Diseo del sistema de llenado de un tanque con una bomba centrifuga.

OBJETIVOS

Obtener los conocimientos para definir una bomba de agua y los conocimientos necesarios para realizar la seleccin adecuada de una bomba de agua y los elementos adicionales para el llenado del tanque. Realizar el diseo de una bomba de agua para el llenado de un tanque de 30 metros de altura. Elaborar el diseo tanto programado y diseo de vistas del llenado de un tanque con bomba de agua.

MARCO TEORICOEs la mquina que transforma energa, aplicndola para mover el agua. Este movimiento, normalmente es ascendente. Las bombas pueden ser de dos tipos volumtricas y turbo-bombas. Todas constan de un orificio de entrada (de aspiracin) y otro de salida (de impulsin). Las volumtricas mueven el agua mediante la variacin peridica de un volumen. Es el caso de la bomba de mbolo. Las turbo bombas poseen un elemento que gira, produciendo as el arrastre del agua. Este elemento rotor se denomina Rodete y suele tener la forma de hlice o rueda con paletas. Las bombas pueden recibir la energa de diversas fuentes. Desde la antigedad se ha usado la energa elica en este menester. El movimiento de las paletas del molino de viento se transmite a una bomba que extrae agua de un pozo. Cuando la bomba recibe la energa a travs de un motor acoplado (elctrico, de gasleo o gasolina), al conjunto se le llama moto-bomba. El motor puede tambin estar separado de la bomba. Entonces hace falta un elemento que le transmita el movimiento. Puede ser una polea, un eje, etc.

Terminologa Altura de impulsin: Esta es la distancia vertical a la que usted puede bombear lquido.

Elevacin de aspiracin:Este es la distancia vertical a la que la bomba puede estar por encima del pozo de abastecimiento.

Prdida de carga total:La suma de la elevacin esttica de aspiracin, la altura de impulsin y la prdida por rozamiento.

Prdida de carga total dinmica:Se utiliza para calcular la altura de impulsin dinmica, ms la elevacin de aspiracin dinmica, o menos la altura de aspiracin dinmica, en un solo cmputo.

Carga de friccin:Presin expresada en libras, requerida para vencer la resistencia de la circulacin en el sistema de tuberas.

Elevacin de aspiracin:Se utiliza cuando el pozo de abastecimiento est ubicado por debajo de la lnea centralde la bomba.

Altura de aspiracin:Se utiliza cuando el pozo de abastecimiento est ubicado por encima de la lnea central de la bomba. Esto tambin se denomina "aspiracin sumergida"

Elevacin esttica de aspiracin:Se utiliza para describir la distancia desde la lnea central de la bomba, hasta el nivel libre del pozo de abastecimiento, por debajo de la bomba.

Altura de aspiracin esttica:Se utiliza para describir la distancia desde la lnea central de la bomba, hasta el nivel libre del pozo de abastecimiento, por encima de la bomba.

Altura de impulsin esttica:Se utiliza para describir la distancia vertical mxima desde la lnea central de la bomba, hasta el punto de descarga libre.

Elevacin de aspiracin dinmica:Se utiliza para calcular la elevacin de aspiracin esttica, la prdida de carga por friccin y la altura de velocidad, en un solo cmputo.

Altura de aspiracin dinmica:Se utiliza para calcular la altura de aspiracin esttica, menos la carga de friccin y la altura de velocidad.

Altura de impulsin dinmica:Se utiliza para calcular altura de impulsin esttica, la carga de friccin, ms la altura de velocidad, en un solo cmputo.

Aspiracin sumergida:El lquido fluye hacia la entrada de la bomba desde un pozo de abastecimiento elevado, por medio de la gravedad. Caudal: Cantidad de lquido (en volumen o en peso) que se debe bombear, trasladar o elevar en un cierto intervalo de tiempo por una bomba: normalmente expresada en litros por segundo (l/s), litros por minuto (l/m) o metros cbicos por hora (m/h). Smbolo: Q. Altura de elevacin: Alturadeelevacindeunlquido:elbombeosobre entiendela elevacin de un lquido de un nivel ms bajo a un nivel ms alto. Expresado en metros de columna de lquido o en bar (presin). En este ltimo caso el lquido bombeado no supera ningn desnivel, sinoquevaerogadoexclusivamenteaniveldelsueloaunapresin determinada. Smbolo: H. Curva deprestaciones: Especial ilustracin grfica que explica las prestaciones de la bomba: el diagrama representa la curva formada por los valores de caudal y de altura de elevacin, indicados con referencia a un determinado tipo de rodete dimetro y a un modelo especficode bomba. Bajo nivel: Especial instalacin dela bomba, colocada aun nivel inferior al delavena de la cual se extrae el agua: de esta manera, el agua entra espontneamente en la bomba sin ninguna dificultad. Cebado: llenado de la bomba o de la tubera para quitar el aire presente en ellas. En algunos casos, se puedensuministrar, tambin, bombas auto cebadas, o sea, dotadas de un mecanismo automtico que facilita el cebado y por lo tanto la puesta en marcha de la bomba, lo cual sera imposible de otra manera, y adems muy lento. Cavitacin: Fenmeno causado por una inestabilidad en elflujo de lacorriente. La cavitacin se manifiesta con la formacin de cavidad en el lquido bombeado y est acompaada por vibraciones ruidosas, reduccin del caudal y, en menor medida, del rendimiento de la bomba. Se provoca por el pasaje rpido de pequeas burbujas de vapor a travs de la bomba: su colapso genera micro chorros que pueden causar graves daos. Prdidas de carga: Prdidas de energa debida a la friccin del lquido contra las paredes de la tubera, proporcionalallargodestas.Tambinson proporcionalesalcuadradodelavelocidaddedeslizamientoyvariabilidad en relacin con la naturaleza del lquido bombeado. Cadavezquedisminuyeeldeslizamientonormaldelfluidomovidorepresenta una posibilidad de prdidas de carga como los bruscos cambios de direccin o de seccin delas tuberas .Para lograr en la bomba un correcto dimensionamiento, la suma de talesprdidassedebeagregaralaalturadeelevacinprevista originariamente. Sello mecnico para ejes rodantes. Usado en todos los casos en que no se puede permitir goteo algunoexterno de lquido. Est compuesto por dos anillos con superficie plana, una fija y otra rodante: las dos caras estn prensadas juntas de manera que dejan slo una finsima pelcula hidrodinmica formada por lquido que se retiene para que funcione como lubricante de las partes que sedeslizan. Viscosidad: Se trata de una caracterstica del fluido bombeado: representa su capacidad de oponerse al desplazamiento. La viscosidad vara segn la temperatura. Peso especfico: Cada fluido tiene una densidad caracterstica. El agua, que se usacomotrminodecomparacin,convencionalmentetieneunpeso especfico (o densidad) de 1 (a 4C y a nivel del mar). El peso especfico representa el valor usado para comparar el peso de un cierto volumen de lquido con el peso de la misma cantidad de agua.

Bomba Centrifuga Las Bombas centrfugas tambin llamadas Roto dinmicas, son siempre rotativas y son un tipo debomba hidrulicaque transforma laenerga mecnicade un impulsor . Elfluidoentra por el centro del rodete, que dispone de unoslabespara conducir el fluido, y por efecto de lafuerza centrfugaes 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 tuberas de salida o hacia el siguiente rodete se basa en la ecuacin de Euler y su elemento transmisor de energa se denomina impulsor rotatorio llamadorodeteenenerga cinticaypotencialrequeridas y es este elemento el que comunica energa al fluido en forma de energa cintica.Las bombas Centrfugas se pueden clasificar de diferentes maneras: Por la direccin del flujo en: Radial, Axial y Mixto. Por la posicin del eje de rotacin o flecha en: Horizontales, Verticales e Inclinados. Por el diseo de la coraza (forma) en: Voluta y las de Turbina. Por el diseo de la mecnico coraza en: Axialmente Bipartidas y las Radialmente Bipartidas. Por la forma de succin en: Sencilla y Doble.Aunque la fuerza centrfuga producida depende tanto de la velocidad en la periferia del impulsor como de ladensidaddel lquido, la energa que se aplica por unidad demasadel lquido es independiente de la densidad del lquido. Por tanto, en una bomba dada que funcione a cierta velocidad y que maneje un volumen definido de lquido, la energa que se aplica y transfiere al lquido, (enpascales, Pa, metros de columna de agua m.c.a. o o pie-lb/lb de lquido) es la misma para cualquier lquido sin que importe su densidad. Tradicionalmente la presin proporcionada por la bomba en metros de columna de agua o pie-lb/lb se expresa en metros o enpiesy por ello que se denomina genricamente como "altura", y aun ms, porque las primeras bombas se dedicaban a subir agua de los pozos desde una cierta profundidad (o altura).Las bombas centrfugas tienen un uso muy extendido en la industria ya que son adecuadas casi para cualquier uso. Las ms comunes son las que estn construidas bajo normativa DIN 24255 (en formas e hidrulica) con un nico rodete, que abarcan capacidades hasta los 500 m/h y alturas manomtricas hasta los 100 metros con motores elctricos de velocidad normalizada. Estas bombas se suelen montar horizontales, pero tambin pueden estar verticales y para alcanzar mayores alturas se fabrican disponiendo varios rodetes sucesivos en un mismo cuerpo de bomba. De esta forma se acumulan las presiones parciales que ofrecen cada uno de ellos. En este caso se habla de bomba multifsica o multietapa, pudindose lograr de este modo alturas del orden de los 1200 metros para sistemas de alimentacin de calderas.

Clasificacin de una bomba centrifuga Puntode vista el funcionamiento:Bombas difusoras:cuando el rotor est rodeado por una serie de a la vez fijos (corona directriz): Punto de vista de la aspiracin:Bombas de succin simple: cuando el y quiero entrar en un solo lado el rotor en el cual existe un gran empuje axial.Bombas de doblesuccin: cuando el ingreso de lquido se hace por ambos lados del roto, eliminando as el empuje axial. Por la posicin del eje:Bombas horizontalesBombas verticales (para pozos profundos) Por la presin alcanzada:Bombas de baja presin (con un rotor sin directriz)Bombas de media presin (con un rotor, con directriz)Bombas de alta presin (con varios rotores y directrices)

Partes de una bomba centrfuga

Bomba sumergida

Unabomba sumergiblees unabombaque tiene un impulsor sellado a la carcasa. El conjunto se sumerge en el lquido a bombear. La ventaja de este tipo de bomba es que puede proporcionar una fuerza de elevacin significativa pues no depende de la presin de aire externa para hacer ascender el lquido.Un sistema desellos mecnicosse utiliza para prevenir que el lquido que se bombea entre en el motor cause uncortocircuito. La bomba se puede conectar con un tubo, manguera flexible o bajar abajo de los carriles o de los alambres de gua de modo que la bomba siente en "un acoplador del pie de los platos", de tal forma conectndola con la tubera de salida.Las bombas sumergibles encuentran muchas utilidades, las bombas de etapa simple se utilizan para el drenaje, el bombeo deaguas residuales, el bombeo industrial general y el bombeo de la mezcla. Las bombas sumergibles se colocan habitualmente en la parte inferior de los depsitos decombustibley tambin se utilizan para la extraccin de agua depozosde agua.Las bombas sumergibles tambin se utilizan en depsitos de combustible. Aumentando la presin en el fondo del depsito, se puede elevar el lquido ms fcilmente que aspirndolo (succin) desde arriba. Los modelos ms avanzados incluyen un separador de agua/aceite que permite reinyectar el en elyacimientosin necesidad de subirla a la superficie.El sistema consiste en un nmero de rodetes giratorios instalados en serie para aumentar la presin. La energa para hacer girar la bomba proviene de una red elctrica de baja tensin que acciona un motor especialmente diseado para trabajar a temperaturas de hasta 150 C.

Eleccin de la bomba Elaborar el diseo del diagrama de la disposicin de bomba y tuberias

Preguntas claves en la seleccin de bombas

Para seleccionar una bomba debemos dar respuestas a las siguientes preguntas Qu tipo de agua va a bombear?Dependiendo de la calidad del agua (potable, de ros, de pozos, de lluvias, servidas), se deben escoger bombas con caractersticas de carcasa, rodete, y sello mecnico, adecuado al trabajo). A qu profundidad est el espejo de agua?Si el espejo de agua o nivel dinmico de un pozo se encuentra a ms de 7 metros de profundidad, se debe utilizar una bomba sumergida, en casi que el agua este poca profundidad o sobre la instalacin se debe utilizar una bomba