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I
ESCUELA POLITCNICA NACIONAL Facultad de Ingeniera Mecnica
Turbomquinas
Integrantes:
David Alejandro Vilaa Pea Bryan Steven Garca Claudio Andrs Paul
Angamarca Pupiales Josshua Sebastin Panchi Daz Jos Francisco Ziga
Cadena Rosa Ximena Morales Iles
Grupo: Grupo 3, GR2 Fecha: 2015-05-12
Bombas Centrfugas
1. Introduccin Una bomba centrfuga es una mquina de fluido
hidrulica que transmite la po-tencia de entrada (rotativa del
motor), en energa cintica en el fluido median-te un mecanismo
giratorio conocido como impulsor. Si bien hallazgos arqueolgicos en
Chi-na y Egipto sitan los primeros meca-nismos de bombeo alrededor
de 1000 a.C. Histricamente, en el ao de 1724, Jacob Leupold, realiz
una gran mejora; coloc unos tubos curvados sobre una rueda.
Figura 1. Rueda de Jacob Leupold. Fuente: [wilo.es]
En este diseo, al girar la rueda con la corriente de un ro, el
agua es obligada a subir por los tubos hasta el eje de la misma.
Sin duda, lo que ms llama la atencin es la forma curva de los tubos
que tienen similitud con los rodetes de las bombas centrfugas
actuales. El principio de funcionamiento que es-tas bombas emplean
es el intercambio de la cantidad de movimiento entre la mquina y el
fluido, de modo que es comn encontrar en su diseo uno o varios
rodetes que con su giro produ-cen campos de presiones en el fluido.
Debido al efecto de la fuerza centrfu-ga, el lquido contenido entre
los la-bes incrementa su energa cintica, la cual se transforma
parcialmente en energa potencial en la carcasa de la bomba. El
movimiento del impulsor genera baja presin en su centro y alta
presin ha-cia fuera de ste, lo que ocasiona que exista tendencia
del fluido a moverse hacia el centro del rodete.
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La figura 2 muestra el campo de presio-nes que es generado en el
recorrido del fluido por los labes del impulsor. Es importante
notar que tambin existe una diferencia apreciable de presiones
entre el lado cncavo y el lado convexo de los labes.
Figura 2. Presiones en el rodete.
Fuente: [monografias.com]
Si bien la fuerza centrfuga producida depende tanto de la
velocidad en la pe-riferia del impulsor, como de la densi-dad del
lquido, la energa que se aplica por unidad de fluido es
independiente de la densidad, razn por la cual en una bomba
determinada que rota a cierta velocidad, y que maneja un volumen
de-finido de lquido, la energa transferida ser la misma sin
importar de que flui-do se trate. Esta es la razn prima por la cual
la carga o energa de la bomba se denomina genricamente como altura
y se da en metros [m]. Las bombas centrfugas tienen un uso
tremendamente extenso en la industria ya que son adecuadas para
casi cual-quier servicio. Dentro de ellas, las ms comunes son las
que estn construidas con base en la normativa DIN 24255 con un nico
rodete, y que constituyen no menos del 80% de la produccin mundial
de bombas; esto, porque es ms adecuada para manejar mayores
caudales de lquido que su contraparte de desplazamiento
positivo.
Figura 3. Bomba DIN 24255. Fuente: [iruma.com.ar]
En las bombas de tipo centrfugas no existe vlvulas, el flujo es
uniforme y li-bre de pulsaciones de baja frecuencia. Aunque existen
diferentes tipos de construccin, todas las bombas centr-fugas
tienen en comn una entrada axial del lquido al impulsor de la
bom-ba. Una bomba esta compuesta por los si-guientes componentes
principales:
Carcaza de la bomba Rodete (impulsor) Eje Sellos
Figura 3. Corte de una bomba dinmica. Fuente:
[datateca.unad.edu.co]
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Las curvas caractersticas permiten la mejor comprensin del
comportamien-to de una bomba en funcin de sus va-riables de
operacin, y son entregadas por el fabricante de a cuerdo a cada
tipo de bomba. Estas curvas incluyen las grficas de cabeza,
eficiencia, potencia y NPSH-R, versus el caudal manejado por la
bomba.
Figura 4. Curvas caractersticas. Fuente: [monografias.com]
2. Partes principales de la bomba cen-trfuga
a) Impulsor (rodete):
Es la parte ms importante de una bomba, ya que en l existir la
mayor concentracin de cargas, originadas por la variacin de presin
del fluido en el viaje por el impulsor. Por el ltimo factor
mencionado se de-be considerar que en este punto de la turbomquina
existen esfuerzos oca-sionados por la carga ejercida para mo-ver el
fluido, adems, debe tomarse en cuenta la posibilidad de un alto
riesgo de cavitacin en este elemento, ya que al variar la presin
del fluido durante su paso a travs del espaciamiento entre los
labes del rodete se forman reas de baja, y alta presin, siendo las
de baja presin las que se hallan en el espacio de entrada generando
una tendencia
del fluido a regresar a ese punto. Con esta tendencia, al
generarse burbujas de vapor cuando el fluido est en la regin de
alta presin, y al pasar estas a zonas de baja presin, implotan y se
genera el fenmeno llamado cavitacin. Otro factor a considerar en el
rodete de una bomba es el fluido que circular por la misma, la
circulacin un cido tiene diferente efecto que un flujo de agua. As,
debe darse gran importancia a la pureza del fluido, las partculas
s-lidas que este lleve y su PH. En base a estos criterios se debe
seleccionar la geometra ms adecuada y el material idneo del rodete.
Generalmente esta parte es de una aleacin metlica o de un polmero.
Como primer punto se debe considerar el PH del fluido ya que la
corrosin puede terminar con la turbomquina de forma muy acelerada,
el siguiente factor a considerar es la resistencia a la ero-sin ya
que las partculas slidas que puedan viajar en el fluido generarn
es-te dao y reducirn la vida til del equipo, y como factor final ya
con una gama ms reducida de materiales se es-coge el adecuado de
acuerdo al lmite de fluencia, la carga que este soportara y un
factor de seguridad al criterio del diseador. Entre las aleaciones
ms comunes para este tipo de elementos tenemos el bronce y el acero
inoxidable. Tambin es importante la geometra del labe, ya que segn
esta se forman los tringulos de velocidades, por ende este factor
ser clave en el diseo del rodete. De este modo, deber escogerse una
geometra que nos permita obtener el cambio de presin y caudal
deseado, al tiempo que, genere esfuerzos que pue-dan ser soportados
por algn material.
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Existen diferentes tipos de rodetes en las bombas centrfugas
pero estos se pueden resumir en:
Abierto: Este tipo de rodete entrega una muy ba-ja eficiencia
pero permite el trabajo con fluidos sucios sin opcin de
obstruc-ciones.
Semiabierto:
Este rodete tiene mayor eficiencia que el abierto, pero tiene
mayor opcin de obstruccin aunque esta sigue siendo prcticamente
nula.
Cerrado:
Tiene alto riesgo de obstruccin, por lo cual se debe usar en
fluidos limpios, es-te rodete tiene una eficiencia muy alta
respecto a los otros tipos.
Doble aspiracin:
Este rodete no tiene prcticamente car-gas axiales y permite la
movilizacin de grandes caudales.
b) Carcaza:
Otra parte importante de una bomba centrifuga es la carcasa,
donde se tiene los mismos parmetros de diseo que en el rodete, pero
en este caso la ero-sin no es tan importante ya que de he-cho se
escoger un material duro. La carcasa soportar altas cargas de
presin, entonces en este caso se busca que la corrosin no afecte de
manera seria a este elemento, y que este pueda soportar la presin
generada por el equipo en su estructura completa. Los materiales ms
usuales para la construccin de las carcasas de las bombas
centrifugas son hierros fundi-dos, en muchos casos de resistencia a
la corrosin.
c) Eje (Flecha):
Es el elemento donde se apoyan todas las partes que giran de una
bomba cen-trifuga; generalmente estn fabricadas en acero,
modificando nicamente su contenido de carbono segn sea la
re-sistencia necesaria. La determinacin del dimetro de la flecha
debe hacerse tomando en cuenta la potencia mxima que se va a
transmi-tir y el peso de los elementos giratorios. Otro aspecto a
tomar en cuenta en el di-seo del eje de una bomba centrfuga es la
velocidad crtica, ya que al alcanzar esta rapidez se producir la
mayor can-tidad de vibraciones, y cualquier des-viacin del dimetro
de la flecha de la bomba las incrementa. La flecha de una bomba
centrfuga (sin importar su tipo), debe pasar por un proceso de
rectificado y pulido. Tambin, debido a la alta friccin y des-gaste
en la seccin de los empaques o apoyos, es necesario colocar una
camisa de flecha para proteger el eje, y ser una pieza de cambio
sobre la cual trabajen los empaques. Las camisas de flecha se
fabrican usualmente en latn o acero inoxidable.
Figura 5. Fecha de una bomba centrfu-
ga. Fuente: [unet.edu.ve]
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d) Sellos:
Su funcin es evitar el paso del aire ha-cia el interior de la
bomba, as como, impedir la circulacin hacia fuera del liquido
bombeado a travs del orificio por donde pasa la flecha de la bomba.
Los sellos se colocan en una cavidad concntrica con la flecha
denominada estopero, y sobre ellos se tendr que ejercer una presin
para contrarrestar la existente en el interior de la bomba. Un
resultado de la presin que se ejerce en el estopero es friccin que
podra elevar la temperatura de la flecha, ra-zn por la cual se debe
procurar medios de enfriamiento y lubricacin; esto se logra gracias
a una pieza llamada jaula de sello, a la cual se hace llegar desde
la misma carcaza o desde una fuente ex-terna el lquido
refrigerante. La presin de los empaques se efecta por medio de
prensaestopas, una pieza metlica que se mueve por medio de
tornillos. Los materiales ms usados para la fa-bricacin de sellos
son:
Asbesto, para agua a baja y me-diana presin y temperatura.
Asbesto y plomo, o bien plsti-cos, para presiones y
temperatu-ras ms bajas, as como para fluidos diferentes del agua en
procesos de refinacin.
Fibras sintticas como el tefln para otras substancias
qumicas.
En casos en que se desea que no se pro-duzca ninguna fuga, o
bien el lquido ataca a los empaques produciendo su continuo
reemplazo, se utilizan los lla-mados sellos mecnicos que consiste
de
dos superficies bien pulidas que estn en contacto una con otra.
Una de ellas es fija (unida a la carcasa) y otra es m-vil (unida al
eje).
Figura 6. Sello mecnico. Fuente: [day-seal.com]
3. Clasificacin de las bombas rotodi-nmicas. Bombas Rotodinmicas
La primera clasificacin de las bombas es separarlas en el grupo de
bombas de desplazamiento positivo y bombas ro-todinmicas. Las
primeras operan de forma volum-trica: Desplazan un determinado
volu-men por unidad de tiempo, indepen-dientemente de la presin.
Son bombas de mbolos, paletas, en-granajes, etc., utilizadas en
oleohidru-lica, donde se requieren unos caudales nfimos con
presiones muy elevadas, en nuestro caso no hablaremos ms sobre
estas bombas. Las bombas rotodinmicas, en cambio consiguen
incrementar la energa del fluido a base de aumentar la energa
ci-ntica por medio de la deflexin y el efecto centrfugo que
provocan los ala-bes del rodete recuperando esta ener-ga
posteriormente en forma de pre-sin. La principal forma de
clasificacin de las bombas rotodinmicas es separarlas en bombas
axiales, mixtas y radiales,
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segn la direccin de salida del flujo con respecto al eje. El
nombre comn para las radiales es bombas centrifugas, y as se
denomina-ran en adelante, a pesar de que algunos autores utilizan
este trmino para refe-rirse a todo el conjunto de bombas
ro-todinmicas. En las figuras 1,2 y 3 se muestra un es-quema de
cada tipo de bomba rotodi-namica.
La utilizacin de bombas axiales est indicada cuando se necesitan
grandes caudales con pequeas alturas de ele-vacin, las centrifugas
cuando se nece-sitan grandes alturas y pequeos cauda-les y las
bombas mixtas constituyen un caso intermedio. Existen muchas
caractersticas que ha-cen a las bombas susceptibles de
clasifi-caciones distintas, y as se puede tener bombas de una o
varias etapas, bombas de cmara partida, bombas autoaspi-rantes,
bombas sumergibles, bombas horizontales o verticales, etc. Bombas
axiales o helicoidales Las bombas axiales son turbo mquinas que
permiten la transferencia de ener-ga mecnica del rotor al lquido
mien-tras este pasa a travs de los alabes en direccin axial. El
impulsor tiene la forma de hlice de 2 a 6 aspas, por lo que estas
bombas se las llaman tambin de hlice.
La velocidad de arrastre o de base, en la incidencia del lquido
en el alabe a la entrada, conserva su valor en el borde de fuga del
alabe a la salida, o sea u1=u2, y en consecuencia la accin
cen-trifuga es nula. La ganancia en carga de presin debe lograrse
solamente a ex-pensas del cambio en magnitud de la velocidad
relativa, con resultados des-acelerativos en esta velocidad, de
forma de w2w2 y c2>c1. Como consecuencia de ser nulo el
tr-mino:
, de accin centrifuga, que es el que en las bombas proporciona
mayor ganan-cia en carga esttica, se tiene en las bombas axiales
una carga esttica redu-cida, ya que el cambio en velocidad
re-lativa, que es de donde puede obtener, se hace difcil conseguir
valores eleva-dos, pues se exigira una velocidad rela-tiva de
entrada muy alta que debera ser reducida a un valor muy bajo en el
ducto entre alabes, lo cual es difcil de lograr en el corto
recorrido a travs del rodete mvil, Se puede, en algunos ca-sos
incrementar la carga, aumentando el nmero de alabes de 5 a 6 con lo
que se operan mejor los cambios en la velo-cidad a travs de los
ductos entre los alabes, pero se aumentan las perdidas por friccin.
Sin embargo si se quieren mover gran-des caudales, que es donde
encuentran verdadera aplicacin las bombas axia-
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les, se debe reducir el nmero de alabes 3 o 4 siempre que la
carga sea pequea. Este tipo de bomba no deber utilizarse para las
aguas residuales no tratadas o fangos, ya que los trapos pueden
que-darse enredados en los labes-gua. Usos y aplicaciones de las
bombas axiales Las bombas axiales bombean grandes cantidades de
agua con una carga rela-tivamente pequea, normalmente el rango
oscila entre uno y tres metros. Las bombas axiales pueden ser
utiliza-das para generar cargas de agua de di-ferente ndole, entre
las que se encuen-tran: - Agua de ro - Agua residual del
pretratamiento - Aguas de tormenta - Lodos activados Bombas
radiales o centrifugas La bomba centrifuga, lo mismo que cualquier
otra bomba, sirve para pro-ducir una ganancia de carga esttica en
un fluido. Imprime pues, una energa a un fluido procedente de una
energa mecnica que se ha puesto en su eje por medio de un motor. La
bomba centrifuga es una turbo m-quina de tipo radial con flujo de
adentro hacia afuera, presentando por lo gene-ral un rea de paso de
agua relativa-mente reducida en relacin con el di-metro del rotor o
impulsor, con objeto de obligar al fluido a hacer un recorrido
radial largo y aumentar la accin centri-fuga lo que justifica su
nombre, a fin de incrementar la carga esttica, que es lo que
generalmente se pretende con este tipo de bomba, aunque el gasto en
parte se sacrifique. Todo esto significa que la velocidad especfica
tendr valores re-lativamente bajos o medios. Existen, no obstante,
bombas de tipo centrfugo que mueven grandes caudales con pe-quea
ganancia en carga en ciertos ser-
vicios donde se juzga que pueda tener mejores resultados que una
bomba axial, pero este no es el caso general. La bomba centrifuga,
como maquina radial que es, encuentra lgica aplicacin en cargas
relativamente altas y medianas, con uno o varios pasos. Usos y
Aplicaciones: Son ampliamente utilizadas en procesos donde se
requiere el transporte de una cantidad significativa de flujo a un
alto nivel de cabeza para as poder vencer grandes alturas y
distancias muy largas. Se estima que aproximadamente el 70% de la
produccin total de las bombas corresponde a bombas centrifugas.
Esta es una medida de la importancia de este tipo de bombas. Son
ampliamente usadas en aplicacio-nes mineras (por su facilidad para
ma-nejar slidos), en acueductos, industrias qumicas, oleoductos y
aplicaciones domsticas. Bombas de flujo diagonal o mixto Este tipo
de bomba ocupa una posicin intermedia entre la centrfuga y la de
flujo axial (en realidad, muchas veces se incluye dentro del primer
grupo), tanto en la direccin del flujo de agua (que es producido
conjuntamente por la fuerza centrfuga y por el empuje de los
la-bes) como en el propio funcionamiento. As pues, el flujo es en
parte radial y en parte axial (flujo mixto), de modo que la forma
del rodete es acorde con ello. Se construyen dndole al impelente
una forma tal que las paletas ya no quedan dispuestas en forma
radial, En este tipo de bombas el flujo cambia de axial a ra-dial,
son bombas para gastos y cargas intermedias y la velocidad
especifica de los impulsores es mayor que las de flujo radial.
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4. Clasificacin de las bombas centr-fugas y aplicaciones. Las
bombas centrfugas horizontales
Las bombas centrfugas con el eje de gi-ro horizontal tienen el
motor a la mis-ma altura. ste tipo de bombas se utili-za para el
funcionamiento en seco. El l-quido llega siempre a la bomba por
me-dio de una tubera de aspiracin.
Antes de su puesta en marcha deben quedar cebadas por no ser
auto-transpirantes. Este proceso puede ser bastante complejo si la
bomba no traba-ja en carga y colocada por encima del nivel del
lquido. Este caso se presenta muy frecuente con bombas centrfugas
horizontales, se debe colocar una vlvu-la en la parte de la
aspiracin de la bomba T algn sistema de cebado.
El rodete solidario al eje y al motor elctrico, montado en toma
directa, se pone en rotacin a una velocidad prees-tablecida
creando, por efecto centrfu-go, una aspiracin en el conducto
cen-tral y una descarga en el conducto peri-frico.
Figura 7. Bomba Horizontal Fuente: [www.debem.it]
A = motor elctrico B = linterna de inspeccin C = junta mecnica D
= rodete
E = conducto de descarga F = conducto de aspiracin
Estn constituidas por un robusto cuer-po bomba y por una
linterna para la fi-jacin del motor elctrico y para la ins-peccin
de la junta mecnica. El eje de la bomba, en el que est fijado el
rodete abierto, se hace solidario al eje del mo-tor elctrico. En la
parte trasera del ro-dete se halla la junta mecnica del eje.
Ventajas de las bombas centrifugas Ho-rizontales
- Son de construccin ms barata que las verticales.
- Su mantenimiento y conservacin es mucho ms sencillo y
econmico.
- El desmontaje de la bomba se puede hacer sin necesidad de
mover el motor.
- No hay que tocar las conexiones de aspiracin e impulsin.
- Fcil de instalar.
Aplicaciones
Bombeo de agua limpia y lqui-dos qumicamente no agresivos.
Aplicaciones domsticas. Distribucin automatizada de
agua en tanques medio-pequeos
Sistemas de riego, abastecimien-to hdrico
Industria qumica para transpor-tar lquidos delgados y
ligera-mente contaminados.
Industria Agrcola para la distri-bucin de los fertilizantes
artifi-ciales
Bombeo del agua de cao en los barcos.
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Las bombas centrfugas verticales
Este tipo de bomba tiene un eje vertical
y el motor generalmente est encima de la bomba. Esto permite que
la bomba trabaje siempre rodeada por el lquido a bombear.
El rodete, solidario al eje y al motor elctrico, montado en toma
directa, se pone en rotacin a una velocidad prees-tablecida
creando, por efecto centrfu-go, una aspiracin en el conducto
cen-tral y una descarga en el conducto peri-frico.
Estas bombas vienen con diferentes tamaos y varios nmeros de
etapas para proporcionar el caudal y la presin para condiciones de
diferentes tipos. Estas bombas son adecuadas para una amplia
variedad de aplicaciones desde bombeo de agua potable a bombeo de
productos qumicos.
Se debe tener muy en cuenta que estas bombas no deben quedar
cebadas an-tes de la puesta en marcha.
Figura 8. Bomba Vertical Fuente: [www.debem.it]
A = motor elctrico B = junta de transmisin C = linterna D =
cojinete radial E = columna externa F = revestimiento eje G = forro
de cermica H = rodete I = tubo de descarga L = conducto de
aspiracin M = forro de desgaste Las bombas centrfugas verticales
estn constituidas por un robusto cuerpo bomba y por una columna
fijada a la placa de los estribos, encima de la que se fija la
linterna que constituye el ele-mento de fijacin del motor elctrico.
El motor se monta en toma directa a tra-vs de una junta elstica en
el eje de la bomba. En la extremidad opuesta del eje - que est
soportado por un cojinete radial est fijado el rodete abierto. La
forma constructiva de esta bomba per-mite el desmontaje del motor
incluso sin desinstalar la bomba de la instala-cin
Bombas centrfugas verticales no sumergidas
En las bombas verticales no sumergi-das, el motor generalmente
est direc-tamente encima de la bomba. Tambin puede estar muy por
encima de la bom-ba para protegerlo de una posible inun-
dacin o para hacerlo ms accesible.
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Figura 9. Bomba Vertical no sumergida
Fuente: [www.debem.it] El eje de la bomba puede ser rgido o
flexible por medio de juntas universa-les. Esto soluciona el
problema del ali-neamiento. Aplicaciones
Para lquidos finos, no explosi-vos, que no contengan partculas o
fibras slidas, los lquidos no corrosivos.
Para trasvase de lquidos, circu-lacin y aumento de presin de
circulacin de agua potable fra o caliente.
Para sistemas de abastecimiento de agua, sistemas de aumento de
presin, transferencia de lqui-dos, regadios, etc.
Las bombas centrfugas verticales no sumergidas tienen su campo
en:
- Aplicaciones marinas. - Aguas sucias. - Drenajes. - Irrigacin.
- Circulacin de condensadores, etc
Diferencias entre las Bombas verti-cales y horizontales
Geometra Se puede usar las mismas bom-
bas horizontales, solamente hay que modificar los cojinetes.
Para bombas de gran capacidad, la construccin vertical
gene-ralmente es menos cara que la horizontal.
La ventaja de las bombas verti-cales es que necesitan muy poco
espacio horizontal
6. Curvas Caractersticas La representacin grfica de la altura,
la potencia consumida y el rendimiento de la bomba en funcin del
caudal se de-nominan curvas caractersticas de la bomba. Estas
curvas constituyen la in-formacin bsica necesaria para prede-cir
las magnitudes de operacin de la bomba en un circuito dado, y por
lo tan-to suelen ser aportadas por los fabri-cantes en sus
catlogos. Es de suma importancia el saber inter-pretar de modo
preciso las curvas ca-ractersticas de una bomba centrfuga. Son
muchos los problemas que pueden venir asociados a una bomba
centrfuga y para tratar de resolverlos de la mane-ra ms
eficientemente posible, primero se debe conocer de manera exacta y
precisa si la bomba est funcionando dentro de los parmetros para
los cua-les fue diseada, es decir, el punto en el cual se encuentra
trabajando. En el ma-nual de la bomba deberamos encontrar las
diversas curvas asociadas a la bom-ba y, por supuesto, el punto de
trabajo en el cual debemos mantener a nuestra bomba para que
funcione como est previsto. El conocimiento y buena in-terpretacin
que tengamos de estos grficos nos aportar la informacin necesaria
para una correcta toma de
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decisin a la hora de resolver nuestro problema. Para la obtencin
de las curvas de una bomba se construyen bancos de prueba y ensayo
equipados con todo lo necesa-rio para ello.
Figura 10. Esquema simplificado de un
banco de ensayos. Fuente: [autora propia]
Se deben monitorizar las presiones de aspiracin e impulsin de la
bomba, de-be existir un medio de regulacin del caudal de salida de
la bomba y, por su-puesto, los medios necesarios para la medicin
del caudal que suministra la bomba. Por otro lado se conocern los
datos fsicos de la instalacin como ve-locidad del impulsor, dimetro
de este, altura neta disponible en la aspiracin, etc. El fluido
bombeado ser agua a temperatura ambiente.
Curva Q-H La principal curva caracterstica de una bomba es la
que describe la relacin en-tre la altura manomtrica (cada de
presin) y el caudal, datos que permiten escoger la bomba ms
adecuada para cada instalacin. La altura manomtrica de una bomba es
una magnitud, expre-sable tambin como presin, que per-mite valorar
la energa suministrada al fluido, es decir, se trata de la cada de
presin que debe de vencer la bomba para que el fluido circule segn
condi-ciones de diseo.
Figura 11. Curva Q-H. Fuente: [wordpress.com]
Se debe tener en cuenta que esta curva as obtenida es slo para
un determina-do dimetro de impulsor, si usamos un dimetro distinto,
la curva obtenida se-r distinta. Normalmente, en una misma bomba
podemos usar distintos dime-tros de rodete, as, el fabricante
debera suministrar junto con la bomba, no una curva, sino una
familia de curvas en funcin de los dimetros D diferentes de
impulsor a utilizar.
Figura 12. Familia de curvas
Q-H. Fuente: [wordpress.com]
Curva P- Q
Igualmente, se puede conocer en to-do momento el consumo del
motor que acciona una bomba centrfuga monitorizndolo sobre el
armario elctrico con los instrumentos de medida adecuados, As,
tendremos
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la potencia consumida por la bomba P. De esta forma, se puede
obtener la curva de potencia consumida P en funcin del caudal
suministrado Q. Trasladando todos estos puntos so-bre los ejes de
coordenadas obte-nemos una nueva grfica, en el eje de abscisas
tenemos los valores del caudal Q y en el eje de ordenadas los
valores de la potencia consumida P.
Figura 13. Curva de Potencia consumida
en funcin del caudal. Fuente: [wordpress.com]
Curva -Q
Otra curva muy habitual es la que muestra la variacin del
rendimien-to de la bomba en funcin del cau-dal Q. Primeramente,
expresar que la potencia hidrulica es el traba-jo til realizado por
la bomba centr-fuga por unidad de tiempo, es decir viene dada por
la expresin:
En donde es el peso especfico del lquido bombeado. Esta potencia
hi-drulica no es igual a la potencia consumida por la bomba ya que
existen perdidas debidas a roza-mientos. Por tanto, podemos
expre-sar que el rendimiento es el cociente entre la potencia
hidrulica y la po-tencia consumida:
Cabe sealar, aunque es evidente que, si conocemos el rendimiento
obtenindo-lo directamente de la curva de la bomba podremos conocer
la potencia consu-mida mediante la expresin:
El rendimiento es el cociente entre dos potencias que conocemos
y que son funcin del caudal Q, por tanto, estamos en disposicin de
trazar una curva ms, la del rendimiento en funcin del caudal Q.
Tiene la forma mostrada en la si-guiente figura.
Figura 14. Curva de rendimiento en
funcin del caudal. Fuente: [wordpress.com]
NPSH(r)-Q
El NPSH (Net Positive Suction Head, o altura neta positiva en la
aspira-cin) es la presin mnima que debe haber en la entrada de la
bomba pa-ra evitar fenmenos de cavitacin. La cuarta curva
caracterstica a con-siderar de nuestra bomba es la cur-va NPSHr
(Net Positive Suction Head) o altura neta positiva de aspi-racin
requerida, en funcin del caudal Q. Esta curva representa la energa
mnima necesaria que el l-quido bombeado debe tener, medi-da en la
brida de aspiracin de la bomba como altura absoluta de l-
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quido, para garantizar su funciona-miento. Es una caracterstica
propia de la bomba que puede ser obtenida solamente en forma
experimental en los bancos de prueba de los fa-bricantes. Su fin
prctico es el man-tener en la entrada del rodete la presin de
aspiracin por encima de la presin de vapor del lquido a la
temperatura de bombeo.
Figura 15. Curva NPSHr - Q.
Fuente: [wordpress.com]
7. Seleccin de bombas centrifugas Para la seleccin de una bomba
se debe tener claro lo que es una curva caracte-rstica, adems de
los siguientes puntos:
Liquido -Descripcin del lquido -Temperatura -Densidad @ p, T
-Viscosidad @ p, T -Presin de vapor @ T -Causas de corrosin -Causas
de erosin Condiciones operativas
-Caudal (mximo, mnimo, normal) -Presin de succin (mnimo,
nor-mal) -Presin de descarga (Altura dife-rencial) -NPSH
Otras Condiciones
-Materiales preferentes -Tipo de sellado -Tipo de bomba,
conexiones
-Tipo de accionamiento (en caso de motor: Clasificacin de rea,
Voltaje y Hz) -Normas a cumplir (ANSI/ISO, NFPA, API, etc.)
De los mencionados anteriormente los ms importantes a conocer
son:
Caudal Altura manomtrica a vencer
por la bomba o prdida de pre-sin del circuito
Valor de NPSHd Diagrama de flujo para la seleccin de una
bomba:
Figura 16. Diagrama para la selec-
cin de una bomba. Fuente: [http://bibing.us.es]
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Ahora analizaremos algunos puntos an-tes mencionados para la
seleccin de una bomba: Agua a bombear: Dependiendo de la ca-lidad
del agua, (potable, de ros, de po-zos, de lluvias, servidas), se
deben esco-ger bombas con caractersticas de car-casa, rodete, y
sello mecnico, adecua-das al trabajo. Caudal o volumen de agua
desea bom-bear: Este valor nos sirve para seleccio-nar la bomba (Q=
volumen / tiempo) Presin o altura geomtrica desea a bombear: Este
valor nos sirve para cal-cular la altura manomtrica a bombear
(H.m.= altura geomtrica + prdidas de carga + presin til ) Distancia
hay que recorrer: La longitud recorrida en funcin del caudal, nos
permite calcular las tuberas y prdidas de carga. Tipo de energa
dispone: Segn el tipo de energa, se puede instalar una bom-ba
elctrica monofsica 220v o trifsica 380v, si no dispone de
electricidad se debe instalar una bomba a combustin (gasolina,
diesel) Utilizar sistema de bombeo manual o automtico: En el caso
de riego lo ms comn es arranque manual o con pro-gramador. En el
caso de redes de agua potable se utilizan, controles de nivel,
hidroneumticos, controlador electr-nico, variador de velocidad.
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