bombas centrifugas 1-curvas

BOMBAS CENTRFUGASCURSO DE CAPACITACIN

MODULO 1 : Curvas de una bombaMODULO 2 : Altura de una bombaMODULO 3 : Deflexin

John Crane Argentina

Ing. Hugo Ricardo Cifuente

MODULO 3 : DeflexinMODULO 4 : Elementos mecnicosMODULO 5 : Caeras y sistemaMODULO 6 : Sellos mecnicosMODULO 7 : Planes de inyeccinMODULO 8 : Anlisis de fallas

BOMBAS CENTRFUGASCURSO DE CAPACITACIN - MDULO 1

TEMAS A DESARROLLAR EN ESTE MODULO

Esquema energtico.Tipos de bombas centrfugas. Sus aplicaciones.Curvas de performance de una bomba.Revisin de conceptos hidrulicos. Prdida de carga.

John Crane Argentina

Ing. Hugo Ricardo Cifuente

Revisin de conceptos hidrulicos. Prdida de carga.Frmulas bsicas para convertir presin en altura y viceversa. Relacin entre altura, presin, caudal y velocidad del lquido.Leyes de la afinidad. Sus limitaciones.Operacin de bombas en serie y en paralelo.Velocidad especfica.Curva de performance vs. velocidad especfica.

Una bomba centrfuga, como cualquier mquina; transforma energa.La cantidad de energa que entra es igual a la que sale

ENERGA

Esquema energtico

ENERGAMECNICA

BOMBACENTRFUGA

ENERGAHIDRULICA

CALOR VIBRACIONES RUIDO

BOMBA FUNCIONANDO EN BUENAS CONDICIONES

ENERGA

Esquema energtico

ENERGAMECNICA BOMBACENTRFUGA

ENERGAHIDRULICA


BOMBA FUNCIONANDO EN MALAS CONDICIONES

ENERGAHIDRULICA

Esquema energtico

ENERGAMECNICA BOMBACENTRFUGA

HIDRULICA


Tipos de Bombas Centrfugas

Cmo se clasifican las bombas centrfugas?

POR EL TIPO DE FLUJO: FLUJO RADIALFLUJO MIXTO FLUJO AXIAL

POR EL TIPO DE IMPULSOR: CERRADO SEMI-ABIERTOABIERTO

POR LA SUCCIN: SIMPLEDOBLE

POR EL NMERO DE ETAPAS: UNA ETAPAMULTIETAPAS

POR EL TIPO DE CUERPO: VOLUTA CONCNTRICODIFUSOR

POR LA POSICIN DEL EJE: HORIZONTALVERTICAL - POZO HMEDOVERTICAL - POZO SECOVERTICAL - SUMERGIBLE

BOMBA ANSI BOMBA API BOMBA ANSI MAGNTICA

Bombas horizontales en voladizo

BOMBA ANSI PLSTICABOMBAS PARA LODOS Y PASTAS

1- Succin2- Impulsor3- Descarga

Bomba ANSI

3- Descarga4- Cubierta trasera5- Eje6- Sello/Empaquetadura7- Brida/Prensaestopas8- Cojinetes

Utilizadas en la industria qumica y petroqumica. Sus medidas son normalizadas, se puede intercambiar bombas sin modificaciones. Tienen impulsor abierto o semi abierto para manejar slidos en suspensin. Hay dos proveedores fundamentales: Durco (Flowserve) y Goulds (ITT). Soportes de cojinete de hierro fundido. Bases de chapa plegada, bases antivibracin o polimricas. Muchas metalurgias disponibles, adems de versiones no metlicas.

Bomba API

Utilizadas en la industria petrolera (downstream & upstream) y petroqumica. Sus medidas no son normalizadas, las bases se hacen a medida. Tienen impulsor cerrado con anillos de desgaste. Hay varios proveedores: Flowserve, Goulds, Sulzer, David Brown, Marelli, KSB, etc. Soportes de cojinete de acero fundido. Bases tipo drim rain con apoyos centrados. Metalurgias acotadas a lo que indica la norma API 610.

Bombas horizontales entre cojinetes

Bombas verticales

BOMBA VERTICAL PARA HIDROCARBUROSBOMBA VERTICAL PARA CIRCULACIN DE AGUA

BOMBA VERTICAL CON MOTOR SUMERGIDO

BOMBA VERTICAL CON MOTOR SUMERGIDO Provisin de agua de pozos para consumo humano, procesos, riego. Motor y bomba se ubican dentro de la perforacin. Impulsor de flujo mixto. Son del tipo multietapa.

Bombas verticales

BOMBA VERTICAL DE CIRCULACIN Provisin de agua de refrigeracin, procesos en grandes caudales. La bomba est sumergida, el motor no. Impulsor de flujo casi axial, curva empinada. Son del tipo multietapa, pero la ms comn es que tenga slo 1.

BOMBA VERTICAL PARA HIDROCARBUROS Lquidos muy voltiles, con problemas de ANPA (NPSH) o criognicos. Bomba sumergida en un barril, el motor se sita arriba. Impulsores casi radiales, con posibilidad de combinar impulsores. Son del tipo multietapa, pueden tener hasta tres tipos distintos de impulsor.

SOLUCIN FCIL PARA CONVERSIONESLa conversin de diversas unidades de medida es algo siempre engorroso, sobre todo en pases como el nuestro, dondedebemos convivir con tecnologa de origen europeo en unidades mtricas y tecnologa estadounidense en unidadesinglesas.

Por eso les propongo utilizar el siguiente programa, desarrollado por Joshua Madison, que se puede bajar gratuitamentedesde www.joshmadison.com . El programa se llama Convert.exe y a continuacin vemos una imagen del mismo.

Revisin de unidades de medida

- CURVA CAUDAL ALTURA DE LA BOMBA

- CURVA CAUDAL ALTURA DEL SISTEMA

- CURVA DE EFICIENCIA

Curvas de performance

- CURVA DE POTENCIA ABSORBIDA

- CURVA DE ANPA

- CURVAS DE DIMETROS RECORTADOS

- CURVAS A DISTINTAS VELOCIDADES

- BOMBAS EN SERIE Y EN PARALELO

CURVA CAUDAL ALTURA

CURVA CAUDAL ALTURA


CAUDAL (m3/h)

A

L

T

U

R

A

(

m

)

Curva del sistema

Curva de la bomba

Altura deseada

Caudal deseado

CURVA DE EFICIENCIA

CURVA CAUDAL ALTURA

Curva de la bomba


CAUDAL (m3/h)

A

L

T

U

R

A

(

m

)

Eficiencia de la bomba

Curva de la bomba

Altura BEP

Caudal BEP

Punto de mxima eficiencia

(B.E.P.)

ZONAS DE LAS CURVASCURVA CAUDAL ALTURA

A

L

T

U

R

A

(

m

)

Curva de la bomba Punto de mxima eficiencia

(B.E.P.)


- ZONA A: Bomba demasiado grande. Gran generacin de calor y vibraciones. Baja eficiencia.

- ZONA B: Bomba sobredimensionada. Usar menor dimetro de impulsor o lnes de retorno. Baja eficiencia y vibraciones.

- ZONAC: Bomba muy chica. Vibraciones. Posible cavitacin. Altas cargas radiales y axiales.

- ZONA PREFERIDA: Mxima eficiencia y durabilidad del equipo.

CAUDAL (m3/h)

A

L

T

U

R

A

(

m

)

ZONA "A"

ZONA "B"

ZONA "C"

ZONA PREFERIDA

CURVAS DE PERFORMANCE


60

70

80

P

O

T

E

N

C

I

A

A

L

F

R

E

N

O

(

H

P

)

Caudal - altura Eficiencia


0

10

20

30

40

50

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

CAUDAL (GPM)

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

P

O

T

E

N

C

I

A

A

L

F

R

E

N

O

(

H

P

)

E

F

I

C

I

E

N

C

I

A

(

%

)

Potencia

A.N.P.A.

ZONAS DE LAS CURVAS


VELOCIDAD VARIABLE

VELOCIDAD VARIABLE 355 mm

50

60

70

1750 RPM


0

10

20

30

40

50

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750

CAUDAL (GPM)

A

L

T

U

R

A

(

m

)

1450 RPM

1150 RPM

DIMETROS DE IMPULSOR

CURVAS 1450 RPM - VARIOS DIAMETROS

35

40

45

50

355 mm


0

5

10

15

20

25

30

35

0 60 120 180 240 300 360

CAUDAL (m3/h)

A

L

T

U

R

A

(

m

)

330 mm

304 mm

279 mm

BOMBAS EN SERIE

20

40

60

80

100

120

140

160

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

UNA BOMBA

DOS BOMBAS


00 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

CAUDAL (GPM)BOMBAS EN PARALELO

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

CAUDAL (GPM)

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

UNA BOMBA DOS BOMBAS

BOMBAS EN PARALELO - ANLISIS DETALLADO

BOMBAS EN PARALELO - CASO 1

60

70

80

90

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

BOMBA "A"

BOMBA "B"


0

10

20

30

40

50

60

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

CAUDAL (GPM)

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

ALTURA REQUERIDA: 61 PIESCAUDAL BOMBA A: 360 GPMCAUDAL BOMBA B: 360 GPMCAUDAL AMBAS: 720 GPMFUNCIONAMIENTO: O.K.


50

60

70

80

90

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

BOMBA "A"

BOMBA "B"



ALTURA REQUERIDA: 54 PIESCAUDAL BOMBA A: 420 GPMCAUDAL BOMBA B: 490 GPMCAUDAL AMBAS: 910 GPMFUNCIONAMIENTO: PELIGRO BOMBA B

BOMBA A O.K.

0

10

20

30

40

0

5

0

1

0

0

1

5

0

2

0

0

2

5

0

3

0

0

3

5

0

4

0

0

4

5

0

5

0

0

5

5

0

CAUDAL (GPM)

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)


50

60

70

80

90

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

BOMBA "A"

BOMBA "B"



ALTURA REQUERIDA: 69 PIESCAUDAL BOMBA A: 280 GPMCAUDAL BOMBA B: 65 GPMCAUDAL AMBAS: 345 GPMFUNCIONAMIENTO: PELIGRO BOMBA B

BOMBA A O.K.

0

10

20

30

40

0

5

0

1

0

0

1

5

0

2

0

0

2

5

0

3

0

0

3

5

0

4

0

0

4

5

0

5

0

0

5

5

0

CAUDAL (GPM)

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

BOMBAS EN PARALELO - "GANCHO"

40

50

60

70

80

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

BOMBA "A"

BOMBA "B"



ALTURA REQUERIDA: 64 PIESCAUDAL BOMBA A: 30 GPM? O 230 GPM?CAUDAL BOMBA B: 260 GPMCAUDAL AMBAS: ???????FUNCIONAMIENTO: PELIGRO BOMBA A

BOMBA B O.K.

0

10

20

30

40

0

5

0

1

0

0

1

5

0

2

0

0

2

5

0

3

0

0

3

5

0

4

0

0

4

5

0

5

0

0

5

5

0

CAUDAL (GPM)

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

QU ENTREGA UNA BOMBA? PRESIN O ALTURA?

LA RESPUESTA ES ENERGA.

La energa mecnica suministrada por el eje, se convierte en energa cintica y potencial de un lquido.

Frmulas de conversin

La energa impartida por kilogramo de lquido es independiente del lquido en s.

La altura de impulsin de una bomba es independiente del lquido, cualquiera sea su peso especfico.

La presin desarrollada ser igual al peso de la columna del lquido elevado.

Altura 100 m Altura 100 m

Altura 100 m

AGUA SALMUERA NAFTA

Presin10 kg/cm2

Presin12 kg/cm2

Presin7,5 kg/cm2

Clculos y Frmulas

10 kg/cm2 12 kg/cm2

P.E.= 1 Kg/dm3 P.E.=1.2 Kg/dm3 P.E.= 0.75 Kg/dm3

POTENCIA ABSORBIDA

100 HP 120 HP 75 HP

Algunas definiciones:

h = altura (m)p = presin (Kg/cm2) = P.E. = Peso especfico (Kg/dm3)

Clculos y Frmulas

En este sistema de unidades, la relacin entre presin y altura es:

h (m) = p (Kg/cm2) x 10

(Kg/dm3)

OTRAS FRMULAS TILES

Potencia al freno:

Q = Caudal (m3/h) = Rendimiento ( adimensional )

Clculos y Frmulas

= Rendimiento ( adimensional )BHP = Potencia al freno (CV)

BHP (CV) = Q (m3/h) x h (m) x (Kg/dm3) 270 x

CORRECCIONES POR Tomamos los valores indicados por el fabricante para agua.

Q = Caudal para agua No se modifica

h = altura para agua Vimos que no se modifica

BHP = Potencia al freno para agua (CV)

a

a

a

Clculos y Frmulas

= Peso especfico del agua = 1 (kg/dm3)

Si manejamos un lquido b con distinto , entonces ser:

P = P x

BHP = BHP x

a

b a

b a

CORRECCIONES POR VISCOSIDADLas curvas de ensayo son vlidas para agua limpia a 30C. Para determinar los valores de caudal, altura y potencia de accionamiento para un lquido viscoso; se deben efectuar las siguientes correcciones.

Hv=Ha x Ch /100 Qv=Qa x Cq /100 HPv=Hpa x Ch x Cq / Ce x 100

Donde:

Clculos y Frmulas

Donde:Hv: Altura corregida por viscosidadQv: Caudal corregido por viscosidadHPv: Potencia corregida por viscosidad

Ha: Altura con aguaQa: Caudal con aguaHpa. Potencia con agua

Ch: Factor de correccin de altura por viscosidadCq: Factor de correccin de caudal por viscosidadCe: Factor de correccin de eficiencia por viscosidad

Notas:

No extrapolar fuera del rango de las curvas

Verificar que la viscosidad est dada a la temperatura de bombeo

Las correcciones son vlidas para lquidos newtonianos

LEYES DE LA AFINIDAD PARA BOMBAS CENTRFUGASConociendo la curva de una bomba a una cierta velocidad y dimetro de impulsor, es posible determinar sus parmetros operativos a otras velocidades o con diferentes dimetros de impulsor.

Son muy confiables cuando se trata de variar velocidades.

1- El caudal es directamente proporcional a la relacin de velocidades de rotacin.

Clculos y Frmulas

Q2 = Q1 ( N2 / N1 ) Donde : Q= Caudal N= RPM2- La altura es directamente proporcional al cuadrado de la relacin de velocidades.

H2= H1 ( N2 / N1 ) Donde: H= altura 3- La potencia al freno es directamente proporcional al cubo de la relacin de velocidades.

BHP2=BHP1 ( N2 / N1 ) Donde: BHP= potencia

2

3

LEYES DE LA AFINIDAD PARA BOMBAS CENTRFUGASTambin se aplican al cambio de dimetro de los impulsores, pero ya no son muy confiables si el recorte es mayor al 10% del dimetro. Esto se debe a tres razones.

El ngulo de salida va variando con el dimetro, y este ngulo es uno de los parmetros clave en la forma de la curva de performance. Las leyes de la afinidad suponen que los respaldos del impulsor son paralelos, los que solamente es cierto en los impulsores radiales. Si el recorte es importante, habr turbulencias en la voluta, lo que reducir la eficiencia.

Clculos y Frmulas

Si el recorte es importante, habr turbulencias en la voluta, lo que reducir la eficiencia.

1- El caudal es directamente proporcional a la relacin de DIMETROS.

Q2 = Q1 ( D2 / D1 ) Donde : D= Dimetro2- La altura es directamente proporcional al cuadrado de la relacin de DIMETROS.

H2= H1 ( D2 / D1 )3- La potencia al freno es directamente proporcional al cubo de la relacin de DIMETROS.

BHP2=BHP1 ( D2 / D1 )

2

3

VELOCIDAD ESPECFICAEs un nmero adimensional desarrollado para poder comparar bombas geomtricamente similares, con curvas de performance que tambin sern similares:

n = velocidad de rotacin (RPM)Q = Caudal (m3/seg) Atencin! No en m3/h

Clculos y Frmulas

Q = Caudal (m3/seg) Atencin! No en m3/hH = altura (m)

Ns = velocidad especfica =

Si es en unidades inglesas:

n = velocidad de rotacin (RPM)Q = Caudal (GPM) H = altura (PIES)

n x Q H 3/4

VELOCIDAD ESPECFICAAlgunas notas sobre la velocidad especfica:

Siempre se debe calcular para el punto de mejor rendimiento (BEP). En bombas multietapa, H es la altura por etapa. En bombas de doble succin, Q es el caudal de cada lado, es decir Q/2.

La velocidad especfica es como la huella digital del tipo de impulsor:

Clculos y Frmulas

VELOCIDAD ESPECFICAY tambin del tipo de curva de la bomba y su rendimiento:

Clculos y Frmulas

CLASIFICACIN DE BOMBAS POR EL TIPO DE FLUJOLa velocidad especfica de un impulsor describe su forma.

La forma de la curva altura/caudal es una funcin de la velocidad especfica, adems de lacantidad e inclinacin de los labes.

Impulsores de flujo radial (baja velocidad especfica)Son ideales para caudales reducidos y grandes alturas.Rara vez pasan de los 150 mm de dimetro y giran a altas RPM.

Clculos y Frmulas

Rara vez pasan de los 150 mm de dimetro y giran a altas RPM.La carcasa es habitualmente concntrica con el impulsor.Estos impulsores tienen una curva altura/caudal achatada hasta el 75% del BEP, a partir dedonde se inclina en forma pronunciada.

Impulsores de flujo axial (alta velocidad especfica)Tienen la mayor eficiencia.Tienen el requerimiento de ANPA ms bajo.Usualmente tiene su mxima requerimiento de potencia a vlvula cerrada, por eso searrancan a vlvula abierta.

Impulsores de flujo mixto .Son los ms difundidos en la industria.Combinan las caractersticas de los impulsores de flujo axial y radial.Su velocidad especfica est comprendida entre 2000 y 7000.

bombas centrifugas 1-curvas

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