infinity Tees:

Line flow, flanged 0.2

180° return bends: Line flow, threaded 0.9

Flanged 0.2 Branch flow, flanged 1

Threaded 1.5 Branch flow, threaded 2

CURVA DEL SISTEMA

CURVA DEL SISTEMA:Un «Sistema» es el conjunto de tuberías y accesorios que forman parte de la instalación de una bomba centrífuga.

Cuando queremos seleccionar una bomba centrífuga debemos calcular la «resistencia» al flujo del líquido que ofrece el sistema completo a través sus componentes (tuberías más accesorios).

La bomba debe suministrar la energía necesaria para vencer esta resistencia que esta formada por la altura estática más las pérdidas en las tuberías y accesorios. La altura estática total es una magnitud que generalmente permanece constante para diferentes caudales mientras que la resistencia de las tuberías y accesorios varían con el caudal.

CURVA DEL SISTEMA

ALTURA DINAMICA TOTAL (ADT):

Energía que requiere el fluido en el sistema para trasladarse de un lugar a otro.

ADT = Hgeo + ( Pa - Pb ) + ( Va² - Vb² ) / 2g + Hf

CURVA DEL SISTEMA

Altura estática total (m)

Diferencia de presiones absolutas (m)

Diferencia de energías de velocidad (m)

Pérdidas en las tuberías y accesorios (m)

N

H geo.

H desc.

H succi.Pa

Pb

Vb

Va

ADT = Hgeo + ( Pa - Pb ) + ( Va² - Vb² ) / 2g + Hf

CURVA DEL SISTEMA

ADT = Hgeo + Hf

N

H geo.

H desc.

H succi.

Pres. atm.

Va

Pres. atm.

Vb

CURVA DEL SISTEMA

CURVA DEL SISTEMA-PUNTO DE OPERACION:

(m)H

Q ( l / s )

50

40

30

20

10

25201510500

He

Hf

CURVA DE LA BOMBA

CURVA DEL SISTEMA

PUNTO DE OPERACION

ADT

CURVA DEL SISTEMA

SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

SUCCION DE LA BOMBA

Hs ( + )

Hs ( - )

SUCCION NEGATIVA

SUCCION POSITIVA

CAVITACION:

• Fenómeno que ocurre cuando la presión absoluta dentro del impulsor se reduce hasta alcanzar la presión de vapor del líquido bombeado y se forman burbujas de vapor. El líquido comienza a “hervir”.

•Estas burbujas colapsan al aumentar la presión dentro de la bomba originando erosión del metal.

•Se manifiesta como ruido, vibración; reducción del caudal, de la presión y de la eficiencia. Originan deterioro del sello mecánico.

•NPSH (NET POSITIVE SUCTION HEAD)

SUCCION DE LA BOMBA

NPSH requerido:

•Energía mínima (presión) requerida en la succión de la bomba para permitir un funcionamiento libre de cavitación. Se expresa en metros de columna del líquido bombeado.

•Depende de: -Tipo y diseño de la bomba-Velocidad de rotación de la bomba-Caudal bombeado

SUCCION DE LA BOMBA

NPSHrequerido:

SUCCION DE LA BOMBA

H(m)

Q ( L / S )

MR

(%)

H-Q

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

050100150200250300(HP)P

20304050607080

12HQRL-11

D=203.41750-RPM

(m) (ft)NPSH

30

20

10

0

108642

NPSRreq

NPSHdisponible:

•Energía disponible sobre la presión de vapor del líquido en la succión de la bomba. Se expresa en metros de columna del líquido bombeado

•Depende de: -Tipo de líquido-Temperatura del líquido-Altura sobre el nivel del mar

(Presión atmosférica)- Altura de succión- Pérdidas en la succión

SUCCION DE LA BOMBA

SUCCION DE LA BOMBA

Z

Z

hL

P2

Pg

V2

2 g

2

P1

Pg

V1

2 g

2 DISTRIBUCION DE ENERGIA EN LA SUCCION DE LA BOMBA

NPSHdisponible:

SUCCION DE LA BOMBA

SNPSHd = Pa - Pv + Hsuc - Hf

Pa : Presión atmosférica (m)Pv : Presión de vapor del líquido a la

temperatura de bombeoS : Gravedad específica del líquido

bombeadoHsucc: Altura de succión ( + ó - ) (m)Hf : Pérdidas por fricción en la tubería

de succión (m)

Pv y Pa:

SUCCION DE LA BOMBA

0 0.062

10 0.125

20 0.238

30 0.432

40 0.752

50 1.258

60 2.031

70 3.177

80 4.829

90 7.149

100 10.332

TEMPERATURA º C

Pv (m)ALTITUD

msnm0 10.33

500 9.73

1000 9.13

1500 8.53

2000 8.00

2500 7.57

3000 7.05

3500 6.62

4000 6.20

4500 5.78

5000 5.37

Pa (m)

PARA QUE LA BOMBA NO CAVITE:

SUCCION DE LA BOMBA

NPSHdisponible > NPSHrequerido

ESQUEMA DE INSTALACION:

SUCCION DE LA BOMBA

VALVULACOMPUERTA

VALVULA DERETENCION

VALVULACOMPUERTA

INSTALACION CON SUCCION POSITIVA


SUCCION DE LA BOMBA

COMPUERTAVALVULA DE

RETENCIONVALVULA DE

CONEXION PARAEL SUMINISTRODE CEBADO

INSTALACION CON SUCCION NEGATIVA


SUCCION DE LA BOMBA

VALVULA DE PIE Y CANASTILLATUBERIA DE SUCCION CON

VALVULA DE PIECON CANASTILLA

CORRECTO

BOMBA

DESCARGA

SUCCIONINCORRECTO

BOLSADE AIRE

RECOMENDACIONES DE INSTALACION:

SUCCION DE LA BOMBA

BIEN MAL


SUCCION DE LA BOMBA

BIEN MAL

CORRECTO MAL

BURBUJASDE AIRE

DEFECTOS MAS COMUNES

NIVEL MUY BAJO DESCARGA SUPERIORCON INTRODUCCION

DE AIRE

ENTRADA EXCENTRICACAUSANDO ROTACION

SOLUCIONES POSIBLES

SUMERGENCIA

CAUDAL L / S

6"

SU

ME

RG

EN

CIA

(m

)

10"

8"

6

0.2

0

0.6

0.4

0.8

10 20 30 40

4" DIAMETRO

S = SUMERGENCIA

1.2

1.0

1.4

1.8

1.6

2.0

INTERIOR TUBO

15050 60

S

100 300200 350


SUCCION DE LA BOMBA

CORRECTO MAL

BURBUJASDE AIRE

DEFECTOS MAS COMUNES

NIVEL MUY BAJO DESCARGA SUPERIORCON INTRODUCCION

DE AIRE

ENTRADA EXCENTRICACAUSANDO ROTACION

SOLUCIONES POSIBLES

SUMERGENCIA

CAUDAL L / S

6"

SU

ME

RG

EN

CIA

(m

)

10"

8"

6

0.2

0

0.6

0.4

0.8

10 20 30 40

4" DIAMETRO

S = SUMERGENCIA

1.2

1.0

1.4

1.8

1.6

2.0

INTERIOR TUBO

15050 60

S

100 300200 350

SELECCION DE UNA BOMBA CENTRIFUGA

ESPECIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE BOMBAS

1.- Analizando las etapas por las que pasa la adquisición de una bomba desde su compra hasta que se encuentra en servicio en la planta, se puede observar que unas corresponden al fabricante exclusivamente y otras al usuario; a partir de un punto existirá un paralelismo o correspondencia entre ellos.

Fabricante Usuario

Diseño de la Maquina Proceso

Calculo de Elementos Diseño del Sistema

Modelo Calculo del Sistema

Ensayos Hoja de Datos

Prototipos Especificaciones

Ensayos (para obtener características) Petición de Oferta

Comercialización Selección

Oferta Activación

Fabricación Inspecciones

Pruebas Pruebas

Envió Autorización de Envió

Instalación Instalación

Servicio Técnico Puesta en Servicio

Mantenimiento Mantenimiento

DISEÑO DEL SISTEMA

• Cuando en un proceso precisa la instalación de una bomba, lo primero que se debe de tomar en cuenta es el diseño de la instalación; punto este que debe estudiarse con cuidado, para evitar detalles errados, presentando especial atención a la línea de aspiración; evitando bolsas de aire, exceso de codos y malas disposiciones de estos; así como un correcto dimensionamiento de la tubería.

2.- Seguidamente para el cálculo del sistema se debe tener presente que los datos sean lo más exacto en cuanto a caudales, presiones necesarias en la descarga, fluctuaciones de nivel o presión en la aspiración, recorrido geométrico de la tubería, peso específico del fluido, viscosidad, temperatura, presión de vapor y cualquier otro parámetro que pueda influir en la determinación de la curva de carga del sistema. Si es preciso se calculará el NPSH (Altura Neta Positiva de Succión Disponible).

3.- Con estos datos se construirá la curva de carga de la instalación y se revisará la lista de los resultados, si es necesario, hacer alguna modificación en el diseño. A continuación se tomarán los datos que faciliten al fabricante realizar la oferta de la bomba apropiada. Esta información se presentará en una “Hoja de Datos” con el fin de encontrar fácil y ordenadamente cualquier información que se precise.

• En resumen de lo anterior son establecidos los pasos a seleccionar correctamente una bomba centrífuga basadas en las curvas características.

• Tomando como base manejo de agua clara de

gravedad específica 1.0 es determinada la capacidad necesaria de descarga a la bomba en gpm.

• Determinar cuidadosamente la cabeza total dinámica del sistema en el cual es necesaria la bomba.

• Recordar que la cabeza total dinámica TDH consiste en la suma de tres factores:

Cuando la bomba está por encima de la fuente de suministro de líquido a bombear y predomina una cabeza de succión a levantar (por debajo de la horizontal)

TDH = hs + hd + hf

Sin embargo, si la fuente de suministro está por encima de la bomba y el líquido fluye hacia la bomba por gravedad predomina la condición de una cabeza estática de succión:

TDH = hd – hs + hf

donde: hs = Cabeza estática a levantar en la succión. La distancia vertical en pies desde el nivel libre de la fuente, hasta el eje central horizontal de la bomba. hd = Cabeza estática de descarga: distancia vertical en pies desde el eje central horizontal hasta la descarga libre. En caso de descargar a un equipo presionado determinar la cabeza equivalente.

hf = La cabeza en pies de líquido necesaria para vencer la resistencia de la fricción de tuberías y conexiones en ambos lados, succión y descarga.

• Para determinar la cabeza total dinámica de un sistema de bombeo, tanto la cabeza de fricción como la estática debe ser calculada para condiciones de operación máximas o extremas. Es decir, la cabeza estática será la máxima a esperar a que ocurra y la cabeza por fricción determinada para la capacidad máxima de flujo.

Hoja de Datos

Se pueden encontrar ejemplos de éstas en los libros especializados, especificaciones y en los catálogos de los fabricantes. Sin embargo, de manera general, las empresas usuarias confeccionan las suyas de acuerdo con sus experiencias y organización.

La Hoja de datos debe contar con Cuatro partes Básicas

1. Identificación de la bomba: En esta figurará en detalle, planta donde se instalará, pedido a que corresponde y cualquier otro dato que le identifique dentro de la instalación.

2. Datos facilitados por el cliente: Aquí se indicará lo correspondiente al servicio, características del líquido bombeado, caudales y presiones, forma de accionamiento, requerimientos constructivos de la bomba en función del servicio que va a realizar, requisitos de los materiales etc.

• 3. Datos del Fabricante: Esta parte irá en blanco y será llenada por el fabricante facilitando la información necesaria para poder hacer un estudio de la bomba ofertada.

• 4. Especificaciones: La hoja de datos describe y puntualiza las características que debe de tener la bomba. Sin embargo, hay detalles que no se incluyen por lo que se impone la redacción de unas especificaciones donde se indiquen los requisitos mínimos que deban cumplir las maquinas.

INFORMACION REQUERIDA:

1. DEFINIR LA APLICACIÓN2. CAUDAL A MOVER3. ALTURA A DESARROLLAR4. NPSH DISPONIBLE5. CARACTERISTICAS DEL LIQUIDO6. VELOCIDAD DE BOMBA7. FORMA DE LAS CURVAS DE OPERACION8. CONSTRUCCION



EFIC IEN C IA (

C AU D AL (Q )ALT U R A (AD T )

C O N D IC IO N ES D E O PER AC IO N

EJE L IB R E MO N O B LO C K

B O MB A H O R IZO N T AL

T U R B IN A VER T IC AL SU MER G IB LE

B O MB A D E PO ZO PR O FU N D O

C O N D IC IO N ES D E IN ST ALAC IO N

PAU T AS D E SELEC C IO N

BOMBA HORIZONTAL DE EJE LIBRE

Expocision Unidad 1- Equipos Mecanicos

Documents

Transcript of Expocision Unidad 1- Equipos Mecanicos