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

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 = l/s = 0.23 m ³ /h 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 H =  H + (P2 - P1) + ( C2 ² - C1 ² ) / 2g

ALTURA DE LA BOMBA (H) - Ejemplo: CONCEPTOS BASICOS H = ( ) + (3.08 ² ² ) / 2g H = H =60.9 m ( 1 psi = m ) ( 1 “Hg = 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 (P H ): Es la energía neta transmitida al fluido. P H  =  x Q x g x H ó P H  = Q x H x S P H : P.Hidráulica ( HP ) 75 Q : Caudal ( l/s ) H : Altura ( m ) S : Gravedad específica ( 1 para agua limpia ) CONCEPTOS BASICOS

PERDIDAS DE ENERGIA EN BOMBAS CENTRIFUGAS Recirculación (Volumétrica) Pérdidas por Fricción (mecánica) Fricción del Impulsor (Mecánica) Pérdidas por fricción (hidráulica) Pérdidas en la entrada del impulsor (Hidráulica) Filtraciones en la Prensaestopa (Volumétrica) BOMBAS CENTRIFUGAS

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

PERDIDAS DENTRO 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  = Q x H x S P : Potencia ( HP ) 75 x  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

CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS : Estas curvas se obtienen ensayando la bomba con agua limpia y fría (15.6°C). ALTURA (ADT) EFICIENCIA (  ) POTENCIA (P) NPSH H Q R BOMBAS CENTRIFUGAS

CURVA DE UNA BOMBA: CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

CURVA DE UNA BOMBA: MODELO DE LA BOMBA CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

CURVA DE UNA BOMBA: VELOCIDAD CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

CURVA DE UNA BOMBA: CURVA H-Q CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

CURVA DE UNA BOMBA: CURVA DE EFICIENCIA CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

CURVA DE UNA BOMBA: CURVA DE POTENCIA CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

CURVA DE UNA BOMBA: DIAMETRO CURVAS 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 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. CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

LEYES DE AFINIDAD: Q 2 = Q 1 (n 2 /n 1 ) H 2 = H 1 (n 2 /n 1 )² P 2 = P 1 (n 2 /n 1 )³ n 2, n 1 : Velocidades (rpm) CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS

VISCOSIDAD: Resistencia al flujo. Aumenta con la disminución de la temperatura. PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS

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 ) PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS

CALCULO DE PERDIDAS EN TUBERIAS: FORMULA DE HAZEN - WILLIAMS h F = 1760 x L ( Q / C )^1.43 D^4.87 PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS h F : Pérdidas (m) L:Longitud de la tubería C: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 PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS MaterialCondiciónC HW Fierro FundidoTodo100 Fierro galvanizadoTodo100 ConcretoTodo110 Hierro FundidoCon revestimiento135 a 150 Encostrado80 a 120 PVCTodo150 Asbesto CementoTodo140 PolietilenoTodo140 Acero soldado         6118 Acero bridado         Limitaciones: T° Normales,   2”, V  3 m/seg

CALCULO DE PERDIDAS EN ACCESORIOS: METODO DEL “K” PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS 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 m 2 /seg).

CALCULO DE PERDIDAS EN ACCESORIOS: METODO DEL “K” PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS

RANGOS APROXIMADOS DE VARIACION DEL “K”

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 = H geo + ( P a - P b ) + ( V a ² - V b ² ) / 2g +  H f 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)

ADT = H geo + ( P a - P b ) + ( V a ² - V b ² ) / 2g +  H f CURVA DEL SISTEMA

ADT = H geo +  H f CURVA DEL SISTEMA

CURVA DEL SISTEMA-PUNTO DE OPERACION: CURVA DEL SISTEMA

SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

SUCCION DE LA BOMBA Hs ( + ) Hs ( - ) SUCCION NEGATIVA SUCCION POSITIVA

NPSH D > NPSH R BOMBAS CENTRIFUGAS

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

NPSH requerido : SUCCION DE LA BOMBA NPSR req

NPSH disponible : 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

DISTRIBUCION DE ENERGIA EN LA SUCCION DE LA BOMBA

NPSH disponible : SUCCION DE LA BOMBA S NPSH d = Pa - Pv + Hsuc - Hf Pa:Presión atmosférica (m) Pv :Presión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo S: Gravedad específica del líquido bombeado Hsucc: Altura de succión ( + ó - ) (m) Hf : Pérdidas por fricción en la tubería de succión (m)

Pv y Pa: SUCCION DE LA BOMBA

PARA QUE LA BOMBA NO CAVITE: SUCCION DE LA BOMBA NPSH disponible > NPSH requerido

ESQUEMA DE INSTALACION: SUCCION DE LA BOMBA

ESQUEMA DE INSTALACION: SUCCION DE LA BOMBA

ESQUEMA DE INSTALACION: SUCCION DE LA BOMBA

RECOMENDACIONES DE INSTALACION: SUCCION DE LA BOMBA BIENMAL

RECOMENDACIONES DE INSTALACION: SUCCION DE LA BOMBA BIENMAL

RECOMENDACIONES DE INSTALACION: SUCCION DE LA BOMBA BIEN MAL

RECOMENDACIONES DE INSTALACION: SUCCION DE LA BOMBA

SELECCION DE UNA BOMBA CENTRIFUGA

INFORMACION REQUERIDA: 1. DEFINIR LA APLICACIÓN 2. CAUDAL A MOVER 3. ALTURA A DESARROLLAR 4. NPSH DISPONIBLE 5. CARACTERISTICAS DEL LIQUIDO 6. VELOCIDAD DE BOMBA 7. FORMA DE LAS CURVAS DE OPERACION 8. CONSTRUCCION SELECCION DE UNA BOMBA CENTRIFUGA

SELECCION DE UNA BOMBA CENTRIFUGA EJE LIBRE LIQUIDO:AGUA LIMPIA A 30°C CAUDAL:15 l/s ADT:35 m CONDICIONES DE OPERACION:

SELECCION DE UNA BOMBA ABACO DE SELECCION A 3600 RPM:

SELECCION DE UNA BOMBA CURVA INDIVIDUAL BOMBA : CAUDAL:15 l/s ADT:35 m EFICIENCIA :69% POTENCIA ABS.:10.1 HP POT. MAXIMA:13 HP VELOCIDAD:3480 RPM DIAM. IMPULSOR:141 mm NPSHr:3 m

BOMBA HORIZONTAL DE EJE LIBRE