INSTALACIÓN DE UNA BOMBA

En la siguiente figura representa una instalación de bombeo destinada a elevar agua desde un pozo de aspiración hasta un depósito elevado.

En esta instalación puede verse:

La alcachofa y válvula de pie: La primera evita entrada de suciedades (ramas, hierbas, papeles, etc) que pueden obstruir la bomba, y la segunda hace posible, reteniendo el líquido, el cebado de la bomba. Ambos elementos originan una importante pérdida de carga. Si fuera preciso evitar esta pérdida para que no se produzca cavitación no se instalan estos elementos. Entonces el cebado se hace mediante una bomba de vacío que elimina el aire de la tubería de aspiración y del cuerpo de la bomba con la que al crearse un vacío la presión atmosférica eleva el agua hasta el interior de la bomba.

Las dos válvulas de compuerta en la aspiración y en la impulsión: a veces no se instala la primera; pero de la segunda no se prescinde nunca porque sirve para la regulación del caudal de la bomba.

La válvula de retención en la impulsión: impide el retroceso del fluido, cuando la bomba se para. Es imprescindible si la tubería de impulsión es muy larga o se encuentra a gran presión.

El reductor en la aspiración. Para mejorar la aspiración de la bomba y evitar la cavitación, se aumenta a veces el diámetro de la tubería de aspiración. La reducción se hace con un accesorio como el de la figura para evitar la formación de bolsas de aire en la parte superior.

Las válvulas de pie (a) y de retención (b) mencionadas tienen formas como las presentadas a continuación.

Para el estudio de la bomba y de la instalación es importante considerar las secciones siguientes que se han indicado en la primera figura antes mencionada:

1. Sección A: nivel superior del agua en el pozo de aspiración.2. Sección Z: nivel superior del agua en el depósito de impulsión.3. Sección E: entrada a la bomba4. Sección S: salida de la bomba.

Una instalación consta de una serie de metros de tubería y de accesorios (codos, contracciones, etc): en los tramos rectos hay pérdidas primarias y en los accesorios pérdidas secundarias. El conjunto de estas pérdidas constituyen las pérdidas exteriores a la bomba. Además se originan pérdidas de superficies y de forma en el interior de la bomba.

La altura teórica que da la bomba es la expresada por ecuación siguiente:

ECUACIÓN DE EULER DE LAS BOMBAS

H u=u2 c2u−u1 c1u

g

Donde los puntos 1 y 2 se refieron a la entrada y salida del rodete, Hu es la altura que el rodete imparte al fluido. Si no hubiera pérdidas en el interior de la bomba H u sería también el aumento de altura que experimentaría el fluido entre la entrada y salida de la bomba (secciones E y S). Sin embargo, en el interior de la bomba (entre las secciones E y S, por tanto) se producen pérdidas hidráulicas.

CAVITACIÓN Y GOLPE DE ARIETE DE UNA BOMBA

Cavitación

La cavitación es un fenómeno que se produce siempre que la presión en algún punto o zona de la corriente de un líquido desciende por debajo de un cierto valor mínimo admisible. El fenómeno

puede producirse lo mismo en estructuras hidráulicas estáticas (tuberías, Venturis, etc) que en máquinas hidráulicas (bombas, hélices, turbinas).

La cavitación en las bombas (y en las turbinas) producen dos efectos perjudiciales: disminución del rendimiento y erosión. La aparición de la cavitación en las bombas está íntimamente relaciona a) con el tipo de bomba (en general el peligro de cavitación es tanto mayor cuanto mayor es el número específico de revoluciones ns ); b) con la instalación de la bomba (altura de suspensión de la bomba, Hs o cota del eje de la bomba sobre el nivel del líquido en el depósito de aspiración, debe ser escogida cuidadosamente para evitar la cavitación); c) con las condiciones de servicio de la bomba (el caudal de la bomba nunca debe exceder el máximos permisible para que nos produzca la cavitación).

El NPSH de una bomba.

Habitualmente en la industria cuando se desea adquirir una bomba se debe comprobar que el

fenómeno de cavitación no tendrá lugar en la instalación. Para ello se utiliza el término NPSH (Net

Positive Suction Head) que es la carga neta de aspiración positiva.

Los fabricantes proporcionan el NPSH requerido por la bomba en función del caudal. Éste depende

las características de la bomba y se determina experimentalmente.

El comprador debe calcular el NPSH disponible para el caudal de proceso y si este es mayor que el

NPSH requerido la cavitación no se producirá.

En la siguiente figura se representa la entrada de una bomba. El punto O es el punto de donde

aspira la bomba, el punto E es la entrada de la bomba y el punto X es un punto interior de la

bomba donde se produce la mínima presión de aspiración. Es en este punto donde tendrá lugar la

cavitación en caso de que se den las condiciones para que se origine.

El NPSH disponible a la entrada de una bomba se determina con la siguiente fórmula:

Siendo:

P0 La presión en un punto O a la entrada de la bomba

V0 la velocidad del fluido en el punto O

Z0 la altura manométrica del punto O

ρ la densidad del fluido

g la aceleración de la gravedad

hOE la pérdida de carga entre el punto OE

Este valor se calcula con los datos que tenemos en nuestra instalación y se compara con el NPSH

requerido facilitado con el fabricante.

El valor del NPSH requerido se determina mediante ensayos por el fabricante se expresa

analíticamente como la presión en la zona del punto de mínima presión más la altura cinética en

este punto.

En las aplicaciones prácticas de ingeniería se aplica el criterio de buena práctica que indica que el

diseño de las instalaciones que bombeen fluidos se realizará de tal forma que el NPSH disponible

sea un 25% mayor que el NPSH requerido.

A Partir de las expresiones de NPSH requerido y NPSH disponible se deduce que si aumenta el

caudal de la bomba el NPSH disponible disminuye y el NPSH requerido aumenta,

consecuentemente a partir de un determinado caudal se producirá cavitación

Golpe de Ariete

Este fenómeno se produce en los conductos al cerrar o abrir una válvula y al poner en marcha o

parar una máquina hidráulica, o también al disminuir bruscamente el caudal. Esto no puede

producirse en el arranque de una bomba porque la presión producida por la bomba no puede

exceder el valor máximos que indica su curva característica. En la parada de un abomba se ha de

tener la precaución de cerrar antes las válvula de impulsión. Si esto se hace a mano, el cierre es

lento, la columna de líquido que llena la tubería se decelera gradualmente, y el golpe de ariete no

se produce.

El golpe de ariete puede producirse

Si se para el motor de la bomba sin cerrar previamente la válvula de impulsión.

Si hay un corte imprevisto de corriente, en el funcionamiento de la bomba.

Los medios empleados para reducir el golpe de ariete son:

Cerrar lentamente la válvula de impulsión

Escoger el diámetro de la tubería de impulsión grande, para que la velocidad es la tubería

sea pequeña.

Instalar la bomba con un volante que en caso de corte de la corriente reduzca lentamente

la velocidad del motor y por consiguiente la velocidad del agua en la tubería.

Inyectar aire con un compresor para producir un muelle elástico durante la sobrepresión

Utilizar uno de los esquemas de la siguiente figura:

(a)By-Pass a través de válvula de seguridad; (b) Cámara de aire con válvula amortiguadora; (c)

Chimenea de equilibrio.

Referencias

Mataix, Claudio (1986). Cap. 19 Turbomáquinas hidráulicas: bombas rotodinámicas (pp. 369-403). Madrid, España: Ediciones del Castillo.

Mott, Robert L. (2006). Cap. 13 Selección y aplicación de Bombas (pp. 382-441). México: Pearson Educación.

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA

INGENIERIA QUÍMICA

Autor: Cervantes Manzo Nahyr

Materia: Ltp 8°

Título: Instalación de una bomba

Asesor: Cornelio Flores Hernández

Grupo: 3801

Fecha: 25 agosto de 2015