U N E F A Unidad III Bombas Centrífugas Guía Teórica

Sistema Internacional U N E F A 1. Definición: Las bombas son dispositivos utilizados para que impulsen líquidos a través de sistemas de tuberías. Para ello deben movilizar la cantidad de caudal requerido además de vencer la carga que el sistema le impone. Las unidades básicas utilizadas para bombas son: Característica Sistema Inglés Sistema Internacional Conversión Capacidad Gal/min M3/hora 0.227124 Trabajo por unidad de masa Pie Metro 0.3048 Potencia Caballos de vapor Vatios 745

U N E F A 2. Partes de la bomba: La bomba está constituida a grandes rasgos por el motor, Este dispositivo genera el movimiento partiendo de una fuente de energía que puede ser un combustible o alguna toma de electricidad directa. El movimiento generado en el motor es transmitido al impulsor por medio del eje, el cual hace girar al impulsor. Este dispositivo se encarga de suministrarle la energía que viene desde el motor por el eje al fluido, impartiéndole un giro por el cual se le entrega energía al fluido en forma de energía cinética.

U N E F A Voluta: En este dispositivo, el fluido con alta energía cinética por efecto del movimiento a la salida del impulsor es transformada en energía de presión. 3. Clasificación de acuerdo a la velocidad específica De acuerdo a la dirección del flujo respecto al impulsor, las bombas pueden ser clasificadas en bombas de Flujo radial, mezclado o axial. Esta clasificación puede ser realizada en función de un parámetro muy importante como lo constituye la velocidad específica de la bomba en las condiciones BEP.

U N E F A Otro parámetro similar es lo que se conoce como la velocidad específica de succión. Este parámetro da información acerca de la posibilidad de cavitar de la bomba. La cavitación es la formación de burbujas en el seno de la fase liquida, por efecto de bajos valores de presión a la succión de la bomba. Se recomienda NS<8500 para evitar cavitación.

DESPLAZAMIENTO POSITIVO U N E F A 4. Clasificación General BOMBAS DINÁMICAS CENTRÍFUGAS DE EFECTO ESPECIAL DESPLAZAMIENTO POSITIVO (Volumétricas) RECIPROCANTES DE DIAFRAGMA DE PISTÓN O ÉMBOLO ROTATORIAS DINÁMICAS DESPLAZAMIENTO POSITIVO En las cuales se añade energía continuamente, para incrementar las velocidades de los fluidos dentro de la máquina a valores mayores de los que existen en la descarga. El principio de funcionamiento está basado en la hidroestática, de modo que el aumento de presión se realiza por el empuje de las paredes de las cámaras que varían su volumen. En este tipo de bombas, en cada ciclo, el órgano propulsor genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, por lo que también se denominan bombas volumétricas.

U N E F A 5. Parámetros operacionales Cabezal total: es la energía entregada por la bomba al fluido, escrita en longitud de líquido, y puede ser estimada mediante la siguiente relación. Cuando la energía entregada por la bomba al fluido es expresada en unidades de potencia, el parámetro es conocido como Potencia hidráulica (Ph) de la bomba Tomando en consideración que hay pérdidas de energía en el interior de la bomba por efecto de la fricción y la turbulencia, en la práctica se requiere más potencia para impulsar la bomba que la que efectivamente se le transmite al fluido. Por esta razón, la potencia que recibe la bomba, es conocida como Potencia al freno (BHP).

U N E F A Cabezal neto de succión requerido (NPSHR) Este parámetro, representa la energía con que llega el fluido a la succión de la bomba. Es deseable que a la succión de la bomba la energía no sea demasiado baja, específicamente el termino de presión, ya que si esto sucede, parte del liquido que es bombeado, puede evaporarse, lo que formaría burbujas que pueden afectar enormemente el desempeño de la bomba. “Para evitar esto, se debe garantizar, que el NPSHD>NPSHR. Dependiendo de lo crítico del proceso se puede especificar que esta desigualdad sea desde un 10 hasta un 100%. NPSHD> 1,10 NPSHR”

Características de bombeo Coeficiente de Seguridad Cabezal neto de succión disponible (NPSHD) NPSHD (disponible): es un coeficiente independiente de la bomba y que viene definida por las condiciones del medio donde va a operar la bomba: NPSHD = Patmosférica ± Psucción - PFricción - Pvapor Nota → Llevando las presiones y pérdidas a unidades de longitud El NPSHD excede pocas veces los 25 pies en diseños de tuberías prácticos. Si en algún momento, al determinar el NPSHD, el valor es mayor a 25 pies, se especifican 25 pies en vez del valor real. Para valores de NPSHD menores a 7 pies es necesario especificar con exactitud su valor ya que el tipo de bomba y su costo es sensible a este parámetro. Es responsabilidad del ingeniero de proceso (diseñador del sistema de bombeo) garantizar que el NPSHD esté muy por arriba del NPSHR Características de bombeo Coeficiente de Seguridad Grandes Caudales NPSHD > 4,7 pies + NPSHR Servicio a calderas o de generación eléctricas NPSHD > 1,5 NPSHR Servicios industriales NPSHD > 1,1 NPSHR Normas PDVSA NPSHD > 3 pìes + NPSHR Para evitar la cavitación

U N E F A 1.- Cabezal estático de succión El valor del NPSHD depende de la presión de vapor del fluido que se bombea, de las pérdidas de energía (fricción y accesorios) en la tubería de succión, la ubicación del almacenamiento del fluido y la presión absoluta que se aplica a éste almacenamiento 1.- Cabezal estático de succión 2.- Cabezal estático de levantamiento

U N E F A NPSHD = 𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 1,1 Coeficiente de seguridad Para evitar cualquier inconveniente con la cavitación, producto de irregularidades en el proceso, el NPSHD requiere de un coeficiente de seguridad, el cual divide el valor de NPSHD calculado por el teorema de Bernoulli: Sistema de bombeo nuevo NPSHD = 𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 1,1 Coeficiente de seguridad NPSHD = 𝑁𝑃𝑆𝐻𝐷 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 1,2 Condiciones de operación normal Formas de incrementar el NPSHD 1.- Aumentar la presión de almacenamiento (presurizar el tanque). 2.- Disminuir la presión de vapor del fluido disminuyendo la temperatura. 3.- Cambiar los accesorios para disminuir las pérdidas de energía. * Importante: si se incrementa el caudal del sistema, aumenta el NPSHR

U N E F A 6. Leyes de afinidad Cuando una bomba cambia algunos de sus parámetros de operación, se plantea la interrogante de cómo se comportaran o impactara e cambio sobre el resto de las variables. Para este caso, existen relaciones matemáticas que nos ayudan a predecir la forma como impactaran los cambios en una variable operacional sobre el resto. Estas relaciones matemáticas, son conocidas como Leyes de Afinidad. De acuerdo a la variable que se modifica, pueden ser clasificadas como: cuando la velocidad varía Cuando el diámetro del impulsor varía