Curso de Bombas Centrifugas Final

CURSO DE BOMBAS CENTRIFUGASPh.D.MILTON TALAVERA SOTO

INTRODUCCIN

Las bombas centrifugas son recomendadas para bombear desde ros, lagos, canales, pozos y procesos industrialesLas bombas centrfugas, como su nombre lo indica, emplean fuerza centrfuga para elevar el agua hacia lugares ms altos. Ellas tambin permiten la operacin de los emisores en los sistemas de riego por presin.Una bomba centrfuga es una mquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o crter, o una cubierta o coraza. Las paletas imparten energa al fluido por la fuerza centrfuga.Despojada de todos los refinamientos, se puede decir que una bomba centrfuga tiene dos partes principales:Un elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una flecha.Un elemento estacionario, compuesto por una cubierta, estopero y chumaceras.La bomba centrfuga da un flujo sostenido a presiones uniformes sin variaciones de presin. Provee la flexibilidad mxima posible, desarrollando una presin especfica mxima de descarga en cualquier condicin de operacin con caudal controlado ya sea por variacin de velocidad o estrangulacin.La seleccin de equipos de bombeo centrfugos es de gran importancia para todo aquel que se encuentre en la necesidad de instalar bombas en un proceso, por lo tanto la utilidad de esta monografa para aquellas personas, es la de servirles de gua en la seleccin, especficamente en este tipo de bombas, ya que es de las ms ampliamente difundidas en el mercado e industria y se le puede conseguir prcticamente en cualquier zona geogrfica.

CLASIFICACION

BOMBA CENTRIFUGA-PARTES

1-PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOLas bombas son dispositivos que se encargan de transferir energa a la corriente del fluido impulsndolo, desde un estado de baja presin esttica a otro de mayor presin. Estn compuestas por un elemento rotatorio denominado impulsor, el cual se encuentra dentro de una carcasa llamada voluta. Inicialmente la energa es transmitida como energa mecnica a travs de un eje, para posteriormente convertirse en energa hidrulica. El fluido entra axialmente a travs del ojo del impulsor, pasando por los canales de ste y suministrndosele energa cintica mediante los labes que se encuentran en el impulsor para posteriormente descargar el fluido en la voluta, el cual se expande gradualmente, disminuyendo la energa cintica adquirida para convertirse en presin esttica.

FASE DE FUNCIONAMIENTO

BOMBA CON CARCASA Y VOLUTA

VARIACION DE LOS ANGULOS

FORMA DE LA CURVA

FORMAS DE LOS RODETES

GEOMETRIA DE LA CARCAZA

FORMA DE LA CURVA

TERMINOLOGIA HIDRAULICACaudalEl caudal volumtrico, o simplemente caudal Q, que circula por un determinadosistema es el volumen de lquido trasegado en la unidad de tiempo. Las unidadesms comnmente empleadas son m3/hora, litros/minuto (L/m) y litros/seg (L/s).No obstante en el mbito de influencia anglosajona lo podemos encontrar expresadotanto en galones Imperiales/minuto (Igpm) como galones americanos/minuto(USgpm). La equivalencia entre las principales unidades de medida de caudal esla siguiente:1 L/s = 60 L/m = 3,6 m3/h = 13,148 Igpm = 15,839 USgpmEl caudal volumtrico que circula por un determinado sistema se puede obtenermultiplicando la velocidad del fluido (v) por el rea transversal de paso:Q = v . AEl caudal msico Qm, es la cantidad de masa de fluido que circula en la unidadde tiempo. Se puede obtener multiplicando la densidad del fluido ( ) por el caudalvolumtrico:Qm = . QPara el caso del agua la densidad es 1000 Kg/m3

PRESINEs la fuerza que ejerce un fluido por unidad de superficie. En el S.I. se emplea comounidad de medida de presin el Pascal (Pa); 1 Pa = N/m2 (Newton / metro cuadrado).Por ser una unidad demasiado pequea se emplea habitualmente mltiplos de lamisma, KPa, MPa,o tambin el Bar, 1 Bar = 105 Pa.Para el caso de la altura de impulsin, tambin suele expresarse en metros decolumna de lquido (mcl), existiendo la relacin siguiente:1 kg / cm2 = 10/ (metros columna de lquido)

EQUIVALENCIA ENTRE LAS DIFERENTES UNIDADES DE PRESIN1 Bar = 1,02 Kg/cm21 Bar = 10,2 mca1 Kg/cm2 = 0,981 Bar1 mca = 0,0981 Bar1 mca = 9810 Pascal1 at (atmosfera tcnica) = 1 Kg/cm21 atm (atmosfera fsica) = 1,033 Kg/cm2La atmsfera fsica es equivalente a una columna de mercurio de 760 mm. dealtura, que es igual a una columna de agua a 4C de 10,33 metros de altura deagua.

. PRESIN ATMOSFRICA (PA):Fuerza ejercida por la atmsfera por unidad de superficie.PRESIN RELATIVA O EFECTIVA (Pr): Es la presinmedida con relacin a la presin atmosfrica. Los manmetros miden presiones positivas. Los vacumetrosmiden presiones negativas.PRESIN ABSOLUTA (Pabs): Es la presin por en cimadel cero absoluto (vaco perfecto)Pabs = Pa + PrPRESIN DE VAPOR (TENSIN DE VAPOR) (Tv): Es la presin a la que un lquido, a determinada temperatura, se halla en equilibrio con su fase gaseosa (vapor).DENSIDAD: es la masa de una sustancia por unidad de volumen.PESO ESPECFICO ( ): Es el peso de una sustancia por unidad de volumen.Peso especfico = Densidad x GravedadINFLUENCIA DEL PESO ESPECFICO: Una bomba puede impulsar lquidos de distinto peso especfico, por ejemplo agua, alcohol, cido sulfrico etc., a una misma altura, afectando tan slo a la presin de descarga y potencia absorbida que se vern modificadas en relacin directa al peso especfico ALTURA MANOMTRICA TOTAL (Hm): Es la alturatotal (presin diferencial) que ha de vencer la bomba.Responde a la ecuacin.Hm = Ht + Pc +10/(P1 P2)P1 : Presin en el depsito de impulsinP2 : Presin en el depsito de aspiracinSi se realiza el bombeo entre depsitos abiertos con la misma presin (presin ambiental) como sucede NORMALMENTE, el valor P1-P2= 0. Es conveniente calcular por separado la altura manomtrica de aspiracin para comprobar que la bomba es capaz de aspirar sin dificultades.

CONCEPTOS HIDARULICOSALTURA DINAMICA TOTAL :Es la energa neta transmitida al fluido por unidad de peso a su paso por la bomba centrfuga, expresada enunidades de longitud. Esta energa absorbida por el lquido es la que necesita para vencer la altura estaticatotal ms las prdidas en las tuberas y accesorios del sistema. Se expresa normalmente en metros del lquidobombeado.Se calcula como sigue:ADT = Hgeo + ( Pa - Pb ) / rg + ( Va2 - Vb2 ) / 2g + SHfHgeo : Altura esttica total en metros( Pa - Pb ) / rg : Diferencia de presiones absolutas en metros( Va2 - Vb2 ) / 2g : Diferencia de energas de velocidad en metrosSHf : Suma de prdidas en las tuberas y accesorios de la succin y descargaexpresado en metros.En la prctica los valores de energa de velocidad son despreciables, la ecuacin queda:ADT = Hgeo + ( Pa - Pb ) / rg + SHfSi los recipientes de succin y descarga se encuentran abiertos a la presin atmosfrica, la ecuacinquedara:ADT = Hgeo + SHf

EVALUACION ENERGETICAPotencia, rendimiento La potencia hidrulica Pu dada por la bomba es la potencia til transmitida por la bomba al lquido bombeado: Pu = q g H = Q g HDonde es la densidad del lquido bombeado. Si existe un cambio notable en la densidaddel lquido bombeado durante su paso a travs de la bomba, se emplea comodensidad la de la seccin de entrada 1.La unidad de potencia en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el vatio (W).En la prctica es habitual considerar la potencia en kW. Esto se expresa con la siguienteecuacin: Pu = Q H/367, en kW con in kg/dm, Q en m/h y H en m La potencia absorbida P (potencia tomada) por la bomba, es la potencia absorbidaen el eje o el acoplamiento. Es mayor que la potencia dada Pu por la bomba,siendo la diferencia entre ambas las prdidas en la bomba.Si el rendimiento de la bomba, que representa las prdidas en la misma, es conocido,la potencia absorbida por la bomba puede expresarse por la siguiente ecuacin:P=Pu / =Q H/367 (en kW); con en kg/dm, Q en m/h y H en m y es expresado como valor decimalEjemplo:Datos: Q = 50 m/h, H = 54 m, = 1,0 kg/dm, = 70 % = 0,70P = 1,0 .50 .54/367. 0,70 = 10,5 kW El rendimiento de la bomba establece la relacin entre la potencia hidrulicasuministrada por la bomba y la potencia absorbida en el eje o acoplamiento de la misma.El rendimiento de la bomba se expresa mediante la ecuacin: = Pu / P =.Q .g. H / P y con las siguientes unidades: = Q H/367 . P , con P en kW, en kg/dm, Q en m/h y H en mEjemplo:Datos: Q = 200 m/h, H = 90 m, = 1,0 kg/dm, P = 64,5 kW1,0 200 90 =1,0 .200 .90 /367 64,5= 0,76 = 76 %

PARA UNA BOMBA HIDRAULICA LA POTENCIA P SERAP = QHn/ (mkg/s)En que: es el rendimiento de la bomba es el peso especifico del agua = 1000 kg/m3Q es el caudal en m3/sHn es la altura neta de elevacion en mP = QHn/ (mkg/s)Para un rendimiento = 0,50la expresion queda P = 2000 QHn (mkg/s)Dado que 1 Kw = 102 mkg/s,la potencia se puede expresar P = 19,61 Q Hn (Kw)Dado que 1 CV = 75 mkg/s,la potencia se puede expresar P = 26,67 Q Hn (CV)Dado que 1 HP = 76 mkg/s,la potencia se puede expresar P = 26,32 Q Hn (HP)

VELOCIDAD ESPECIFICALa velocidad especfica n, se define como aquella velocidad en revoluciones por minuto, a la cual un impulsor geomtricamente similar al impulsor en cuestin, pero pequeo, desarrollara una carga unitaria a una capacidad unitaria.

ns, al contrario de nq, depende del peso especfico del lquido. Con = 1000 kg/m3 tendremos, para el agua:En esta ecuacin, H representa la altura de elevacin de una fase, en metros, para una bomba de varias fases; y para la bomba con rodete de doble aspiracin, Q, el caudal de un lado del rodete, en metros cbicos por segundo.La siguiente informacin acerca de la velocidad especfica es importante para el estudio y diseo debombas centrfugas:a) El nmero se usa simplemente como una caracterstica tipo, para impulsores geomtricamentesimilares, pero carece de significado fsico para el proyectista.b) La velocidad especfica se usa como un nmero tipo, para disear las caractersticas deoperacin, solamente, para el punto de mximo rendimiento. Y ese ser el nmero especficocon que se identificar a la bomba.c) Para cualquier impulsor, la velocidad especfica vara de 0 a en diversos puntos de la curva altura- caudal, siendo cero cuando el caudal es cero, e infinita cuando la altura es nula.d) Para el mismo impulsor, la velocidad especfica no cambia con la velocidad del mismo. Esto sepuede comprobar expresando los nuevos valores de la altura y caudal en trmino de los viejos, ysubstituyndolos en la expresin de la velocidad especfica.e) Para impulsores similares, la velocidad especfica es constante en diferentes velocidades y tamaos.f) Los incisos d) y e) presuponen el mismo rendimiento hidrulico, y se aplican a todos los puntos de lacurva H-Q. Los puntos de igual velocidad especfica de varias curvas H-Q., para diferentesvelocidades del mismo impulsor o para diversos tamaos de impulsores similares, son referidos a suscorrespondientes puntos, o puntos de la misma eficiencia hidrulica

FORMAS DEL ROTOR EN FUNCION DE LA VELOCIDAD ESPECIFICA

CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGASLa Altura Dinmica Total (ADT), la Eficiencia (h), el NPSH requerido (NPSHr) y la Potencia Absorbida (P)estn en funcin del Caudal (Q) tal como se muestra en la figura.Estas curvas se obtienen ensayando la bomba con agua limpia y fra (15.6C).

INSTALACION TIPICA

CURVAS CARACTERISTICAS

NPSH disponible y NPSH requeridoEl NPSH (Net Positive Succion Head) disponible se refiere a la "carga energtica lquida y disponible en la instalacin" para permitir la succin del fluido, venciendo las propiedades fsicas del fluido asociadas a la instalacin fluido.El NPSH debe ser estudiado por el proyetista en la instalacin , a travs de lasiguiente expresin :NPSHdisponble = Hatm - (HS - HV + DHS) (7)Siendo: NPSHdisponvel = energa disponible en la instalacin para la succin , en m;Hatm = presin atmosfrica local (Tabla 3);Hs = altura de succion ; es negativa cuando la bomba est ahogada, y es positiva cuando est por encima del nvel de gua (m);Hv = presin de vapor del fluido en funcin de la temperaturaDHs = perdida de carga total en la linea de succin (m).

CARACTERISTICAS CUALITATIVASEl valor (NPSH) est referido al nivel de referencia (NPSH), mientras el nivel de energa en la boca de aspiracin de la bomba est referido al nivel de referencia de la instalacin.El trmino cavitacin est estrechamente relacionado con (NPSH). La cavitacin es la formacin de burbujas de vapor al descender la presin esttica por debajo de la tensin de vapor del lquido y su posterior desaparicin (implosin) al subir la presin por encima de la tensin de vapor. Este proceso produce golpes puntuales de alta presin. Si las burbujas estn junto o prximas a una superficie, ej. pared o labes del impulsor, los resultados de la implosin tambin llamado Microjets, golpean la superficie de la pared / labe del impulsor a alta velocidad causando un fuerte desgaste. Esto explica la estructura porosa tan caracterstica de los materiales sometidos a cavitacin.La principal causa de cavitacin en bombas centrfugas es la bajada local de la presin en la entrada de los pasos formados por los labes del impulsor debido al aumento de la velocidad del lquido en el ojo de entrada del impulsor y a la transmisin de energa del impulsor al lquido. La cavitacin puede aparecer tambin en otros puntos de la bomba donde ocurran cadas locales de presin, ej. entrada a difusores, carcasas y espaciadores.

LOS EFECTOS DE LA CAVITACIN EN FUNCIN DE SU SEVERIDAD SON:

Formacin de burbujas aisladas o reas de burbujas de vaporEsto slo puede ser observado y evaluado por examen estroboscpico de la entrada del impulsor en una copia especialmente construida del diseo original de la bomba, que permita la visibilidad interna. Este costoso procedimiento slo se justificara al realizar el diseo hidrulico de impulsores sometidos a grandes esfuerzos para grandes bombas de condensados, para optimizar la bomba y las entradas de los impulsores segn los requerimientos (NPSH).Cada de la altura total comparada con la de funcionamiento sin cavitacin para el mismo caudal. La cada se da como un porcentaje de la altura total sin cavitacin para ese caudal. En bombas de varias etapas es un porcentaje de la altura total de la primera etapa. Cada del rendimiento comparado al de funcionamiento sin cavitacin.Ruido y cambio del ruido comparado al de funcionamiento sin cavitacin.La implosin de las burbujas de vapor crea un golpeteo similar a piedras en una hormigonera.Funcionamiento brusco e irregular por un incremento de la vibracin en comparacin con su funcionamiento sin cavitacin.Daos materiales de los elementos internos de la bomba.La erosin de la superficie del material la convierte en una estructura porosa similar a la de una esponja.Desplome de la altura totalLa altura total de la bomba cae completamente cuando el impulsor llega a estar bloqueado por las burbujas de la cavitacin que evitan cualquier transmisin de energa al fluido bombeado.

(NPSH) REQUERIDO POR UNA BOMBA

El valor de NPSHrequerido por una bomba, es es la "carga energtica lquida requerida por la bomba",o el valor mnimo de energatotal del conjunto. en el nivel de referencia para que el valor (NPSH), en que tiene que ser superior a la tensin de vapor del lquido bombeado, para garantizar el correcto funcionamiento de la bomba sin cavitacin a la velocidad, caudal (o altura total) seleccionado y para el fluido bombeado para el cual la bomba fue diseada.El fabricante de la bomba fija el valor (NPSHR) y lo muestra en la curva caractersticaNPSHR / Q . atravez de sus catalogos .El (NPSHR) est basado, en pruebas de cavitacin con agua limpia y fra, cuando se produce una cada del 3% respecto al funcionamiento sin cavitacin. Este valor es,por tanto, (NPSHR). Para bombas de varias etapas el trmino (NPSHR) se refiere a laprimera etapa.Para bombas cuya transferencia de energa es superior a la normal, p.e. bombas de alimentacin de calderas o de condensado para grandes centrales de produccin de energa, el valor (NPSHR) es considerablemente mayor que (NPSH3), debido a que en estos casos se presenta antes los efectos de la vibracin y la prdida de material.No obstante, la seleccin de materiales de resistencia adecuada a la cavitacin para el impulsor permite reducir el valor de (NPSHR) y/o prolongar la vida del mismo.Para que una bomba funcione sin problemas ha de cumplirse la condicin:(NPSHD) (NPSHR)Por razones de seguridad y para cubrir variaciones en las condiciones de trabajo, a noser que existan otras normas a reglamentos que apliquen, se recomienda que exista unmargen de seguridad de aproximadamente 0,5 m, es decir:(NPSHD) (NPSHR) + 0,5 m

SI LA APLICACIN TIENE VALORES DE (NPSHD) INFERIORESSe han de considerarse las siguientes posibilidades:1- Seleccin de una bomba con velocidad de giro ms baja.2-Divisin del caudal entre varias bombas, o utilizacin de una bomba con impulsores de doble entrada, posiblemente slo en la primera etapa.3-Aplicacin de una bomba con un impulsor especial en el lado de aspiracin con un NPSH bajo, p.e. la primera etapa de una bomba de varias etapas.4-Instalacin de una bomba previa de baja velocidad (primario).5-Instalacin de una bomba vertical con depsito, mediante el cual conforme a la longitud del depsito, la entrada del impulsor de la primera etapa, y por lo tanto el nivel de referencia de (NPSH) baja.6-Si por razones relacionadas con la aplicacin no puede evitarse el funcionamiento de la bomba en cavitacin, p.e. cambio en las condiciones de trabajo o un funcionamiento en sobrecarga, entonces, para las piezas delicadas, especialmente el impulsor, en el caso de bombas de varias etapas el impulsor de la primera etapa, deben elegirse materiales dctiles que resistan ms tiempo la erosin provocada por la cavitacin.

EL INDUCTOR

CURVA DEL SISTEMAUna bomba normalmente sera seleccionada tal que la altura requerida y caudal deseado ocurren en el punto de eficiencia mximo. La altura requerida es dependiente del sistema de vlvulas y la tubera por los cuales el fluido debe salir. Esto se puede analizar en los dos componentes de la altura prdida: la prdida de la altura dinmica - debido a la resistencia friccional en el sistema; y la prdida de la altura esttica - la altura por la cual el agua debe ser levantada. Las prdidas de la altura estticas y dinmicas normalmente son trazadas versus la curva de la bomba. Esta curva, describe la prdida total de altura, se menciona como 'la curva del sistema', y representa la resistencia del sistema. La Figura muestra un ejemplo de una curva del sistema trazada versus una curva de la bomba.

CURVA DEL SISTEMA

INTERPRETACIONLa interseccin de la curva del sistema con el eje H (punto A) es el valor de la prdida de altura esttica. La prdida de la altura esttica es independiente del caudal de la bomba. La curva del punto A al punto B representa la prdida de la altura dinmica en el sistema, que se debe a prdidas por friccin en las tuberas y en las vlvulas. La prdida de la altura dinmica es una funcin del caudal de la bomba, y puede ser expresada en la forma:Prdida de la altura dinmica:

.DONDE;K ES UNA CONSTANTE Y Q ES EL CAUDAL DE LA BOMBA (L/S)

De esa manera, la curva del sistema se puede escribir de la siguiente forma:

Donde; Hs es la perdida de la altura esttica (m) En el ejemplo mostrado en la Figura , puede ser visto que la bomba vence la resistencia del sistema hasta el punto B, donde la curva de la bomba y la curva del sistema se cruzan. Este punto se conoce 'el punto de operaciones'. Bajo estas condiciones la bomba entregar el flujo C.

CONTROL DE FLUJOSi se requiere un caudal diferente, entonces puede ser alcanzado por uno de varios mtodos. Para alcanzar caudales ms altos, los mtodos posibles que pueden ser empleados incluyen:

Instalacin de una bomba ms grandeAgregando impulsores - si la bomba permite fsicamente esto, por ejemplo, si los impulsores se han quitado previamenteIncrementando la velocidad rotatoria de la bombaReduciendo la resistencia del sistema, por ejemplo, instalando tubos con menos resistencia.

Caudales ms bajos se pueden alcanzar por los mtodos siguientes:

Instalando una bomba ms pequeaQuitando el impulsor o impulsoresAjustando el impulsor o los impulsoresDisminuyendo la velocidad rotatoria de la bombaAumentando la resistencia del sistema, por ejemplo, usando una vlvula de estrangulacin

SE PUEDE UTILIZAR CADA UNA DE ESTAS ACCIONES PARA ALTERAR EL CAUDAL ALCANZADO POR LA BOMBA.CAMBIO DE LA BOMBA Y/O AGREGANDO ETAPAS(FIG.A)

VARIANDO LA VELOCIDAD DE LA BOMBA (AJUSTANDO IMPULSORES TIENE UN EFECTO SIMILAR A REDUCIR LA VELOCIDAD.(FIG.B)

VARIACION DE LA RESISTENCIA DEL SISTEMA(FIG.C)

CONCLUSIONES El mtodo que es usado para variar el caudal o la altura generada depende de las exigencias particulares del sistema de bombeo dado. Por ejemplo, instalando una bomba ms grande o una ms bomba mas pequea se proporciona slo un nuevo punto ordinario de operaciones, y no permite alcanzar cualquier otra configuracin, otra que no sea el nuevo punto de operaciones.Los impulsores se ajustan para reducir el caudal y as fijar con mayor ms exactitud el punto de operacin o de funcionamiento, debido a los grados de variacin a los cuales los impulsores pueden ser ajustados, pero una vez mas este mtodo no permite ajustar un diferente punto de operacin cuando sea requerido.

EL CAMBIO DE LA VELOCIDAD DE LA BOMBA PROPORCIONA MUCHA MS EXACTITUD PARA AJUSTARSE AL PUNTO DE OPERACIN.Asimismo tambin hace uso de una vlvula de estrangulacin. Estos ltimos dos mtodos tambin permiten el control exacto del punto de operaciones. La variacin de la velocidad y la estrangulacin proporcionan una amplia gama de caudales para ser puestos, y para indicar el ajuste a ser mantenido, incluso bajo condiciones de perturbaciones en la resistencia del sistema o en las caractersticas de la bomba.

Asimismo tambin hace uso de una vlvula de estrangulacin. Estos ltimos dos mtodos tambin permiten el control exacto del punto de operaciones. La variacin de la velocidad y la estrangulacin proporcionan una amplia gama de caudales para ser puestos, y para indicar el ajuste a ser mantenido, incluso bajo condiciones de perturbaciones en la resistencia del sistema o en las caractersticas de la bomba.

COMO LA FIGURA C MUESTRA, LA ESTRANGULACIN PERMITE AJUSTAR UN CAUDAL CAMBIANDO LA CURVA DEL SISTEMA.Inversamente, la Figura b muestra, que al ajustar la velocidad de la bomba se ajusta el caudal cambiando la curva de la bomba.

LEYES

Cuando se trata con el ajuste de la velocidad de una carga centrfuga, un grupo de relaciones conocidas como la 'leyes de la afinidad' proporcionan informacin til. stas son:

DONDE;

Q ,es el caudal de la bombaH,es la altura generada P, es la potencia absorbida, y N ,es la velocidad de la bombaLas relaciones anteriores slo son verdaderas cuando se excluyen las eficiencias totales del sistema, y asumiendo que la resistencia esttica del sistema es cero.La siguiente relacin, puede ser usada para determinar la curva de la bomba para cualquier velocidad de la bomba, considerando las caractersticas de la curva a una velocidad conocida (tal como se ilustra en la Figura b).

USO DE BOMBAS CON OTROS LIQUIDOSLas bombas centrfugas tambin se pueden utilizan para bombear lquidos con viscosidades diferentes a las del agua. Al aumentar la viscosidad, la curva altura caudal experimentara una variacin en los puntos de mximos rendimiento para cada curva.Es difcil predecir con precisin el funcionamiento de una bomba cuando maneje un fluido viscoso de su comportamiento cuando emplea agua fra.Para lograr dterminar las caractersticas de bombeo que tendra una bomba trabajando con un fluido de viscosidad mayor que la del agua ,se debe realizar modelo validado en las leyes de semejanza dinmica a fin de que pueda conocerse cual sera el comportamiento de las variables presin y flujo de la bomba .

CONSIDERACIONES BASICASCuando se aplican bombas ordinarias de agua fra para usarse en el bombeo de lquidos viscosos, se debe tener cuidado para asegurarse de que el diseo de la flecha es lo bastante fuerte para la potencia necesaria, que puede ser un considerable esfuerzo en los caballos de fuerza al freno para agua fra, aunque pueda ser el peso especfico del lquido menor que el del agua.Es usual que en los establecimientos industriales sea necesario bombear lquidos cuyas propiedades fsicas difieren a las del agua, generalmente de mayor viscosidad. Por otra parte, los catlogos de fabricantes de bomba presentan las curvas caractersticas de estas mquinas en base a ensayos practicados con agua, que es el lquido de mayor disponibilidad y accesibilidad en la naturaleza.

CURVAS CARACTERISTICASEn la figura se muestra de tipo genrica, similar a la de fabricantes de bombas, se representan las curvas caractersticas de una bomba centrifuga impulsando agua - sub ndice w ( ___ ) y otro lquido de mayor viscosidad subndice z(------). En la misma, se observa que la viscosidad produce los siguientes efectos primarios; por una parte, mientras la altura a gasto nulo permanece prcticamente invariable, el salto producido para cualquier otro gasto es menor que el producido con agua, debido al aumento de las prdidas hidrulicas en el escurrimiento a travs del rotor; y por otra, la potencia absorbida se incrementa como resultado de las mayores prdidas debidas a los frotamientos intersticiales y al producido por la corriente relativa sobre las coronas del rotor.

MODELO EMPRICO PROPUESTO Mtodo tradicional para el clculo de impelentes de bombas centrfugas que manipulan fluidos con propiedades diferentes a las del agua Este mtodo tradicional se basa en el clculo de parmetros equivalentes manipulando agua, a partir del empleo de los factores de correccin ampliamente difundidos en la literatura para una elevada gama de fluidos.Factor de correccin de la capacidad y de la carga Donde:

Experimentalmente se ha demostrado que si la bomba opera a velocidad constante para el bombeo de ambos lquidos, el n especifico no se modifica para el punto de mximo rendimiento, as entonces podemos escribir lo siguiente:

CON ESTA RELACIN, PARA OBTENER EL PUNTO DE MEJOR RENDIMIENTO Bombeando un lquido de distinta viscosidad, necesitaremos un solo factor experimental de correccin, ya sea el que relaciona los saltos o el que relaciona los caudales , Estos factores se han obtenido experimentalmente con los valores nominales de salto y gasto, ensayando distintos lquidos a diferentes puntos de funcionamiento, partiendo de las condiciones propias del bombeo con agua.De este modo conociendo un par de valores Q, H para un lquido, las ecuaciones con alguna de las relaciones .permite deducir los valores Q y H para el otro.

CONVERTIR LOS PUNTOS CARACTERSTICOS DE BOMBEO DE UN LIQUIDO A OTRO.

Los coeficientes indicados se determinan experimentalmente, partiendo de las condiciones propias del bombeo con agua (ya que por razones de comodidad y economa en general todos los ensayos se realizan con este fluido), se obtienen para diferentes gastos, alturas y viscosidades y bombas de distintos tamaos, toda la serie de grficos( que se presentan en el trabajo son producto de experimentaciones en laboratorios, si bien estos coeficientes son slo aproximados, pues dependen de una cantidad de variables que no pueden ser tenidas en cuenta de una manera simple an cuando se trate de bombas de diseo normal, su aplicacin conduce a resultados aceptables en la prctica.

VALORES EXPERIMENTALES DE LOS COEFICIENTES .FUENTE KSB

VALORES DE FACTORES .(HIDRULICA KRIVCHENKO)

FORMULACIN DEL MODELOValores y curvas para la bomba trasegando agua:De acuerdo a la bomba seleccionada CP860C Pedrollo instalada en el banco cuyos datos de catlogo nos permiten establecer las caractersticas operacin dadas en la Tabla 1.

VALORES Y CURVAS PARA LA BOMBA TRASEGANDO ACEITE:Considerando para el ensayo un aceite a 38C, que posee una viscosidad (SAE 40) de 800 SUV y en peso especfico de 6865 kg/m3; ya que la viscosidad ha sido dada en SUV, para utilizar el baco (Fig.5.6.), es necesario expresar previamente la viscosidad en centistokes, se emplea la formula de conversin:Para nuestro caso t = 800 SUV, tenemos:

LAS ALTURAS PREDECIBLES PARA EL ACEITE, SE OBTIENEN APLICANDO LAS RELACIONES DE SEMEJANZA:

Para el gasto, se aplica la relacin:

PARA EL (ACEITE SAE 40)

As logramos convertir las caractersticas de una bomba trasegando otro fluido, en nuestro caso (SAE 400 a 38C), los nuevos valores tericos del comportamiento de la bomba, se muestran en la tabla N .2.

VALORES CON ACEITETabla N .2: Valores de la bomba con aceite

COMPARACION DE RESULTADOSTabla N 3. Cuadro Comparativo

PORCENTAJE DE ERROR

Tabla N .4.

BANCO DE ENSAYOS

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