1
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBASParte 1
BIENVENIDOS
2
OBJETIVO
ORGANIZACIÓN:
• EQUIPOS ROTATIVOS
• BOMBAS - DEFINICIÓN- CLASIFICACIÓN- NORMAS- CÁLCULOS HIDRÁULICOS- SELECCIÓN
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
3
1 CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS ROTATIVOS SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
EQUIPOS ROTATIVOS
ACCIONADORES MECÁNICOS
MÁQUINAS DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA
EQUIPOS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA
* TURBINAS HIDRÁULICAS
* MOTORES RECIPROCANTES DE COMBUSTIÓN INTERNA
* TURBINAS DE VAPOR * TURBINAS A GAS
4
1 CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS ROTATIVOS SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
EQUIPOS ROTATIVOS
ACCIONADORES MECÁNICOS
MÁQUINAS DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA
EQUIPOS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA
* BOMBAS
* MEZCLADORES DINÁMICOS
* COMPRESORES * VENTILADORES Y SOPLADORES * MÁQUINAS CENTRÍFUGAS
5
1 CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS ROTATIVOS
* CAJAS DE ENGRANAJE
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
EQUIPOS ROTATIVOS
ACCIONADORES MECÁNICOS
MÁQUINAS DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA
EQUIPOS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA
* ACOPLAMIENTOS
* SISTEMAS DE TRANSMISIÓNPOR CORREAPOR CADENA
6
2 BOMBAS
Máquina de conversión de energía que convierte la energía mecánica de un eje en rotación en energía hidráulica al aportarla a un líquido.
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
2.1 DEFINICION
EFECTOS OPUESTOS
PROPÓSITOS DEL BOMBEO DE LÍQUIDOS: Ejemplos: • Incrementar su presión • Transferirlo de un recipiente a otro de mayor energía
* LA GRAVEDAD* LA CONTRAPRESION* LA FRICCION* LA INERCIA
7
BOMBAS2.2 CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÒN
BOMBAS DINÁMICAS: CENTRÍFUGAS: FLUJO RADIAL
FLUJO MIXTO FLUJO AXIAL
Transforman VELOCIDAD en PRESIÓN en la voluta o el difusor
DESPLAZAMIENTO POSITIVO:- ROTATIVAS - RECIPROCANTES
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Desplazan al fluido
8
2.2 PARÁMETROS DE OPERACIÓN
CAUDAL VOLUMÉTRICOY
ALTURA DE BOMBEO O DIFERENCIAL DE PRESIÓN
PEN FUNCION DEL TIPO DE BOMBA
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
EXPRESION DE LA ALTURA
O
9
2.2 CLASIFICACION GENERAL DE BOMBASSEGÚN PRINCIPIO DE TRANSFERENCIA DE ENERGIA (HI)
DE EFECTO ESPECIAL (BOMBAS JET O DE EYECTOR)
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
BOMBAS DINAMICAS
CENTRIFUGASDE FLUJO AXIAL (SUCCION SIMPLE)
DE FLUJO MIXTO O RADIAL
10
2.2 CLASIFICACION GENERAL DE BOMBASSEGÚN PRINCIPIO DE TRANSFERENCIA DE ENERGIA (HI)
DE PISTON CIRCUNFERENCIAL
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
RECIPROCANTES
ROTATIVAS
DE DIAFRAGMA
DE PISTON
DE ROTOR SIMPLE
DE ROTOR MULTIPLE
DE ENGRANAJE DE LOBULO DE TORNILLO
DE POTENCIA
DE VAPOR
DE PISTON AXIAL
DE TORNILLO
DE ALABES
11
2.2 RANGOS DE APLICACIÓN DE BOMBAS
500
1000
2000
3000
2500 5000 7500 10000
CentrífugaTornillos múltiples
Cavidad Progresiva
(Tornillo Simple)
Engranaje
LóbulosÁlabes
Diafragma (Reciprocante)
Reciprocante
Centrífuga de Ata velocidad
CA
UD
AL
(GP
M)
ALTURA DIFERENCIAL (PIES)
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
12
2.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS SEGÚN API 610 9a. EDICIÓN (Tabla N° 1) EN CANTILIVER (Overhung)
Flexiblemente acopladas Horizontal Montada sobre pié OH1
Soportada en línea central OH2
ENTRE COJINETES(Between bearings)
SUSPENDIDAS VERTICALMENTE
Rígidamente acopladas
De acople cerrado
Vertical en línea con soporte de cojinetes OH3
Vertical en línea OH4
Vertical en línea OH5
De alta velocidad y engranaje integral OH6
De 1 y de 2 etapas Axialmente partida BB1
Radialmente partida BB2
Axialmente partida BB3Multietapas
Radialmente partida Carcasa simple BB4
Doble carcasa BB5
Carcasa simple Descarga a través de columna
De difusor (Tazones) VS1 De voluta VS2
De flujo axial VS3
Descarga separada Línea de eje (line shaft) VS4
Cantiliver VS5
Doble carcasa “Can type”
De difusor VS6 De voluta VS7
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
OH
BB
VS
13
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
2.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS SEGÚN API 610 9a. EDICIÓN
Horizontal de una etapa, en voladizo, montada sobre pié,
NO cumple con API 610 en su totalidad
Horizontal de una etapa, en voladizo, montada en línea central,
acople flexible
14
Vertical en línea, de una etapa, en voladizo, caja de cojinetes integral a la bomba
con soporte separado, motor montado en soporte integral a la bomba,
acople flexible
De alta velocidad, con engranaje integral,
de una etapa, en voladizo, sin acople bomba - engranaje,
acople flexible entre motor y engranaje, horizontal o vertical
Vertical en línea, de una etapa, en voladizo, sin acople, NO cumple con API 610
en su totalidad
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
2.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS SEGÚN API 610 9a. EDICIÓN
Vertical en línea, de una etapa, en voladizo, acople rígido,
NO cumple con API 610 en su totalidad
15Horizontal, de una o dos etapas, entre cojinetes, carcasa partida radialmente
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
2.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS SEGÚN API 610 9a. EDICIÓN
Horizontal, de una o dos etapas, entre cojinetes, carcasa partida axialmente
16
2.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS SEGÚN API 610 9a. EDICIÓN
BOMBA HORIZONTAL TIPO BARRIL (BARREL TYPE PUMP)
Horizontal, multi-etapa, entre cojinetes, doble carcasa, barril partido radialmente
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
BOMBA DE ANILLOS-SECCIÓN (RING-SECTION PUMP,
SEGMENTAL-RING PUMP or, TIE-ROD PUMP)
Horizontal, multi- etapa, entre cojinetes, carcasa simple (en anillos) partida radialmente
NO cumple con API 610 en su totalidad
Horizontal, multi-etapa, entre cojinetes, carcasa partida axialmente
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Vertical suspendida, de sumidero, Carcasa simple de difusor,
descarga a través de la columna, de una o más etapas
Vertical suspendida, de sumidero, carcasa simple de voluta,
descarga a través de la columna, de una etapa
Vertical suspendida, de sumidero, carcasa simple (de difusor), flujo axial,
descarga a través de la columna
Vertical suspendida, de sumidero, carcasa simple de voluta, descarga independiente
de la columna del eje (line shaft driven),
de una etapa
Vertical suspendida, de sumidero, en voladizo
carcasa de voluta, descarga independiente
de la columna del eje
VERTICAL CAN TYPEVertical suspendida,
doble carcasa, de difusor, descarga a través de la columna,
de una etapa o más etapas
VERTICAL CAN TYPEVertical suspendida,
carcasa doble, de voluta, descarga a través de la columna,
de una etapa
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
2.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS SEGÚN API 610 9a. EDICIÓN
18
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
2.2 CLASIFICACION DE BOMBAS ROTATIVAS
BOMBAS ROTATIVAS ROTOR
SIMPLE ROTOR MÚLTIPLE
19
2.2 CLASIFICACION DE BOMBAS ROTATIVAS
ÁLABES EN EL ROTOR
ÁLABES EN EL ESTATORÁLABES
ROTORSIMPLE
PISTÓNAXIAL
RADIAL
ELEMENTO FLEXIBLE
TUBO FLEXIBLE
ALABES FLEXIBLES
REVESTIMIENTO FLEXIBLE
TORNILLO
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
20
2.2 CLASIFICACION DE BOMBAS ROTATIVAS
ROTOR MÚLTIPLE
ENGRANAJEEXTERNO
INTERNO
LÓBULOSIMPLE
MÚLTIPLE
PISTÓN CIRCUNFERENCIAL
TORNILLO SINCRONIZADANO SINCRONIZADA
CILÍNDRICO
HELICOIDAL
SINCRONIZADA
NO SINCRONIZADA
SIMPLE
MÚLTIPLE
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
21
Rotativa de tornillo simple (cavidad progresiva)
Rotativa de tornillos múltiples
BOMBAS ROTATIVAS SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Bomba de engranaje internoDe acople magnético (sin sello)
VIKING
22
2.2 BOMBAS RECIPROCANTESDE PISTÓN / PLUNGER
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
23
2.2 BOMBAS RECIPROCANTESDE PISTÓN DE DOBLE Y DE SIMPLE EFECTO
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
SINGLE ACTING
24
2.2 BOMBAS RECIPROCANTES DE DIAFRAGMA
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
AIR
E A
IRE
25
INSTITUCION DESIGNACION TITULO APLICACION
HydraulicInstitute
HydraulicInstituteStandards
Standards forCentrifugal, Rotary and ReciprocatingPumps.
Bombas centrífugas, rotativas yreciprocantes*diseño*guía de selección*estaciones de bombeo*conceptos y terminología*instalación, operación y mantenimiento
*pruebas y mediciones
American Petroleum Institute
API Standard 610
(Técnicamenteequivalente a ISO
13709)(Aprobada por ANSI)
Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical
and Natural Gas Industries
Bombas centrífugas para Plantas Petroleras, Petroquímicas y de
Gas Natural (horizontales y verticales)
incluyendo bombas usadas como turbinas de recuperación de
potencia*Diseño*Fabricación*Inspecciones*Pruebas*Procedimiento de compra
3 NORMAS APLICABLES
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
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3 NORMAS APLICABLES (Cont`d)INSTITUCION DESIGNACION TITULO APLICACION
American Petroleum Institute
API Standard 674 Positive Displacement Pumps. Reciprocating
Bombas reciprocantes para refinerías y otras plantas petroleras*Diseño*Fabricación*Inspecciones*Pruebas*Procedimiento de compra
American Petroleum Institute
API Standard 675 Positive Displacement Pumps. Controlled Volume.
Bombas dosificadoras de desplazamiento positivo para refinerías y otras plantas petroleras*Diseño*Fabricación*Inspecciones*Pruebas*Procedimiento de compra
American Petroleum Institute
API Standard 676 Positive Displacement Pumps. Rotary
Bombas rotativas para refinerías y otras plantas petroleras*Diseño*Fabricación*Inspecciones*Pruebas*Procedimiento de compra
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
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3 NORMAS APLICABLES (Cont`d)
INSTITUCION DESIGNACION TITULO APLICACION
American Petroleum Institute
API Standard 682
(Técnicamenteequivalente a ISO 21049)(Aprobada por ANSI)
Pumps - Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps
Sistemas de sellado para bombas centrífugas y rotativas*Diseño*Requerimientos dimensionales*Criterios y procedimiento recomendado de selección*Configuraciones de sellos *Sistemas auxiliares*Inspecciones*Pruebas*Preparación para el envío*Procedimiento de compra
American Petroleum Institute
API RP 686PIP (1) REIE 686
Recommended Practices for Machinery Installation and Installation Design
Prácticas recomendadas para: • Manejo e izado • Recepción y protección • Fundaciones • Placa de montaje y
“grouting”• Tuberías • Alineación de ejes • Sistema de lubricación • “Commissioning”
PIP: “Process Industry Practices”.
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
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3 NORMAS APLICABLES (Cont`d)
INSTITUCION DESIGNACION TITULO APLICACION
ASME / ANSI B73.1 Specifications for Horizontal End-suction Centrifugal Pumps for Chemical Process
Bombas centrífugas horizontales de succión axial, de una etapa, para procesos químicos*Especificaciones de diseño y pruebas
ASME / ANSI B73.2 Specifications for Vertical In-line Centrifugal Pumps for Chemical Process
Bombas centrífugas verticales en línea para procesos químicos*Especificaciones de diseño y pruebas
National Fire Protection Association
NFPA-20 Standard for the Installation of Centrifugal Fire Pumps (National Fire Codes, Vol. 1)
Bombas centrífugas horizontales y verticales para sistemas de agua contra incendio*Bombas*Accionadores*diseño de la estación
ASME: American Society of Mechanical EngineersANSI: American National Standard Institute
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
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3 NORMAS APLICABLES (Cont`d)
INSTITUCION DESIGNACION TITULO APLICACION
PDVSA GA-203-PRT Engineering Specification Centrifugal Fire Pumps
Bombas centrífugas para sistemas contra incendio *diseño *fabricación *inspección *pruebas *sistemas de control
PDVSA GA-201 Engineering Specification Centrifugal Pumps
Bombas centrífugas *diseño *fabricación *inspección *pruebascomentarios a API 610
PDVSA GA-202 Engineering Specification Positive Displacement Pumps
Bombas de desplazamiento positivo*diseño *fabricación *inspección *pruebas
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
30
4.1 BOMBAS CENTRÍFUGAS. RELACIÓN PRESIÓN – ALTURA.
Bombas idénticas manejando líquidos de diferente peso específico en el mismo punto de operación.Hf = 0
50 m
.
589 Kpa. 490 Kpa. 392 Kpa.
PE = 1,2
PE: Peso Específico
PE = 1,0 PE = 0,8
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
P (Kpa) = 9,81 x H (m) x PE (Kgf/lt.)
31
4.1 ESQUEMA DE UN SISTEMA DE BOMBEO TÍPICO
Hd: Altura de descarga requerida
Hd = P1 / PE + hfd + (Z1 – Zb) , si v1 = 0
Hs: Altura de succión disponible
Hs = (Z0 – Zb) – hfs + P0 / PE
Z = 0
s
P0
P11
0
Z1
Zb
Z0 hfs
hfd
d
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Altura de la bomba Hb = Hd - Hs
32
4.1 RELACIONES DE CALCULO HIDRAULICOALTURA DE BOMBEO
DEDUCCIÓN
ALTURA DE DESCARGA REQUERIDA: Hd = P1 / PE + hfd + (Z1 - Zb)
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
ALTURA DE SUCCION DISPONIBLE: Hs = (Z0 - Zb) - hfs + P0 / PE
Hb = P1 / PE + hfd + (Z1 - Zb) - (Z0 - Zb) + hfs - P0 / PE
Hb = P1 / PE + hfd + Z1 - Z0 + hfs - P0 / PE
XHb = P1 / PE + hfd + Z1 - Zb - Z0 + Zb + hfs - P0 / PEX
Altura de la bomba Hb = Hd - Hs
Sustituyendo estas expresiones en la relación de la altura de la bomba Hb
33
4.2 GRADIENTES HIDRÁULICO Y DE ENERGÍA
Gradiente hidráulico = Z + PPE
Energía total = Z + P + v2
PE 2g
Características: • Sus valores son función del caudal.
• La diferencia entre los valores de gradiente de dos puntos representa la pérdida por fricción entre dichos puntos, para tramos de tubería de diámetro constante.
• Los tramos de tubería de diámetro constante sin restricciones bruscas ni accesorios genera una línea de gradiente de pendiente constante.
• Pérdidas bruscas en accesorios, válvulas, etc. y pérdidas graduales en tramos verticales de tubería producen descensos verticales en las líneas de gradientes.
• Un cambio de diámetro de tubería genera un cambio de pendiente en las líneas de gradiente y un cambio en el valor de la altura de velocidad.
• El nivel de referencia (Z = 0) debe ser mantenido en la construcción del gráfico.
Hbomba = Energía descarga - Energía succión
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
34
4.2 GRADIENTE DE ENERGÍA Y GRADIENTE HIDRÁULICO
Gradiente de energía = Gradiente hidráulico =
Hv = V2 / 2g
hf
Hd = altura de descarga
Hs
Altu
ra (m
. o p
ies)
Hv
Z
P/PE
hf
v2/2
g
4
13
2
hf valv.
c
a
s
Hs = altura de succión
e
Z = 0
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Z + P / PE GH + Hv
hf
35
4.2 GRADIENTE DE ENERGÍA Y GRADIENTE HIDRÁULICO
RECIPIENTE DE SUCCIÓN PRESURIZADOA
ltura
(m. o
pie
s)
Z = 0
P3
/PE
Z3
hf
Hv
P/PEP3
hfe = 0,5 ve2 / 2g
Z
Gradiente de energíaGradiente hidráulico
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
36
4.2 GRADIENTE DE ENERGÍA Y GRADIENTE HIDRÁULICORECIPIENTE DE DESCARGA PRESURIZADO
Altu
ra (m
. o p
ies)
Z = 0
P4 /PE
Z4
hf
Hv
P/PEP4
Z
hfs = vs2 / 2g
Gradiente de energíaGradiente hidráulico
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
v2 / 2g
37
4.2 GRADIENTE DE ENERGÍA Y GRADIENTE HIDRÁULICO
PÉRDIDAS EN ACCESORIOS
Hv1 = v12 / 2g
v1 v2
Hv2 = v22 / 2g
Gradiente de energíaGradiente hidráulico
a
hfa
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
1
P1/PE
P2/PE
2
38
4.3 NPSH
Es el valor de la presión absolutaen la boquilla de succión de la bomba
menos (-) la presión de vapor del líquido a la temperatura de operación (máxima),
expresada en unidades de columna de líquido
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
NPSH : Net Positive Suction Head
39
4.4 CAVITACIÓN
• Generalizada • Localizada • Transitoria
Este vapor se forma en la zona de menor presión del sistema,
cuando el fluido alcanza su presión de vapor, generalmente a la entrada del primer impulsor.
Cavitación: Fenómeno de formación y sub-secuente implosión de burbujas de vapor en un líquido.
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Dependiendo de la frecuencia y temporalidad, este fenómeno puede producir daños
permanentes a los rotores y altas vibraciones en la bomba,
lo cual a su vez genera altos niveles de vibración y ruido.
40
4.5 CÁLCULO DEL NPSH DISPONIBLE
1
s
Z = 0
dP0
P10
Z1
Zb
Z0
hfd
hfs
NPSHd: NPSH disponible
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
NPSHd = - hfs– HPva + (Z0 – Zb) P0/PE
41
4.5 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL NPSH DISPONIBLE
Presión de vapor
Caudal
• Pérdidas por fricción
Tubería de succión(Diámetro, longitud equivalente)
• Pérdidas por fricción
PARAMETRO
Presión atmosférica
VARIACIONEFECTO EN EL
NPSH DISPONIBLE
AUMENTA AUMENTA
disminuye
AUMENTA
aumenta
aumenta
AUMENTA
aumenta disminuye
aumenta (1)
disminuye
disminuye
Nota 1: El NPSH disponible aumenta debido a una disminución de las pérdidas por fricción debido a una disminución de la viscosidad.
TERMINO DE LA ECUACION
AFECTADO Po / PE
HPva
hfs
hfs
hfs
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Temperatura
Viscosidad
42
4.6 NPSH REQUERIDO
• Fuente
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
• Bases y criterios para su determinación
– Fluido– Temperatura– Caída de Altura de Bombeo (3%)
• Aplicabilidad a distintos fluidos y condiciones
43
4.6 NPSH REQUERIDO Y TENDENCIA A LA CAVITACIÓNNPSH requerido depende del diseño del impulsor de la primera etapa:
• Área del ojo de entrada• Diámetro de entrada• Ángulo de entrada de los álabes• Velocidad de rotación del impulsor• Diámetro del impulsor
Característica TendenciaBombas pequeñas
Baja velocidadBaja cavitación
Caudal << QBEP +
Ojo de entrada grandeCavitación localizada
por recirculación
Mayor altura diferencial Mayor tendencia a la cavitaciónLocalizada por recirculación
Para una determinada bomba el NPSH requerido varía inversamente con el diámetro del impulsor y directamente con el cuadrado de la velocidad de rotación
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
44
4.7 NIVELES DE POTENCIA
E2 Fluido
E1 FluidoPotencia al eje
PfMotor
Potencia Eléctrica
PE
Potencia absorbida por el fluido = Potencia hidráulica = (E2 – E1) / T
Pf = Potencia hidráulica / Eficiencia de la bomba
PE = Pf / Eficiencia del Motor y acople
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Rating del motor = PE x Eficiencia del motor
45
4.7 POTENCIA CONSUMIDA
W (lbf / min) = PE (lbf / pie3) x Q (pie3 / min)
Potencia Hidráulica = PE x Q x H33000
Potencia Hidráulica (HP) = PE (Kgf / lt.) x Q (gpm) x H (pies)3960
Fórmula práctica:
Potencia Hidráulica (HP) = Q (gpm) x Dif.P (psi)1714
Potencia Hidráulica (HP) = W (lbf / min) x H (pies) 33000
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
46
4.7 POTENCIA CONSUMIDA
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
FUENTES DE PERDIDA DE ENERGIA
Pérdidas mecánicas: roce entre las piezas deslizantes (anillos de desgaste, cojinetes, sellos mecánicos y estoperos).
Pérdidas volumétricas: disminución del caudal por recirculación.
Pérdidas por fricción: fricción entre el fluido de trabajo y la carcasa y el impulsor.
47
FACTORES PARA DETERMINAR LA POTENCIA DE LOS ACCIONADORES
Rating del motor(HP) Factor
Menor de 30 1,25
30 a 75 1,15
Mayor de 75 1,10
Referencia: API 610
4.8 SELECCIÓN DE LOS ACCIONADORES
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
OTRO CRITERIO: Seleccionar el motor para el extremo de la curva de la bomba, sin aplicar factor.
48
4.9 BOMBAS CENTRÍFUGAS CURVAS DE FUNCIONAMIENTO
Bases para su determinación
• Experimental• Agua a temperatura ambiente• Velocidad de rotación • Diámetro de impulsor
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
49
Pot
enci
a al
fren
o
Efic
ienc
ia (%
)
Altu
ra d
e B
ombe
o
Altura de Cierre(Shut-off Head)
Caudal volumétrico 0
BEP
4.9 CURVAS DE FUNCIONAMIENTO - BOMBA CENTRÍFUGA
Base: Diámetro de impulsor / velocidad constante / agua a temp. ambiente
Fluj
o té
rmic
o M
ínim
o Fl
ujo
Con
tinuo
Est
able
Mín
imo
Fluj
o M
áxim
o pe
rmis
ible
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Máxima eficiencia
50
Efic
ienc
ia (%
)
Altu
ra d
e B
ombe
o
Caudal volumétrico 0
4.9 CURVAS DE FUNCIONAMIENTO - BOMBA CENTRÍFUGA
Diam 3Diam 2Diam 1
30%
50%
50%60
%
60%
75%
75%
30%
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
51
4.10 BOMBAS CENTRÍFUGAS. PARÁMETROS DE OPERACIÓN
Densidad Altura de bombeo
INFLUENCIA DE LAS PROPIEDADES DEL FLUIDO
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
ViscosidadNPSH requerido
Eficiencia
Potencia
52
4.11 VELOCIDAD ESPECÍFICA DEL IMPULSOR (Ns)
N x Q-------------------
(H)3/4
N = Velocidad de rotación (rpm)
Q = Caudal en el BEP para cada impulsor máximo (gpm), si es de succión simple
Q = la mitad del Caudal en el BEP para cada impulsor máximo, si es de doble succión (gpm)
H = Altura de bombeo en el BEP para el impulsor máximo de cada etapa (pies)
A medida que aumenta la componente axial del flujo en el impulsor, aumenta el valor de “Ns” .
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Ns =
53
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
4.11 DISEÑOS DE PERFILES DE IMPULSORES EN FUNCIÓN DE SU VELOCIDAD ESPECÍFICA
54
4.11 CURVAS DE OPERACIÓN SEGÚN LA VELOCIDAD ESPECÍFICA DEL IMPULSOR
Caudal volumétrico
Ns = 600Ns = 1500
Ns = 3000
Ns = 5000
Ns = 10000
Altu
ra d
e B
ombe
o
Eficiencia (%)
Potencia al freno
Altura de Bombeo
Pot
enci
a al
fren
o
Efic
ienc
ia (%
)
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
55
4.12 VELOCIDAD ESPECÍFICA DE SUCCIÓN (S)
N x QS = -------------------
(NPSHr)3/4
N = Velocidad de rotación (rpm)
Q = si la bomba es de succión simple,Q es el Caudal en el BEP para el impulsor máximo de la primera etapa (gpm)
Q = si la bomba es de doble succión, Q la mitad del Caudal en el BEP para el impulsor máximo de la primera etapa (gpm)
NPSH r = NPSH requerido en el BEP para el impulsor máximo (pies)
Valores máximos permisibles de “S”: 10 000 - 12 000
A medida que aumenta el valor de “S”, aumenta la tendencia a la cavitación Incipiente, para puntos de operación alejados del BEP, aún cuando el NPSH disponible sea adecuado.
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
56
CURVAS DE NPSH REQUERIDO – BOMBAS CENTRÍFUGAS
Curva del 3% de decremento de la Altura de Bombeo: Base experimental @ Diámetro de impulsor / velocidad constante / agua a temp. Ambiente API 610: @ 65ºC
Caudal volumétrico - % del QBEP B
EP
3% decremento de la Altura de Bombeo
0 1005025 125
NPS
H R
eque
rido
Cavitación incipiente
Ruido y vibración máximos
4.12 VELOCIDAD ESPECÍFICA DE SUCCIÓN. INFLUENCIA EN LA CAVITACIÓN
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
57Caudal volumétrico
Pot
enci
a al
fren
o (P
) E
ficie
ncia
(%)
Altu
ra d
e B
ombe
o (H
)
Potencia a N2
Efici
encia
a N2
Altura a N1
4.13 LEYES DE AFINIDADCURVAS DE FUNCIONAMIENTO BOMBA CENTRÍFUGA RADIAL A VELOCIDADES N1 Y N2
Parábola de semejanza
Altura a N2
Efici
encia
a N1
Potencia a N1
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
58
4.13 LEYES DE AFINIDAD
Q1 = N1 x D1Q2 N2 D2
H1 = N1 2 x D1 2
H2 N2 D2
PH1 = N1 3 x D1 3
PH2 N2 D2 E1 == E2
Aplicaciones:
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
• Estimaciones • Bombas de flujo radial• Puntos 1 y 2 semejantes• Variaciones de “D” menores al 10% • Cambios de Velocidad (N) • Para cada impulsor o etapa por separado
o bombas de una sola etapa • Variación de un solo parámetro por cada proceso de cálculo
59
Caudal volumétrico (Q)
Altu
ra d
e B
ombe
o (H
)
Pará
bola
de
sem
ejan
zaAltura a N1
Altura a N2 1´
21
Resistencia
del sistema
Se conocen:
Ecuación de la Parábola de Semejanza (P) a la cual pertenece el punto 2:
H = K x Q2 K = H2 / Q22
K = Constante
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Se desea determinar la velocidad N2
• R : Curva de resistencia del sistema • Curva de la bomba a velocidad N1 • Q1 y H1 : Condiciones de operación a
velocidad N1 • Q2 y H2 : Condiciones de operación
requeridas • Diámetro del impulsor constante
¿ N2 ?
4.13 LEYES DE AFINIDAD. MÉTODO PARA CAMBIO DE VELOCIDAD
Se construye la parábola P que pasa por el punto 2, cuya intersección con la curva N1 determina el punto 1’.
Las Leyes de Afinidad se aplican entre los puntos 2 y 1’, para determinar N2
La eficiencia E2 es aproximadamente igual a E1’, por ser puntos semejantes , E1’ se obtiene de la curva de la bomba para Q1’ , H1’ y N1
60
Se ha demostrado experimentalmente una discrepancia entre los parámetros de operación calculados mediante las leyes de afinidad y los reales, obtenidos con impulsores de diámetro recortado.
Esta discrepancia aumenta con el porcentaje de reducción.
Recomendaciones: • Evitar reducciones a diámetros < 70% del impulsor de diseño o nominal.
• Para bombas de flujo radial y de alta velocidad específica (2500 a 4000) NO hacer reducciones a diámetros de < 90% del impulsor de diseño.
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
4.13 APLICACIÓN DE LAS LEYES DE AFINIDAD EN REDUCCCIÓN DE DIÁMETRO DE IMPULSOR
61
4.13 APLICACIÓN DE LAS LEYES DE AFINIDAD
% C
alcu
lado
60
70
80
90
100
65 70 75 85 9580 90 100
% Reducción Requerida (% del diámetro original)
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
REDUCCIÓN DE DIÁMETRO DE IMPULSOR – CURVA DE CORRECCIÓN
62
4.14 FLUJO CONTINUO ESTABLE MÍNIMO
Efic
ienc
ia (%
)
Altu
ra d
e B
ombe
o
BEP
Caudal volumétrico 0
Flujo Continuo Estable Mínimo (FCEM)
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Máxima eficiencia
Fuente: Fabricante
¿Cuán cerca del FCEM puede operar la bomba
continuamente?
¿?
63
INCREMENTO DE TEMPERATURA
Altu
ra d
e B
ombe
o
Caudal volumétrico
Incr
emen
to d
e Te
mpe
ratu
ra
Efic
ienc
ia
4.15 FLUJO CONTÍNUO TÉRMICO MÍNIMO
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
¿?
64
4.15 FLUJO CONTINUO TÉRMICO MÍNIMO
1. Determinar la Presión de Vapor a temperatura máxima:
Pvap a tmax = (NPSHd – NPSH r) x PE + Pvap a temp normal
C: Calor específico del fluido (BTU / lb °F)H0: Altura de cierre de la bombaDif. Temp max: Temp max – temp normalQbomba: caudal de la bomba
PROCEDIMIENTO DE ESTIMACIÓN
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
4. Determinar el Flujo Contínuo Térmico Mínimo estimado:
FCTmin = Qbomba a Emin
2. Determinar la temperatura máxima, a Pvapor máximo
3. Determinar la eficiencia mínima:
Emin = H0 (778 x C x Dif. temp max + H0)
¿?
¿?
65
4.16 SISTEMA DE BOMBEO CON SIFÓN
2
Z2
1
S
Z
Zs
Gradiente hidráulico
Hs min = Pva + holguraPE
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Hs = Ps/PE ¿?
Hs = H2 – Zs + hf (s a 2) – vs2
2g
F (ruta tub.) P2/PE Fijo f (caudal, diámetro tub S a 2.)
¿Cómo podemos aumentar Hs? Aumentando hf(S - 2)
¿punto crítico? Verificar la presión en cada punto del sistema
66
4.16 SISTEMA DE BOMBEO CON SIFÓN
ALTURA DEL SIFÓN MÁXIMA (Zsmax)
Zsmax = H2 – Hsmin + hf (s a 2) – vs2
2g H2 : Altura de presión en el recipiente de descargaHs : Altura de presión estática en la cima del sifón requerida
Hs min = Pva / PE + holgura (holgura : 2 a 3 m.)
Pva : Presión de vapor del líquido a la temperatura de operación hf (s a 2) : Pérdidas por fricción entre los puntos “S” y “2” (función del caudal) vs : velocidad de flujo en el punto “S” (función del caudal)g : aceleración de gravedad
ALTURA DE LA BOMBA PARA EL ARRANQUE DEL SISTEMA (Hbi)
Hbi = Z + Z2 + hf(1 a s) + vc2
2ghf(1 a s) : pérdidas por fricción entre los puntos “1” y “S”vc : velocidad crítica en el sifón
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
67
4.16 SISTEMA DE BOMBEO CON SIFÓN
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Cálculo de la velocidad crítica “Vc”
S
Dc
Dc : Diámetro crítico
CURVA DE ÁREA NETA DE PASO DE FLUJO
1. Calcular Q / Di 5/2
2. Determinar Dc / d
3. Determinar Área neta / Área tubo
68
4.17 OPERACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS EN PARALELO
50 100Caudal volumétrico75
Curva
del
sistem
a
2 Bombas en paralelo
Q1 Qs
Q1: Caudal de cada bomba Qs: Caudal del sistema de bombas
Hb = Hs
Altu
ra
de b
ombe
o
0
25
50
75
100
0
Hb = Hs : Altura de cada bomba = Altura del sistema de bombas
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
1 Bomba
¿Cómo se determina la curva del sistema de bombas?
69
4.18 OPERACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS EN SERIEA
ltura
de
bom
beo
0
75
100
0 25 100Caudal volumétrico
75
Curv
a de
l sis
tem
a
2 Bombas en serie
Bomba 1
H1: Altura de la bomba 1Hs: Altura del sistema de bombasH2: Altura de la bomba 2
Bomba 2H1
H2Q
sQ
b
Qs = Qb : Caudal de cada bomba y del sistema
Hs
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
¿Cómo se determina la curva del sistema de bombas?
70
Altu
ra d
e bo
mbe
o
Caudal volumétrico
Potencia con 6000 SSU
Eficiencia con Agua
Potencia con Agua
Altura con Agua
Eficiencia con 6000 SSUAltura con 6000 SSU
Efic
ienc
ia
Pot
enci
a al
fren
o
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
4.19 INFLUENCIA DE LA VISCOSIDAD EN LAS CURVAS DE OPERACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS
71
4.19 INFLUENCIA DE LA VISCOSIDAD EN BOMBAS CENTRÍFUGASCORRECCIÓN DE LA CURVA POR VISCOSIDAD
Limitaciones:
• Impulsores radiales• Una sola etapa
• Líquidos uniformesno geles, lodos ni pastas
• Aplicaciones con HPSH adecuado• No extrapolar
MÉTODO DEL HYDRAULIC INSTITUTE
Factor de corrección por caudal Cq
Q = caudal H = altura de bombeoE = eficiencia
C = factor de corrección w = para agua vis = para fluido viscoso
Qw = Qvis / Cq
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Factor de corrección por eficiencia Ce
Factor de corrección por altura Ch
Evis = Ew x Ce
Hw = Hvis / Ch
72
Qvis, Hvis(conocidos)
Ce, Cq y Ch a diferentes
% QBEP
Calcular Qw
Pre-selección de la curvade la bomba para aguaVerificación de
Qw / QBEP
Repetir pasos 3 a 5 Hasta igualar Qw / QBEP
1 3 4
6-b
7
Calcular Ch y Hw
Selección de la curva específica de la bomba para agua
8
9
Determinar Ew desde la curva específica de la
bomba seleccionada
Calcular Evis = Ew x Ce
10
Calcular Potencia vis con Evis
25
Procedimiento para cada etapa por separado
6-a6-b
6-c
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
4.19 PROCEDIMIENTO DE CORRECCIÓN DE LA CURVA POR VISCOSIDADPARA BOMBAS CENTRÍFUGAS – HYDRAULIC INSTITUTE STANDARD
viscosidad (conocida)
CARTA Calcular
Hw a %’s BEP
73
CORRECCIÓN DE LA CURVA POR VISCOSIDAD. PROCEDIMIENTO DEL INSTITUTO HIDRAULICO1° Entrar a la carta en la parte inferior por el eje de las abscisas con la capacidad requerida para el fluido viscoso (Qvis), en
dirección vertical hasta encontrar la línea de altura de bombeo requerida para el fluido viscoso (Hvis), dichas alturas están representadas por las líneas oblicuas de pendiente positiva.
Si la bomba es multi-etapa, se usa la altura de cada etapa por separado (se repite el procedimiento tantas veces como etapas tenga la bomba).
2° A partir del punto ubicado anteriormente, se desplaza horizontalmente (a la derecha o a la izquierda) hasta encontrar la línea oblicua de pendiente negativa correspondiente a la viscosidad del fluido.
3° A partir del punto obtenido anteriormente, se desplaza verticalmente a la parte superior de la carta hasta encontrar las curvasde los factores de corrección por viscosidad (Ce, Cq y Ch). La curva del factor Ch que se debe usar en el primer paso de tanteo es la designada por ”1.0 x Qn”, la cual corresponde al punto de máxima eficiencia (BEP), ya que se desea seleccionar una bomba que opere lo más cerca posible de este punto. Si al final resulta que la bomba seleccionada no opera en su punto BEP, se debe corregir el valor del factor “Ch”, usando la curva que más se aproxime al caso real de la bomba seleccionada, sabiendo que “Qn” es el caudal en el BEP, “0.6 x Qn” corresponde al 60% del caudal en el BEP, y asísucesivamente. Los valores de Ce, Cq y Ch se leen en la escala de la izquierda.
4° Para obtener la capacidad equivalente en agua (Qw), dividir el caudal requerido para el fluido viscoso (Qvis) entre el factor de corrección de capacidad (Cq), obtenido de la carta en el paso 3°. Qw = Qvis / Cq
5° Para obtener la altura equivalente en agua (Hw), dividir la altura requerida para el fluido viscoso (Hvis) entre el factor de corrección de altura (Ch), obtenido de la carta en el paso 3°. Hw = Hvis / Ch
6°-a Con los valores de Qw y Hw obtenidos, se pre-selecciona la bomba de la manera usual. El punto de operación obtenido para agua debe se lo más cercano posible al BEP,
6°-b corrigiendo iterativamente los valores de Ch y Hw hasta igualar los valores de Qw/QBEP (ver paso 3°). 6°-c Al final de este proceso se obtienen los valores corregidos de Ch y Hw.
7° Al final de los pasos 6-a, 6-b y 6-c se obtiene la curva específica de la bomba para agua.
8° Se determina la eficiencia de la bomba para agua (Ew), leyendo directamente en la curva seleccionada en el paso 7°.
9° Se calcula la eficiencia de la bomba para el líquido viscoso utilizando el factor de corrección por eficiencia obtenido en el paso 3°, mediante la relación: Evis = Ew x Ce
10° Se calcula la potencia requerida al eje para bombear el fluido viscoso, utilizando la eficiencia “Evis” determinada en el paso anterior. P = PE x Qvis x Hvis (PE = Peso específico del fluido viscoso)
EvisLa altura de cierre (para Q = 0) se considera igual para ambos fluidos.
74
(each stage)
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS4.19 CARTA DE CORRECCION DE FUNCIONAMIENTO POR VISCOSIDAD
EN BOMBAS CENTRÍFUGAS
Ref.: H
YDR
AU
LIC IN
STITUTE STA
ND
AR
D
75
(each stage)
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS4.19 CARTA DE CORRECCION DE FUNCIONAMIENTO POR VISCOSIDAD
Ref.: HYDRAULIC INSTITUTE STANDARD
Qvis
Hvis
Visc
Ce Cq
Ch a%’s QBEP
1
2
1EJEMPLO
76
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Qw = 250 gpm
Hw
Qn = QBEP = 285 gpm
4.19 CORRECCION DE FUNCIONAMIENTO POR VISCOSIDAD
Qw =250 / 285 Qn = 0.88 Qn
EJEMPLO
Impulsor pre-seleccionado
77
(each stage)
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS4.19 CARTA DE CORRECCION DE FUNCIONAMIENTO POR VISCOSIDAD
EN BOMBAS CENTRÍFUGASR
ef.: CA
MER
ON
HYD
RA
ULIC
DA
TA
78
5 BOMBAS ROTATIVAS
• Desplazamiento D = Volumen teórico / revolución
• Velocidad de Rotación N (rpm)
• Deslizamiento SL = Pérdidas volumétricas
Sl aumenta cuando: Aumenta el Dif. de presión, Disminuye la viscosidad, Aumenta N, Aumentan las holguras internas
• Presión neta positiva de succión Psvr = Psuc. Abs - Pvap. a max. Temp. (NPSH disponible y requerido)
• Capacidad Qreal = D x N - SL
5.1 PARÁMETROS DE OPERACIÓN
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
• Potencia Hidráulica: Ph = Q x Dif P
• Eficiencia volumétrica Ev = Q x 100 D x N
79
5.2 BOMBAS ROTATIVAS – CURVAS DE OPERACIÓN C
apac
idad
Diferencial de presión
Capacidad constante (ideal) Viscosidad: 1000 SSU
Viscosidad: 1000 SSU
Viscosidad: 100 SSU
Viscosidad: 100 SSU
Velo
cida
d =
100
rpm
Velo
cida
d =
200
rpm
Capacidad constante (ideal)
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
¿?¿?
¿?
80
6 BOMBAS RECIPROCANTES
• Capacidad Volumen teórico / tiempo
• Velocidad de Embolada Número de ciclos / tiempo
• Presión neta positiva de succiónPsvr = Psuc. Abs - Pvap. a max. Temp. (NPSH disponible y requerido)
• Eficiencia volumétrica Ev = Volumen real x 100 Volumen efectivo de los cilindros
• Altura de Aceleración (ha)
• Potencia Hidráulica / al freno
6.1 PARÁMETROS DE OPERACIÓN
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
81
6 BOMBAS RECIPROCANTES6.2 CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN
Nota: Las bombas reciprocantes presentan menos deslizamiento que las rotativas
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBASC
apac
idad
Diferencial de presión
Capacidad constante (ideal) Viscosidad: 1000 SSU
Viscosidad: 1000 SSU
Viscosidad: 100 SSU
Viscosidad: 100 SSU
Velo
cida
d =
100
rpm
Velo
cida
d =
200
rpm
Capacidad constante (ideal)
82
6.3 BOMBAS RECIPROCANTES. PULSACIONES DE FLUJO EN EL SISTEMA
Cau
dal d
e de
scar
ga
0° 90°
180°
270°
360° 90°
180°
270°
360°0° 90°
180°
90°
180°
1 pistón de acción doble
Cau
dal d
e de
scar
ga
Rotación del eje
0° 90°
180°
270°
360° 90
°
180°
2 pistones de acción doble
Rotación del eje 60
°12
0°
240°
300°0°
180°
360° 60
°12
0°18
0°
3 pistones de acción simple
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
1 pistón de acción simple
83
6.4 ALTURA DE ACELERACIÓN
Ha = L x V x N x Cb
ha : Altura de Aceleración (pies) * V : Velocidad de flujo (pies/seg)L : Longitud de la tubería (pies) * N : Velocidad de la bomba (rpm) g : Aceleración de gravedad (32,2 pies/seg2)
Cb: Constante que depende del tipo de bomba – 0,200 2 pistones de acción simple -- 0,115 2 pistones de acción doble – 0,066 3 pistones -- 0,040 5 pistones – 0,028 6 pistones -- 0,022 9 pistones
K : Constante que depende del fluido – 2,5 Aceite caliente -- 2,0 Mayoría de los hidrocarburos – 1,5 Amina, glicol y agua -- 1,4 Agua desaireada– 1,0 Úrea y líquidos con pequeñas cantidades de gases
i : Aplica a cada tramo de tubería de diámetro constante del sistema de tuberías. n : Cantidad total de tramos de tubería de diámetro constante
K x gHasist = hi (Li, Vi)
i = 0
n
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
84
7 SELECCION DE BOMBAS 7.1 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN
CARACTERÍSTICA CENTRÍFUGAS ROTATIVAS RECIPROCANTES
Caudal Variable alto – medio
Fijomedio – bajo
Fijo, preciso bajo
Altura Baja – media Limitada (1)
Media – alta No limitada (1)
Alta No limitada (1)
Eficiencia Baja – media Media – alta (fluido viscoso)
Alta
Tamaño (2) Menor Medio Mayor
Peso Menor Medio Mayor
Requerimientos de cebado
No autocebante Autocebante Autocebante
Vibraciones Medias Bajas Altas
1. Límites debidos al principio de operación de la bomba 2. En relación a su capacidad.
Notas:
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
85
7.1 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN
• Fluido: Viscosidad Contenido de sólidos Flamabilidad Toxicidad
• NPSH disponible
•Arreglo físico del sistema: Tanque vertical Subterráneo Fosa
•Parámetro de control
•Costos: Inversión (inicial / operación / mantenimiento)
•Servicio: Vital / emergencia / auxiliar
•Norma aplicable
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
86
ARREGLOS DE MONTAJE DE CARCAZAS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS
7.1 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN EJEMPLO: TEMPERATURA DEL FLUIDO
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
servicios de alta temperatura
87
7.1 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN EJEMPLO: BAJO NPSH DISPONIBLE
Aplicaciones:
Bombas de doble succión
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
Bombas “vertical can”
88
7.2 PROCEDIMIENTO DE SELECCIÓN. BOMBAS CENTRÍFUGAS1. Pérdidas por fricción en el sistema (succión y descarga)
2. NPSH disponible mínimo
3. Altura geodésica máxima y mínima
4. Diferencial de presión en los recipientes de succión y descarga
5. Curva de resistencia del sistema: máxima: Hf total + Zmax + dif. Presión max. Gráfica
6. Curva de resistencia del sistema: mínima: Hf total + Zmin + dif. Presión min. Gráfica
7. Modelo de bomba: tipo pre-seleccionado, rangos de cobertura hidráulica, frecuencia eléctrica – motor eléctrico
8. Tamaño de bomba (curvas particulares)
9. Verificación: tamaño, rpm, NPSH disponible vs. requerido, diámetro del impulsor, caudal máximo, caudal mínimo, altura de cierre, BEP.
10. Evaluación para casos particulares
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
89
Curva del sistema
Altu
ra
Altura estática (Z)
Caudal volumétrico
Altura de presión (Dif P / PE)
Pérdidas por fricción (hf) (variables, f (Q))
PROCEDIMIENTO
SELECCIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS
Curva de la bomba
Q nominal
Hb nominal
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
90
7.2 RANGOS DE COBERTURA HIDRÁULICA BOMBAS CENTRÍFUGAS
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
91
7.2 RANGOS DE COBERTURA HIDRÁULICA BOMBAS CENTRÍFUGAS
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
WM-HWM Family Range Chart
92
7.3 CRITERIOS DE SELECCIÓN. BOMBAS CENTRÍFUGAS
Rango Qmax – Qmin vs. QBEP (seún la especificación o norma) Según API 610 9a. Edición: Rango de operación: entre 70% y 120% del BEP
Punto nominal entre 80% y 110% del BEP Qnormal < QBEP < Qnominal
Diferencial de Hnominal hasta H a impulsor máximo > = 5% Hnominal•Por medio de: - Impulsor más grande
- Incremento de velocidad - Uso de una etapa adicional (blank stage)
Evitar el diámetro de impulsor mínimo: Ejem: Dia. Nom / dia. Min. > 1.1 (110%)
Diferencial Hcierre – Hnominal (10% a 20%) •10% nínimo para bombas en paralelo (API 610)•De acuerdo al la MAWP del sistema de descarga o ajuste de válvula de alivio
NPSHdisp - NPSHreq >= 1 metro o según la Velocidad Específica de Succión (S)
Velocidad de la bomba según: tipo de accionador o frecuencia eléctrica
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
93
7.3 CRITERIOS DE SELECCIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGASA
ltura
de
Bom
beo
Caudal volumétrico
10 a 20%
Altura de cierre
Hn
Altu
ra d
e Bo
mbe
o
Hn : Altura nominal
Caudal volumétrico
5% HnHn
Mínimo incremento de Altura de bombeo
Diámetro nominal
Diámetro máximo (1)
Altu
ra d
e B
ombe
o
Caudal volumétrico
Rango de operación
Qnor
Qnom
BEP
Qnor : Caudal normal
BEP: Best efficiency point
Qnom: Caudal nominal
(1) o velocidad máxima o etapa adicional
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
94
SISTEMA CON ALTURA ESTÁTICA NEGATIVA Curvas del sistema con
altura estática variable
Circulación natural del flujo
0
Altu
ra
Altura estática negativa P
érdi
das
por f
ricci
ón
(var
iabl
es)
Caudal volumétrico
+
-
Altura de presión = 0
SELECCIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS. CASOS PARTICULARES
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
95
INFLUENCIA DE VÁLVULAS DE CONTROL
Caída de presión en la válvula para la curva 2
P2 =
Curva 0: sin válvula de control
Curva 1: con válvula de control totalmente abierta
Curva 2: con válvula de control parcialmente cerrada
Altu
ra
de b
ombe
o
Caudal volumétrico
Curvas variables del sistema
012
P2
Q2 Q1 Q0
SELECCIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS. CASOS PARTICULARES
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
96Variación total de la Altura Estática = Zf – ( -Zi) = Zf + Zi
Zi Altura estática negativa: -ZiTanque
de succión
Tanque de descarga
Zf Altura estática positiva: +ZfTanque
de succión Tanque de descarga
SELECCIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS. CASOS PARTICULARES. VARIACIÓN DE LA ALTURA ESTÁTICA
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
97
Curvas variables del sistema
Altu
ra
Altura estática (Z)
Caudal volumétrico
Altura de presión (Dif P / PE)
Pérdidas por fricción (hf)
SELECCIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS. CASOS PARTICULARES
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
98
7.1 FACTORES DE SELECCIÓN DE BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
•Caudal (aproximadamente constante)
•Presión de diseño(bomba, sistema, ajuste de válvula de alivio)
•Viscosidad
•Presión Neta Positiva de Succión (NPSH)
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
99
Tamaños bomba
Ref. Bomba IMO Rotativa de 3 tornillos Serie 3D
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS7.2 SELECCIÓN DE BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
100
7.4 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL COSTO
• Cantidad de unidades
• Material de la carcasa
• NPSH disponible
• Altura de bombeo
• Caudal
• Presión de Diseño
• Temperatura de diseño
• Tipo de bomba
• Riesgos operacionales
• Contenido de sólidos
• Potencia requerida
• Tipo de accionador
• Otros:
- Norma de diseño
- Criterios de seguridad
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
101
Gracias
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