UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERUFACULTAD DE INGENIERA QUMICA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIABOMBA CENTRIFUGA

InformePresentado al:Ing. Romn Justo CALDERON CARDENAS. FACILITADOR DEL CURSO0.91B Diseo De Plantas Qumicas I

Realizado por CHULLUYNCUY CENTENO, Javier Matias. LUCAS ROSALES, Jorge Jonathan. TORIBIO HUAMANI, Nidia Yanina.Alumno de IX ciclo de Ingeniera QumicaHuancayo, 21 de octubre 2013

INTRODUCCINUna bomba centrfuga es un tipo de bomba hidrulica que transforma la energa mecnica de un impulsor rotatorio llamado rodete en energa cintica y potencial requeridas. El fluido entra por el centro del rodete, que dispone de unos labes para conducir el fluido, y por efecto de la fuerza centrfuga es impulsado hacia el exterior, donde es recogido por la carcasa o cuerpo de la bomba, que por el contorno su forma lo conduce hacia las tubuladuras de salida o hacia el siguiente rodete .El presente trabajo ha tiene como objetivo principal estudiar los diferentes conceptos y definiciones de bomba centrfuga. Esto es totalmente necesario para el curso de diseo de plantas qumicas puesto que en casi todas las plantas qumicas siempre se encuentra una bomba de este tipo . A partir de esta experiencia, es posible la confeccin de las curvas caractersticas para la misma; dentro de stas, la energa suministrada por la bomba (en metros), la potencia de eje y la de eficiencia.

RESUMEN

Las bombas centrifugas se clasifican en tres tipos de bombas ms importantes estas son radial de flujo mixto y axial estas pueden ser de una etapa o de varias etapas. El estudio de los componentes de una bomba centrifuga se basa en el principio de Euler teora del impulsor en el cual tambin se incluye la deduccin de la altura mxima de una bomba calculada con el momento angular de la masa del lquido proyectado por la bomba.Estos principios generan diferentes curvas caractersticas entre las que destacan la altura vs caudal, y la potencia vs capacidad de la bomba . Otro elemento importante de estudio es el estudio del efecto del canal de entrada al impulsor y el tubo de succin todo esto en el tema de entrada al impulsor y pre rotacin. Los caudales de funcionamiento tambin son temas importantes de estudio en este tema en los que se relacionan los trminos eficiencia carga de capacidad potencia y caudal. En los ltimos aos se generaron bombas centrifugas mucho mas tecnolgicas evitando as el fenmeno de cavitacin incrementando el riesgo del problema de la succin especialmente cuando operan fuera de su condicin de diseo En general se describen todos los conceptos relacionado con la boba centrifuga adems de ello se presenta tambin en forma detallada el procedimiento para calcular las curvas caractersticas de una bomba centrifuga donde se describen grficamente cada una de ellas..

OBJETIVOSOBJETIVO GENERAL

El presente trabajo tiene como objetivo estudiar los diferentes conceptos y definiciones de bomba centrfuga.

OBJETIVO ESPECIFICO

Identificar las diferentes relaciones matemticas que rigen el funcionamiento de una bomba centrifuga.

I. BOMBAS1.1. CONCEPTOLas 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.

Fig.1.1 bomba centrifuga1.2. SELECCIN DE UNA BOMBAPara la seleccin de una bomba se tiene que entender que al inspeccionar un catlogo comercial, el comprador tiene la necesidad de conocer el medio que va ser bombeado, el flujo, el incremento de presin, temperatura, presin interior y consumo de potencia. Adems un comprador debe especificar los materiales de construccin y el tipo de bomba.Materiales de construccin (generalmente de fundicin de hierro o acero al carbono)En general,el consumo de potencia puede calcularse a partir de otros parmetros conocidos utilizando la ecuacin de energa mecnica generalizada de la siguiente:

(1.1)

Si se aplica la ecuacin (1.1) especficamente a las fronteras de la bomba, hay un cambio despreciable en la velocidad y elevacin, y los trminos que comprenden a se desprecian. Las prdidas por friccin y en los accesorios (o sea, los trminos que estn en el lado derecho de la ecuacin 1.1) son funciones complejas del movimiento del fluido dentro de la carcasa de la bomba.

El factor est dado por la eficiencia intrnseca; el cual puede emplearse simple o directamente en el proceso. Tomando en cuenta estas consideraciones y el conocimiento de que la densidad de los lquidosvara muy poco con la presin, la ecuacin 1.1 puede reducirse a:

(1.2)Lo cual de una forma ms conveniente para el diseo de bombas tenemos:

(1.3)

En este caso la eficiencia fue especificada para el sistema excluyendo el impulsor, el cual normalmente en un motor elctrico y algunas veces una turbina de vapor. De esta manera = potencia de freno o de eje, la cual entra al sistema a travs de un eje en movimiento .observemos que , una cantidad positiva, se opone a la convencin de la termodinmica, en donde el trabajo desarrollado por el sistema es positivo.Por lo tanto, permanecen en esta seccin para identificar las bombas por el tipo y para establecer los lineamientos para su eleccin. Usando la ecuacin de la ecuacin de la energa mecnica, se calcula la potencia al freno para una bomba en un aplicacin dada por un medio de:

(1.4)

Esta ecuacin es la misma que la (1.3), excepto que se ha reemplazado de la relacin de flujo en masa con respecto a la densidad por su equivalente , o sea el flujo volumtrico. La eficiencia intrnseca compensa la friccin y las prdidas de energa dentro de las bombas.Para calcular el consumo de potencia P la potencia al freno debe estar dividida por otra eficiencia, o sea la del impulsor

(1.5)

Como los costos se relacionan con y los costos de operacin son proporcionales a P, estas son las nicas ecuaciones necesarias para el anlisis econmico y diseo preliminar. Como se mencion anteriormente, y pueden obtenerse directamente del balance de materia del diagrama del flujo de proceso.Para identificar el tipo de bomba y su eficiencia intrnseca para una aplicacin dada es til. La eficiencia de los impulsores pueden obtenerse de la (fig.1.1). Cabe saber que la mayora de los tipos de bombas de lquidos tienen contrapartes correspondientes msgrandes, ms costosas y ms fuertes, que actan como transportadores de gas y comprensores. Las razones para estas distinciones se encuentran en la diferencia de densidad entre un gas y un lquido y en el efecto que tienen sobre el consumo de potencia y el tamao del equipo.Las bombas pueden categorizarde acuerdo con su modo fsico de locomocin, bomba centrifuga, desplazamiento mecnico, transferencia de momento y desplazamiento volumtrico.1.3. BOMBAS CENTRIFUGASUna 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. Se denominan as porque la cota de presin que crean es ampliamente atribuible a la accin centrfuga. Las paletas imparten energa al fluido por la fuerza de esta misma accin. As, despojada de todos los refinamientos, una bomba centrfuga tiene dos partes principales: (1) Un elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una flecha, y (2) un elemento estacionario, compuesto por una cubierta, estoperas y chumaceras.Sin embargo, ya que las bombas centrifugas radiales pueden efectuar al mismo servidor a un costo competitivo, podemos enfocarnos en ese diseo con la seguridad de que las unidades regenerativas o de flujo axial crearan un cambio despreciable en la economa del proceso.La bomba centrifuga es el transportador msconfiable, de trabajo pesado y econmico, de los lquidos de baja viscosidad en grandes volmenes. Su forma espiral caracterstica como de caracol es familiar para os operadores de planta y la gente de mantenimiento de la (fig.1.1) Para identificar la eficiencia adecuada si las condiciones son intensas, los flujos bajos, o si la viscosidad del fluido bajos, o si viscosidad del lquido es mayor de0.5 Pa*s. Para el servicio de gran de volumen a presin moderada escjanse eficiencias cercanas al mximo con lquidos limpios, de viscosidades menores de 0.5 Pa*s. Se puede expresar la eficiencia contra la relacin de flujo para los fluidos limpios de baja viscosidad por medio de:

(1.5)

1.3.1. Clasificacin de bombas centrifugasLas bombas centrifugas se clasifican de acuerdo a los criterios mostrados.Las bombas axiales no son bombas centrifugas, pero por tener un funcionamiento muy similar a ellas se han incluido en esta clasificacin.

1.3.1.1. De acuerdo a la admisin del liquido : Bombas de flujo radial: El lquido entra axialmente en el impulsor a travs de la boquilla de aspiracin y es descargado radialmente hacia la carcasa de la bomba (Fig. 2).Se utilizan impulsores radiales que pueden ser del tipo abierto, semiabierto o cerrado (Fig.3). Se emplean cuando se requiere bombear lquidos a alturas entre intermedias y elevadas. En algunos tipos de bomba el flujo de ingreso tambin es en forma radial.

Bombas de flujo mixto.-El lquido entra axialmente en el impulsor y es descargado en una direccin intermedia entre la radial y la axial.Se utilizan impulsores radiales que pueden ser del tipo abierto o cerrado. Se emplean en servicios que requieren bombear alturas intermedias (Fig. 2 y 3).

Bombas de flujo axial.- El lquido entra y sale del impulsor en forma axial. Se utilizan para bombear grandes caudales a poca altura, especialmente agua potable o aguas residuales tratadas. Son menos caras que las de flujo radial o mixto (Fig. 2 y 3).

1.3.1.2. Tipo de impulsor Bombas de Impulsor abierto.- Los alabes son libres en ambas caras y estn sujetas por un anillo central por donde ingresa el lquido. Sus aplicaciones son en agua potable y en lquidos residuales. Son de mantenimiento sencillo por el fcil acceso a los alabes de la bomba. Las principales desventajas son su debilidad estructural y la baja eficiencia en comparacin con la de un impulsor cerrado, pero tiene la ventaja que puede dejar pasar restos de materiales relativamente grandes sin obstruirse(Fig. 3).

Bombas de Impulsor semiabierto.- En este caso, los alabes son libres en una de las caras y fijados por el otro en un disco, su uso es apropiado en lquidos viscosos y en aguas residuales, tienenmayor resistencia a la abrasin que los impulsores cerrados. Presentan mayorfacilidad y menor costo de mantenimiento que los impulsores cerrados, ytienen mayor estabilidad que los impulsores abiertos (Fig. 3).

Bombas de Impulsor cerrado.- El impulsor est constituido de dos discos paralelos que encierran totalmentelas vas del agua desde el orificio de succin hasta la periferia del impulsor. Elflujo en el impulsor es mejor orientado y el rendimiento es mayor. Suaplicacin es recomendable en lquidos limpios, ya que tiene poca resistencia ala abrasin. Cuando se emplean en lquidos residuales se utilizan el del tipoinatascable.1.3.1.3. De acuerdo con el modo de ingreso del agua en el impulsor.

Bombas con impulsor de succin nica.- Un solo orificio de succin y son utilizados en pequeas instalaciones de agua potable y con aguas residuales.

Bombas con impulsor de succin doble.- Dos impulsores simples son instalados en paralelo, dorso contra dorso, cadauna trabajando con la misma altura de elevacin y con la mitad del caudaltotal. Se utilizan en aplicaciones de grandes capacidades (Fig. 3).

1.3.1.4. De acuerdo con al nmero de etapas de descarga

Bombas de etapa simple.- Tienen un nico impulsor, son aplicados cuando no se necesita elevar ellquido a grandes alturas.

Bombas de dos o ms etapas.- Tienen dos o ms impulsores instalados en serie, con la descarga de unohacindose en la succin del siguiente. El caudal de bombeo es el mismo entodas las etapas. La altura de elevacin total es la suma de la altura deelevacin de cada impulsor. Pueden ser construidas con el eje horizontal overtical. Son aplicadas en instalaciones de agua potable y aguas residuales degran altura de elevacin (Fig. 2)

1.3.1.5. De acuerdo con la posicin de la bomba

Bombas de eje horizontal.- Son las ms comunes y de aplicacin a todos los fines.

Bombas de eje vertical : No sumergidas, las cuales son aplicadas cuando se quiere economizar espacioy son instaladas en pozo seco bajo el nivel de la superficie del suelo. Sumergidas, las cuales trabajan sumergidas en un pozo de succin, accionadas(a travs de un eje de transmisin) por un motor situado en un pozo seco.

Bomba y Motor sumergidos.- Trabajan sumergidos en un pozo de succin, con el motor por debajo delcuerpo de la bomba y no son directamente inspeccionables.

Fig.1.2.principio del funcionamiento de una bomba centrifuga

1.3.2. FUNCIONAMIENTOLas bombas centrfugas mueven un cierto volumen de lquido entre dos niveles; son pues, mquinas hidrulicas que transforman un trabajo mecnico en otro de tipo hidrulico. Los elementos de que consta una instalacin son:a) Una tubera de aspiracin, que concluye prcticamente en la brida de aspiracin.b) El impulsor o rodete, formado por un conjunto de labes que pueden adoptar diversas formas, segn la misin a que vaya a ser destinada la bomba, los cuales giran dentro de una carcasa circular. El rodete es accionado por un motor y va unido solidariamente al eje, siendo la parte mvil de la bomba. El lquido penetra axialmente por la tubera de aspiracin hasta la entrada del rodete, experimentando un cambio de direccin ms o menos brusco, pasando a radial, (en las centrfugas), o permaneciendo axial, (en las axiales), acelerndose y absorbiendo un trabajo. Los labes del rodete someten a las partculas de lquido a un movimiento de rotacin muy rpido, siendo proyectadas hacia el exterior por la fuerza centrfuga, creando una altura dinmica de forma que abandonan el rodete hacia la voluta a gran velocidad, aumentando tambin su presin en el impulsor segn la distancia al eje. La elevacin del lquido se produce por la reaccin entre ste y el rodete sometido al movimiento de rotacin.c) La voluta es un rgano fijo que est dispuesta en forma de caracol alrededor del rodete, a su salida, de tal manera que la separacin entre ella y el rodete es mnima en la parte superior, y va aumentando hasta que las partculas lquidas se encuentran frente a la abertura de impulsin. Su misin es la de recoger el lquido que abandona el rodete a gran velocidad, cambiar la direccin de su movimiento y encaminarle hacia la brida de impulsin de la bomba. La voluta es tambin un transformador de energa, ya que frena la velocidad del lquido, transformando parte de la energa dinmica creada en el rodete en energa de presin, que crece a medida que el espacio entre el rodete y la carcasa aumenta, presin que se suma a la alcanzada por el lquido en el rodete. En algunas bombas existe, a la salida del rodete, una corona directriz de labes que gua el lquido antes de introducirlo en la voluta.d) Una tubera de impulsin, instalada a la salida de la voluta, por la que el lquido es evacuado a la presin y velocidad creadas en la bomba.

Figura 1.3. Partes de una bomba centrfuga1.3.3. PARTES DE UNA BOMBA CENTRFUGA: Carcasa. Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la funcin de convertir la energa de velocidad impartida al lquido por el impulsor en energa de presin. Esto se lleva a cabo mediante reduccin de la velocidad por un aumento gradual del rea. Impulsores. Es el corazn de la bomba centrfuga. Recibe el lquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba. Anillos de desgaste. Cumplen la funcin de ser un elemento fcil y barato de remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas holguras entre el impulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro, evitando as la necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los anillos. Estoperas, empaques y sellos. la funcin de estos elementos es evitar el flujo hacia fuera del lquido bombeado a travs del orificio por donde pasa la flecha de la bomba y el flujo de aire hacia el interior de la bomba. Flecha. Es el eje de todos los elementos que giran en la bomba centrfuga, transmitiendo adems el movimiento que imparte la flecha del motor. Cojinetes. Sirven de soporte a la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en relacin con las partes estacionarias. Soportan las cargas radiales y axiales existentes en la bomba. Bases. Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella.1.3.4. CARGA DE SUCCIN Y ELEVACIN DE SUCCIN Y ALGUNAS CONDICIONES DE SUCCIN.Elevacin de succin. Es la suma de la elevacin esttica de succin, de la carga de friccin de succin total y de las prdidas de admisin (la elevacin de succin es una carga de succin negativa).Carga de succin. Es la carga esttica de succin menos la carga de friccin total y las prdidas de admisin, ms cualquier presin que se encuentre en la lnea de succin. Es una presin negativa (hay vaco) y se suma algebraicamente a la carga esttica de succin del sistema.Condiciones de succin. Por lo que respecta al lquido, se tomar en cuenta la influencia de su presin sobre la succin.Presin de vapor. Si un lquido se encuentra a una temperatura arriba de su punto de ebullicin, sufre evaporacin en su superficie libre. En el seno del lquido se origina una presin que se llama presin de vapor y que est en funcin directa con la temperatura del lquido.Presin de bombeo. Destinemos una bomba cualquiera para bombear un lquido. Al funcionar la bomba, tiende a formar un vaco en el seno del lquido. ste succionar se conoce como presin de bombeo.Carga neta de succin positiva (NPSH). Es la presin disponible o requerida para forzar un gasto determinado, en litros por segundo, a travs de la tubera de succin, al ojo del impulsor, cilindro o carcasa de una bomba. En el bombeo de lquidos la presin en cualquier punto en la lnea de succin nunca deber reducirse a la presin de vapor del lquido.NPSH disponible. Esta depende de la carga de succin o elevacin, la carga de friccin, y la presin de vapor del lquido manejado a la temperatura de bombeo. Si se vara cualquiera de estos puntos, la NPSH puede alterarse.NPSH requerida. Esta depende slo del diseo de la bomba y se obtiene del fabricante para cada bomba en particular, segn su tipo, modelo, capacidad y velocidad.Cebado de las Bombas. Consiste en la extraccin del aire de la tubera de succin de la bomba para permitir un correcto funcionamiento. Esta operacin se realiza en todas las bombas centrfugas ya que no son autocebantes, generalmente cuando sta se encuentra en una posicin superior al tanque de aspiracin.Carga Hidrulica. Es la energa impartida al lquido por la bomba, es decir, la diferencia entre la carga de descarga y la succin.Punto de Shut-off. Representa la carga hidrulica que produce la bomba cuando el caudal a travs de ella es nulo. (La vlvula a la salida de la bomba est cerrada, con el fluido en contacto con el rodete).

Potencia Absorbida (N). Representa la potencia requerida por la bomba para transferir lquidos de un punto a otro y la energa requerida para vencer sus prdidas.Potencia Hidrulica (Ph). Potencia cedida al lquido en el proceso de su transferencia de un punto a otro.Rango de Operacin. Es la zona en la cual la bomba opera en forma eficiente. Esta zona se determina como:

Dnde:

1.3.5. CURVAS CARACTERSTICAS EN SISTEMAS DE BOMBEOPara la instalacin de bombas roto dinmicas es necesario realizar un detallado anlisis de las variables en juego, tanto las de la bomba como las del sistema.En este trabajo se expone, desde un punto de vista prctico, las variaciones de estos parmetros en forma individual y la manera de analizarlos en conjunto.1.3.5.1. Curvas de la bombaLa curva caracterstica ms importante de una bomba es la que indica la energa por unidad de peso -salto H (Kgrm/Kgr)- entregada por la misma al lquido bombeado. La forma ms habitual de graficar el salto es en funcin del caudal impulsado.Las otras curvas caractersticas importantes son: la potencia consumida por la bomba para entregar dicha energa H y el rendimiento de esta transferencia de energa, ambas en funcin del caudal. Es importante tener en cuenta que en algunos casos se considera la potencia mecnica que recibe la bomba y en otros la potencia elctrica que consume el motor que impulsa la bomba. La curva de rendimientos indicar' entonces, el que corresponde a la bomba o al grupo motor - bomba, respectivamente. La figura 12 muestra las caractersticas salto - caudal, potencia -caudal y rendimiento caudal correspondientes a una bomba centrifuga con nmero de revoluciones constantes.

Grafica1.1. Caractersticas tpicas de bombas centrifugasEstas curvas dependen del tipo de bomba, del tamao de la misma y de las condiciones de succin. Generalmente el salto disminuye y el rendimiento crece hasta un valor mximo, para luego decrecer, con el aumento del caudal. En la figura anterior la potencia mnima corresponde a caudal nulo, tpico de las bombas centrifugas, mientras que en las bombas axiales se da el casoinverso: potencia mxima a caudal nulo.

Grafica1.2.Caractersticas tpicas de bombas centrifugas

1.3.6. CAVITACIONLa cavitacin es relativamente fcil reconocer. En su forma media la cavitacin puede ser reconocible debido a un ruido agudo que se ha descrito a menudo como si se bombearan granos de maz o arena a travs de la bomba. Si usted sospecha que existe cavitacin en su sistema de la bombeo pero no est seguro porque usted no oye que dicho ruido, podra poner un destornillador sobre la cubierta de la bomba y el otro extremo a su oreja y reforzar su habilidad de or el ruido dentro de la cubierta de la bomba. Otra seal segura de cavitacin es que la medicin de presin en la descarga del sistema de bombeo fluctuar significativamente encima de un rango de 5-10 p.s.i. en una alta relacin de velocidad que indica que el flujo en la descarga es desigual. Un sistema que opere apropiadamente dar una medida de presin firme con una pequea o inclusive ninguna variacin durante el funcionamiento de la bomba. La cavitacin causa muchos efectos indeseables. Ya la bomba no est operando hidrulicamente en su equilibrio apropiado, est sujeta a tensiones dentro de la mquina que causan la desviacin de rbol y un prematuro desgaste de los sellos y los rodamientos. stos son otros sntomas que indican cavitacin. Si usted constantemente est reemplazando rodamientos y sellos en un sistema de bombeo particular, las posibilidades son que usted tiene un severo desalineamiento o bien cavitacin.1.3.6.1. Consecuencias de la cavitacinLos cinco razones mas comunes para la cavitacin son:A) La bomba fue sobredimensionada por el ingeniero que la especific o un vendedor inexperto. El sobredimensionamiento de la bomba ocurre porque la persona que la especifica no hace un anlisis detallado del sistema y determina la altura de presin apropiada y caudales requeridos para hacer el trabajo. Incluso cuando se hacen clculos las personas tienen una tendencia a "cambiar" los nmeros para "asegurarse." En realidad, cuando la bomba se pone en funcionamiento por primera vez, las caeras de descarga son nuevas y por consiguiente las prdidas en el sistema son originalmente menos de las que se calcularon. El sobre dimensionamiento resultante de la bomba es la causa ms comn de cavitacin.B) La segunda razn ms comn para el cavitacin es un cambio en las demandas del sistema. Esto puede ser ilustrado fcilmente por un sistema de roco donde se usa un nmero dado de boquillas y la presin fuerza el agua a travs de las boquillas al caudal deseado, digamos, 100 lbs. A 100 lbs. nuestra bomba terica puede descargar 100 galones por minuto en la curva de funcionamiento. A medida que las boquillas se corroen y ms agua puede fluir a travs de ellas, mientras que la altura de presin de la bomba es ms baja. La bomba intenta bombear lquido cada vez ms, pero el suministro no puede mantenerse al ritmo de la demanda. Ahora el sistema bombeando produce slo 50 lbs. de presin en la descarga de la bomba y el flujo a travs de la bomba depende de la forma caracterstica de la curva de funcionamiento y puede ser de 300 a 500 galones por minuto. La bomba ya no est operando en su rango de mejor eficacia debido a un cambio en los requisitos de funcionamiento del sistema que pueden muy bien pasar desapercibido al usuario y aparece un da "de repente". Muchas veces se escucha al operador, ingeniero de proyecto o capataz de produccin decir que la bomba estaba trabajando bien ayer, trabajando bien durante aos y de repente empez a cavitar. . .C) La tercer causa ms comn de cavitacin en el lado succin est en una elevacin de la succin o una bomba cuyo lado de succin aspira de un hoyo debajo del eje de la bomba. En esta situacin, la suciedad dentro del sumidero pueden bloquear la succin de la bomba y as pueden desabastecer a la bomba de la cantidad apropiada de fluido que necesita para operar en su rea ms eficaz de actuacin. Tambin, las perdidas pueden desarrollarse en la lnea de la succin y as se introduce aire en la bomba.D) La temperatura combinada con el suministro marginal de la succin pueden actuar para causar cavitacin. Los cambios en el proceso o los balances inusuales en las condiciones atmosfricas son las razones normalmente observadas.E) Por ltimo, otra explicacin para el cavitacin de la descarga es similar a la causa "B" dada anteriormente, excepto en marcha atrs. Como la lneas de descarga en el sistema se corroen o se tapan, la bomba es restringida en su rendimiento y puede aparecer cavitacin en la descarga. Las vlvulas anti retorno que no operen adecuadamente en la descarga o en el lado de succin de la bomba pueden causar cavitacin, tambin.1.3.6.2. Bomba centrifuga que esta cavitandoMs all del ruido obvio y caracterstico que describimos y la medida de presin de descarga errtica, una inspeccin del impulsor en una bomba centrfuga tambin revelar si est afectada por cavitacin. Muy a menudo se escucha que los impulsores estn "deteriorados". Debe entenderse que bajo condiciones de operacin apropiadas los impulsores simplemente no se deterioran . Si los impulsores en sus bombas centrfugas aparecen deteriorados en el centro del impulsor, usted tiene cavitacin en el lado de succin. Si usted tiene dao alrededor del dimetro exterior del impulsor de la bomba, y en la cubierta, usted tiene probablemente cavitacin en la descarga.La cavitacin no es un fenmeno exclusivo de las bombas centrfugas. La cavitacin es la formacin de vaco parcial en un lquido que fluye como resultado de la separacin de sus partes. Cuando estos vacos parciales colapsan ellos pican o daan partes de cualquier cosa con las que ellos se ponen en contacto, en particular, las superficies metlicas o elastomericas de una bomba. En otras palabras, el cavitacin afecta cada estilo de bomba ya sean centrfugas y de cavidad progresiva, bombas de engranajes, bombas de paleta corrediza, bombas de diafragma o cualquier otro tipo mquina que aplique energa al fluido. Las leyes de fsicas aplican a todas las bombas y a todos los sistemas. Volvamos a nuestras maneras de demostrar que existe cavitacin. Si usted tiene una condicin de altura positiva y su medidor en la succin lee 10 p.s.i ms entonces multiplique 10 x 2.31 qu es 23.10 pies. Deduzca que 23.10 pies de altura de presin de descarga es 231 pies de altura y su punto de operacin es 207.90 ft. de altura del total. Refirase a la velocidad del rbol rotante de la bomba para encontrar la curva de operacin de la bomba, entonces determine donde la bomba est operando en su curva de la operacin segn sus lecturas. Asegrese que la curva de operacin de la bomba sea la misma de velocidad de su motor. Pueden cambiarse motores de una RPM a otra.

1.4. ALCANCE.Esta norma establece los requerimientos mnimos para el diseo mecnico de bombas centrfugas y sus materiales, cuya clasificacin general es: con impulsor en cantiliver, montado entre cojinetes y verticalmente suspendido (ver figura No. 1), para fluidos inflamables y peligrosos en todas las condiciones de operacin; y para fluidos no inflamables y no peligrosos que se encuentran por arriba de las siguientes condiciones de operacin:

Presin mxima de descarga: 1,900 kPa (275 lb/pulg2). Presin mxima de succin: 500 kPa (75 lb/pulg2). Temperatura mxima de bombeo: 150 C (300F). Mxima velocidad rotativa: 3,600 RPM. Carga total mxima: 120 m (400 pies).

En los casos de bombas pequeas para servicios auxiliares y/o intermitentes, con condiciones de operacin por debajo de las indicadas anteriormente, se deben seleccionar como lo indica el punto 1.4.1.9 y deben cumplir como mnimo con los requisitos establecidos en los puntos 1.4.1.1, 1.4.11, 1.4.5.1, 1.4.1.7, 1.4.1.9 correspondientes a vida til, materiales, rigidez de la flecha, sello mecnico, cojinetes y tubera auxiliar.

1.4.1. DISEO BSICO.

1.4.1.1 Las bombas consideradas en esta norma (incluyendo el equipo auxiliar) deben disearse y construirse para una vida til de 20 aos (excepto partes susceptibles a cambiarse continuamente por mantenimiento) y por lo menos 3 aos de operacin ininterrumpida.1.4.1.2 Las bombas accionadas por motores de velocidad constante, deben ser capaces de aumentar por lo menos en 5% su carga en condiciones nominales, instalndoles un nuevo impulsor de mayor tamao o diferente diseo hidrulico.1.4.1.3 No se aceptan bombas horizontales con impulsor montado en la misma flecha del accionador, con dos pasos en cantiliver o con un impulsor de doble succin en cantiliver.1.4.1.4 Las unidades de bombeo pueden ser diseadas con uno o varios pasos. Cuando la presin nominal de succin es mayor que cero o la presin diferencial es mayor que 345 kPa (50 lb/pulg2), la bomba debe disearse para minimizar la presin en la(s) caja(s) de estoperos, a menos que los requerimientos de balance axial indiquen otra cosa. (Esto puede lograrse con anillos en la parte trasera del impulsor o con un buje de garganta de claro cerrado con una lnea de balance a la succin).1.4.1.5 El proveedor, debe especificar en la hoja de datos la carga neta positiva de succin requerida (NPSHR) cuando la bomba se opera con agua, a una temperatura no mayor de 65 C (150F), al flujo y velocidad nominales. No se debe aplicar ningn factor de reduccin o correccin para hidrocarburos.1.4.1.6 Las bombas deben disearse para operar continuamente a 105% de la velocidad nominal y operar brevemente, en condiciones de emergencia, hasta la velocidad de disparo del accionador.1.4.1.7 Las bombas que manejan lquidos ms viscosos que el agua, deben tener sus caractersticas corregidas de acuerdo con el estndar S-102 del Instituto de Hidrulica o su equivalente.1.4.1.8 Se prefieren bombas cuyas curvas de comportamiento sean estables (con incremento continuo de carga hasta vlvula cerrada) para todas las aplicaciones, pero esta condicin es indispensable cuando se especifique operacin en paralelo. En este caso, el incremento de carga a vlvula cerrada para bombas de uno y dos pasos, debe ser preferentemente de 10% de la carga a flujo nominal. Este porcentaje puede reducirse en bombas multipasos (3 o ms pasos) para evitar carga excesiva a vlvula cerrada.1.4.1.9 Las bombas deben tener una regin de operacin preferente en un rango de 70 al 120% del flujo de mayor eficiencia del impulsor suministrado. El flujo nominal debe estar en un rango del 85 al 105% del flujo de mayor eficiencia del impulsor. El punto de mayor eficiencia del impulsor suministrado se debe encontrar preferentemente entre los puntos nominal y normal de operacin. Para bombas con flujos menores a 0.227 m3/min (60 GPM), el flujo nominal debe estar en un rango del 75 al 110% del flujo de mayor eficiencia del impulsor suministrado.El nivel de ruido del equipo de bombeo debe ser mximo de 90 dB a un metro de distancia.

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERFACULTAD DE INGENIERA QUMICADEPARTAMENTO DE INGENIERABOMBA CENTRIFUGAESPECIFICACIONES DE DISEO Planta: fecha: Diceista..Nombre y detalle N: ...Funcin: ..Operacin: .Numero de unidades requeridas: Uso regula: resera:DATOS DE OPERACIONFlujo normal (m3/H)flujo nominal (m3/H ) ...........Tipo de succin:.. Tipo de impulsin: Alturas mximas: .Tamao del dimetro de descarga .DATOS DEL LQUIDO Tipo o nombre:..Presin de vapor. Densidad.Calor especificoViscosidad. Estado de agregacin ..DATOS DE DISEO Tipo de bombarpm: ..Tem. De bombeo nominal mxima.Temp. De bombeo nominal mnima .Presin mxima de operacin: .Modelo de la bomba: ..Clase de construccin l: ..Dimetro nominal del succin (pulg) potencia nominal de descarga (pulg)Dimetro nominal del impulsor (pulg)Modelo del impulsor: ..rodamiento de empuje axial:

PROBLEMA: De un tanque cerrado provisto de un respiradero a la atmsfera se desea bombear agua a 20 C (68 F), hacia una torre de absorcin. El nivel de lquido en el tanque se encuentra a 7,0 m (19,7 pies) sobre el eje de la bomba, el caudal es de 20,0 m3/h (88 gpm).La conexin de entrada del agua en el tope de la torre se halla a 20,0 m (65,6 pies) sobre el nivel del eje de la bomba.La lnea de succin consiste de tubera de acero estndar de 2" (5,08 cm) de dimetro nominal, No. de cdula 40S y 40,0 m (131,2 pies) de longitud, posee 4 codos estndar y una vlvula de compuerta ("gate") abierta. La lnea de descarga tambin es de acero estndar de 2" (5,08 cm) de dimetro nominal, No. de cdula 40S y 60,0 m (198,6 pies) de longitud, tiene 2 codos estndar, 2 T usadas como codo y una vlvula de control, la presin manomtrica en la torre de absorcin es de 137,9 kPa (20 psig).

Determinar:La columna total del sistemaLa potencia desarrollada por la bombaLa (CSPN)

Solucin 1. Datos

1.1 Tubera Dnominal= 2 pulg. = 5,08 cm (50,8 mm) No. cdula = 40S (calibre) Ref. Tabla H del apndice: Tubera de acero calibre 40 Dext. = 2,375 pulg. = 6,03 cm (60,3 mm) Espesor de la pared = 0,154 pulg. = 0,39cm (3,9 mm) Dint. = 2,067 pulg. = 5,25 cm (52,5 mm) Area de seccin transversal = 0,02333 pies2 = 2,168 x 10-3 m2

1.2 Liquido a bombear: Agua a 20 C

2. COLUMNA TOTAL

De la Ecuacin siguiente:

2.1 Lado de la succin Columna esttica hes=7m Columna de presin Ps =101.3kPa (1 atm)

Columna de friccin

Entrada al sistema:

Q=20m3/h y D=5.25cmReemplazando valores se tiene: v=2.57m/s

Tomando: D1/D2=TABLA 1. Coeficiente para prdidas por contraccin repentina para flujo turbulento

K=0.47

Luego:

Tubera recta y accesorios:

La prdida de presin por friccin en la tubera recta y accesorios es funcin del factor de friccin de Fanning, y este a su vez es funcin del nmero de Reynolds

D=5.25x10-2V=2.57m/s=103kg/m3=10-3Pa.s

Reemplazando:

134925>4000De la ecuacin de P.K. Swamee y A.K. Jain

TABLA 2. Valores de aspereza superficial para varios Materiales

Rugosidad relativa:

Luego:

a) Tubera recta

Reemplazando valores:

b) Accesorios

accesorioKicantidad

Codos estndar0.354

Vlvula de compuerta abierta0.171

Luego:

2.2 Lado de la descarga

Columna esttica: hed=20m Columna de presin Ps=Pman+Patm

Columna de friccin:

Salida del sistema (ensanchamiento repentino)

tomando: D2/D1=

Usando:

TABLA 3. Coeficiente para prdidas por ensanchamiento repentino para flujo turbulento.

V1=2.57m/s ; K=0.96

Luego:

Tubera recta y accesorios:El nmero de Reynolds es el mismo del lado de la succin por ser el mismo caudal y el mismo dimetro de tubera; as mismo, el factor de friccin de Fanning, es igual al de la succin por ser el material del tubo el mismo. Si hubiese variacin de alguna de estas variables se deben calcular los nuevos valores. Luego:

a) Tubera recta

Reemplazando valores:

b) Accesorios

accesorioKicantidad

Codos estndar0.352

T usada como L12

Luego:

USANDO VALVULA DE CONTROL:

Resistencia: 30% de

3. POTENCIA DESARROLLADA POR LA BOMBA O CABALLAJE DE LIQUIDO

4. (CSPN)d Columbna de succion positiva neta disponible

5. VELOCIDAD DE ROTACION

Caudal manipulado Q=20m3/h (88gpm) Columna total H=47.29 m =67.14lbf/in2 Columa de succion neta disponible ( CSPN)d=0.62m=2.03ft

a) Usando: figura 1. con Q=88gpm y H=156.3 se usara una bomba con una velocidad rotacional de 3500RPM

Figura 1. Velocidad de rotacion como funcion de columna y caudal

b) Usando la Fig. 2 para Q = 88 gpm y H = 156,9 debemos usar una bomba con una velocidad de rotacin de 3550 RPM

Figura 1. Velocidad de rotacion como funcion de lka velocidad especifica

c) Usando la Fig. 3, para una (CSPN)d = 0,62 m = 2,03 pies y Q = 88 gpm se debe usar una bomba a una velocidad de rotacin de 1800 RPM

Figura 3. Velocidad de rotacion como funcion de la velocidad especifica de succion

6. EFICIENCIA DE LA BOMBA

Caudal manipulado, Q = 88 gpmColumna total, H = 156.9 piesVelocidad de rotacin, N = 3500 RPM

Velocidad especifica:

Usando la figura 4:

Figura 4. Eficiencia de una bomba centrifuga

Eficiencia:

7. POTENCIA SUMINISTRADA ( CONSUMO DE ENERGIA)

Potencia desarrollada, = 2.61 kW

Se selecciona una Bomba Centrfuga

Velocidad de rotacin de la bomba = 3500 RPM

Eficiencia de la Bomba = 55 % Potencia suministrada:

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERFACULTAD DE INGENIERA QUMICADEPARTAMENTO DE INGENIERABOMBA CENTRIFUGAESPECIFICACIONES DE DISEO Planta: planta de absorcin de metano fecha: 18/10/13Diceista: Chulluncuy Centeno, Javier M.; Lucas Rosales Jonathan J.; Toribio Huamani, Nidia Y.Nombre y detalle N: Bomba centrifuga G-120Funcin: Bombea agua al tope de una torre de absorcin de CH4Operacin: continuaNumero de unidades requeridas: Uso regula: 1 resera: 1LIQUIDO MANIPULADOComposicion: agua puraPorcentaje de solidos: 0 Temperatura (F): 68Capacidad calculada ( gl/min): 88 Diseo: Presion de vapor a (F): 68 Pv (Psia): 48.81 lbf/ft2Viscosidad a (F): 68 : 2.42 lbf/ft.hGravedad especfica (F): 68 Gs: 1ColumnasuccinDescargaTotal

Estatica72027

Presin10.3324.3934.72

Friccion0.160.310.47

Total62.19m

Columna de diseo (ft): 10.94CSPN disponible: 10.94Presin de succin (Psia): 14.67 Descarga (Psia): 20Potencia (HP)Caballaje del lquido: 3.5 RPM: 3500Eficiencia de la bomba: 55%Caballaje de freno: 4.67

ANEXOS

Tabla No. 1.- Condiciones de diseo para sistemas de agua de enfriamiento

Tabla 2. Materiales para partes de bombas centrfugas.

BIBLIOGRAFIA INGENIERIA QUIMICA TOMO 1 Coulson y Richard . capitulo 5 Bombeo de liquidos De reverte SELECCIN DE BOMBAS , SISTEMAS Y APLICACIONES R. H Warring , Manuales tcnicos labor N 27 . PROCESS COMPONENT DESIGN,P Buthod y all. Capitulo 7. BOMBAS CENTRIFUGAS , E. Carniecer , C.Mainar Ed. Paraninfo Biblioteca del instalador