Conceptos Basicos Bombas Centrifugas-1

CONCEPTOS BASICOSBOMBAS 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 m³/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

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

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

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 hidráulicaPotencia al eje de la bomba

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

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 ACCESORIOS:METODO DEL “K”

PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS

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).

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

NPSHD > NPSHR

Q

ATMOSFERICAPRESION

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

NPSHrequerido:

•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

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

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

ESQUEMA DE INSTALACION:

SUCCION DE LA BOMBA

COMPUERTAVALVULA DE

RETENCIONVALVULA DE

CONEXION PARAEL SUMINISTRODE CEBADO

INSTALACION CON SUCCION NEGATIVA

ESQUEMA DE INSTALACION:

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

RECOMENDACIONES DE INSTALACION:

SUCCION DE LA BOMBA

BIEN MAL

RECOMENDACIONES DE INSTALACION:

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

SELECCION DE UNA BOMBA CENTRIFUGA

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

SELECCION DE UNA BOMBA CENTRIFUGA

SELECCION DE UNA BOMBA CENTRIFUGA EJE LIBRE

LIQUIDO : AGUA LIMPIA A 30°CCAUDAL : 15 l/sADT : 35 m

CONDICIONES DE OPERACION:

SELECCION DE UNA BOMBA

CURVA INDIVIDUAL BOMBA 50 - 125:

149

141125

110

5055

60

65

70.5

6769

707069

67%65605550

Ø149

Ø141

Ø125

Ø110

N(HP)151052

50-125n = 3480 RPM

30

20

10

0

(m)NPSH

(ft)

108642

(m)H

(ft)H

Q ( l / s )

Q ( U.S.gal / min)

50160

140

120

100

80

60

40

3002001000

40

30

20

10

2520151050

CAUDAL : 15 l/sADT : 35 mEFICIENCIA : 69%POTENCIA ABS.: 10.1 HPPOT. MAXIMA: 13 HPVELOCIDAD : 3480 RPMDIAM. IMPULSOR: 141 mmNPSHr : 3 m

BOMBA HORIZONTAL DE EJE LIBRE