presentacion operacin bombas centrifugas mmb

Salidas de Emergencia

Apagar o poner en silencio los celulares

ESCAPE

BOMBAS. Definición técnica

La bomba es una máquina que absorbe energía mecánica, que puede provenir de un motor eléctrico, térmico, etc., y la transforma en energía que la transfiere a un fluido como energía hidráulica, la cual permite que el fluido pueda ser transportado de un lugar a otro, a un mismo nivel y/o a diferentes niveles y/o a diferentes velocidades.

INTRODUCCION. MOVIMIENTO DE UN FLUIDO.


Una bomba no es otra cosa que un dispositivo físico que se emplea para transportar fluidos desde una posición a otra, a través de conducciones, cumpliendo ciertos requisitos.

Principios (medios de movimiento de un fluido).

Gravedad

Desplazamiento

Fuerza centrifuga

Fuerza electromagnética

Transferencia de cantidad de movimiento

Impulso mecánico


Cuando se utiliza fuerza centrífuga, ésta es proporcionada por medio de una bomba centrífuga o de un compresor. Aunque varía mucho el aspecto físico de los diversos tipos de compresores y bombas centrífugas, la función básica de cada uno de ellos es siempre la misma, o sea, producir energía cinética mediante la acción de una fuerza centrífuga y, a continuación, convertir parcialmente esta energía en presión, mediante la reducción eficiente de la velocidad, del fluido en movimiento.

FUERZA CENTRÍFUGA

En general, los dispositivos centrífugos de transporte de fluidos tienen las características que siguen:

1) La descarga está relativamente libre de pulsaciones. 2) El diseño mecánico se presta para manejar grandes caudales, lo que significa que las limitaciones de capacidad constituyen raramente un problema. 3) Pueden asegurar un desempeño eficiente a lo largo de un intervalo amplio de presiones y capacidades, incluso cuando funcionan a velocidad constante. 4) La presión de descarga es una función de la densidad de fluido. 5) Estos son dispositivos de velocidad relativamente baja y más económicos.

Una bomba es un equipo usado para proporcionar energía o cabezal a un líquido con el objeto de superar las pérdidas por fricción que normalmente ocurren en un sistema de transferencia de líquido y/o llevar al líquido a una elevación mayor.

FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA

En una bomba centrífuga, el motor acciona el eje. El eje hace girar un

impulsor dentro de una caja fija. Al girar, las aspas del impulsor producen un

movimiento de rotación en el líquido que es llevado hacia fuera de la caja

mediante la fuerza centrífuga. A medida que el líquido pasa por las aspas de

la caja, se mueve más rápido ya que las aspas se mueven más rápido en las

puntas que en el centro. La energía que se entrega al líquido es la Energía

Cinética, que en los sistemas de bombeo se denomina “velocidad de cabeza”.

Esta energía hace que el líquido pase al área de mayor presión en la cámara

de voluta y la bomba. En este punto, el líquido es más lento; parte de su

energía cambia a presión. El líquido se mueve alrededor de la voluta y de allí

sale a las tuberías de descarga. A medida que el líquido es enviado hacia

fuera desde el centro de la bomba mediante fuerza centrífuga, éste es

reemplazado por un líquido que se extrae desde el centro de la bomba a

través de la tubería de succión.

Clasificación de las bombas.

Bombas dinámicas: Las bombas que reciben esta clasificación son las denominadas “bombas centrifugas” , reciben también la denominación de bombas “no positivas”

Bombas de desplazamiento positivo: Las bombas que reciben esta clasificación son las denominadas bombas oleo hidráulicas (engranajes, pistones, etc.)

INTRODUCCION. BOMBAS.

Listado de clasificación de las bombas.

BOMBAS

Desplazamiento positivo Dinámicas

Reciprocantes Rotatorias

De pistón De engranes Peristáltica

De inmersión De paleta Centrifugas

De diafragma De tornillo

Bombas de desplazamiento positivo. Bombas Reciprocantes o Alternativas

El movimiento del desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen de una cámara.

Reciprocantes: Llamadas también alternativas, en estas máquinas, el elemento que proporciona la energía al fluido lo hace en forma lineal y alternativa. La característica de funcionamiento es sencilla.


Llamadas también alternativas, en estas maquinas, el elemento que proporciona la energía al fluido lo hace en forma lineal y alternativa.

El movimiento del pistón o del diafragma en una dirección se llama longitud de recorrido.

Bombas de pistón de acción simple.


Estas bombas señalan un movimiento con dirección hacia atrás y en dirección hacia delante de un pistón en un cilindro.

El término de acción simple se refiere a que sólo un lado del émbolo/pistón realizan la acción de bombeo. Tiene un solo juego de válvulas de admisión y descarga. La descarga de la bomba se produce en recorridos alternos.

Bombas de diafragma


El funcionamiento de estas bombas es similar al de las bombas de émbolo/pistón. Aquí el movimiento lo produce un diafragma (membrana flexible) en vez de un pistón. El diafragma separa el líquido bombeado del mecanismo para evitar filtraciones y corrosión.

Bombas de diafragma



La eficiencia volumétrica de una bomba es el cociente entre la descarga real y la correspondiente al desplazamiento del pistón.Para el caso de la eficiencia mecánica de una bomba, es la energía suministrada al fluido dividido entre la energía suministrada a la bomba. Esta eficiencia siempre es más baja 100% por las perdidas originada por la fricción mecánica y la del fluido.Se puede señalar que bombas con un mantenimiento adecuado la eficiencia volumétrica es por lo menos de un 95%.

Uso de bombas reciprocantes:El uso de bombas reciprocantes tiene un amplio rango de aplicaciones, por ejemplo son utilizadas para bombeos de agua, para alimentación de calderas, para tratar el aceite, el yodo, etc.

Llamadas también roto estáticas, debido a que son máquinas de desplazamiento positivo, provista de movimiento rotatorio. Los elementos rotatorios de la bomba crean una presión reducida en el lado de la entrada. Esto tiene como fin que la presión externa obligue al líquido hacia el interior de la bomba. Entonces al girar el elemento, el fluido queda atrapado en la coraza de la bomba. Después de una nueva rotación, el líquido, ahora es forzado a salir desde el lado de descarga de la bomba.

Bombas de desplazamiento positivo Bombas Rotatorias

En las bombas rotatorias, las piezas rotatorias desplazan positivamente el fluido (líquido o gas) a un volumen constante. El flujo es continúo y la descarga es suave. Se utilizan con combustibles, lubricantes, aceite hidráulico y otros líquidos de diferentes viscosidades, incluyendo gases y gases líquidos.

La carcaza de las bombas rotatorias es cerrada. Los engranajes, paletas, lóbulos, tornillos o pistones rotatorios rotan con un juego mínimo dentro de la carcaza.Bomba rotatoria de entrega fija. Siempre entrega el mismo volumen a una velocidad dada. Bomba rotatoria de entrega variable. Entrega volúmenes que varían desde cero a un máximo dado. Con estos sistemas solo se utilizan los tipos de paleta y de pistón.

Bombas de engranajes externos

Bombas de desplazamiento positivo. Bombas Rotativas.

Están instalados dentro de la carcaza y dos engranajes dentados que rotan en sentido contrario cuyos dientes han sido externamente cortados

Bombas de engranajes internos


Tienen un engranaje cortado internamente y otro cortado externamente. Están separados en un lado por una división en forma de luna creciente

Bombas de tornillos


Las hay de un tornillo, de dos tornillos y hasta de tres tornillos. Las bombas de tornillos son un tipo especial de bombas rotatorias de desplazamiento positivo, en el cual el flujo a través de los elementos de bombeo es verdaderamente axial.

En la operación de una bomba se han designado tres tipos de presión:

La absoluta, que es la presión arriba del cero absoluto.

La barométrica, que es presión atmosférica del punto correspondiente a la instalación.

La de carga o manométrica, que es la presión arriba de la presión atmosférica de la localidad en que se mide.

22 lgp

lb

cm

KgArea

FuerzaesiónPr

La presión es una fuerza por unidad de superficie y puede expresarse en unidades tales como pascal, bar, atmósferas, kilogramos por centímetro cuadrado y psi (libras por pulgada cuadrada).

Términos y definiciones.

Presión Absoluta = Presión Manométrica + Presión Atmosférica.

Presión vacío = Presión Atmosférica – Presión absoluta.

PRESION

Nota : 1 atm = 760 mmHg = 14,7 Psi = 101 Kpa, = 10 mt.c.H2O

Convierta una presión de 80 cm Hg a las siguientes unidades:Kg/ cm2, atm, Pulg Hg, Psi (lb/pulg2)

Unidades y clases de presión

Atmósfera cm Hg Pulg Hg Pulg H2O Kg/cm2 Lb/pulg2

Atmósfera 1 76.00 29.92 406.8 1.033 14.7

cm. Hg 0.01316 1 0.393 5.63 0.01379 0.1934

Pulg. Hg 0.03342 2.54 1 13.59 0.0345 0.4912

Pulg. H2O 0.002540 0.187 0.07355 1 0.0346 0.03613

Kg/cm2 0.9678 72.5 28.96 28.9 1 14.22

Lb/pulg2 0.06804 5.17 2.036 27.7 0.0703 1

a) 80 cm a kg/cm2

2cm/kg 1032.101379.0 x cmHg 80

b) 80 cm a atm atm 0528.101316.0 x cmHg 80

c) 80 cm a pulg Hg Hg pulg 44,31393.0 x cmHg 80

d) 80 cm a psi psi 472,151934.0 x cmHg 80


Cantidades Físicas:

Densidad:

La densidad de una sustancia dada representa la masa que le corresponde a un volumen unidad de dicha sustancia. Su unidad en el SI es el kg/m3 .

Se dice por ello que la densidad es una propiedad o atributo característico de cada sustancia. En los sólidos la densidad es aproximadamente constante, pero en los líquidos, y particularmente en los gases, varía con las condiciones de medida.

En el caso de los líquidos se suele especificar la temperatura a la que se refiere el valor dado para la densidad y en el caso de los gases se ha de indicar, junto con dicho valor, la presión.

La densidad se representa por la letra griega y se define como el cuociente entre su masa m y volumen V, es decir:

Vm

ρ

Por ejemplo, la densidad del agua a 4º C es agua = 1 g/cm3 =1000 kg/m3 . La densidad del mercurio a temperatura ambiente es mercurio = 13,6 g/cm3 decimos que el mercurio es 13.6 veces mas denso que el agua.

Densidad y peso específico:

Peso específico el cual se define como el cuociente entre el peso W y su volumen V, es decir:

VW

La relación entre peso específico y densidad es la misma que la existente entre peso y masa. Reemplazando W = m g:

ggVm

Vgm

VW

Ecuación de continuidad:

o de otra forma:

Q1=Q2 (el caudal que entra es igual al que sale)

Donde:

Q = caudal (m3 / s)

V = velocidad (m / s)

S = sección del tubo de corriente o conducto (m2)

La conservación de la masa de fluido a través de dos secciones (sean éstas S1 y S2) de un conducto (tubería) o tubo de corriente dice que: la masa que entra es igual a la masa que sale.

La ecuación de continuidad se puede expresar como:

ρ1*S1*V1 = ρ2*S2*V2

Cuando ρ1 = ρ2, que es el caso general tratándose de agua, y flujo en régimen permanente, se tiene:

S1*V1 = S2*V2


Q; CaudalV; VelocidadS; Área

S = Pi*r2

Es el volumen de fluido por unidad de tiempo que pasa a través de una sección transversal a la corriente.

Que se cumple cuando entre dos secciones de la conducción no se acumula masa, es decir, siempre que el fluido sea incompresible y por lo tanto su densidad sea constante. Esta condición la satisfacen todos los líquidos y, particularmente, el agua.

S*VQ Q1=Q2 (el caudal que entra es igual al que sale)

S1*V1 = S2*V2

V = d/t

Ejercicio 1:

Por la siguiente conducción fluye un crudo de petróleo de densidad

0.9 g/cc. La tubería a es de 4” Ø y la tubería B es de 8” Ø . Por la

tubería circulan 20 m3/h.

a) Determinar la velocidad lineal en cada tramo de la tubería.

b) Determinar el flujo másico por la tubería en Kg/h.

AB

B

.

A

.mm

BBBAAA S.V.S.V.

Flujo másico

Como es un fluido incompresible se tiene que la A= B

Por lo tanto se tiene:

BBAA S.VS.V

BA QQ

SA = π D2/4 = 3.14*(0.1016m)2 /4 = 0.0081 m2

SB = π D2/4 = 3.14*(0.2032m)2 /4 = 0.0324 m2

DA= 4” = 4” *0.0254 m =0.1016 m

DB = 8” = 8” *0.0254 m =0.2032 m

Q = 20 m3 /h.

Q = VA * SA= VB * SB

h/m469.2m 0081.0

h/m 20SQ

V2

3

AA

h/m 3,617m 0324.0

h/m 20SQ

V2

3

BB

h/kg18000h/ton18m0081.0*h/m469.2*m/ton9.0S.V.m 23AAAA

.

Son bombas de desplazamiento no positivo, bombas que utilizan la fuerza centrífuga para transportar el fluido, la bomba no crea presión, la resistencia a fluir sí (resistencia por accesorios, rugosidad, desviaciones, presentes en la línea). Realizan el desplazamiento del fluido imprimiendo energía cinética (velocidad) y potencial (presión) al fluido. Una bomba dinámica es una máquina que mueve un fluido utilizando la fuerza centrífuga para hacerlo girar al exterior. Se conoce mejor como bomba centrífuga. La carcaza de la bomba alberga al impulsor que entrega energía cinética al fluido así como velocidad. La carcaza sirve de guía a su movimiento y produce un flujo estable y continúo. Generalmente se emplean para conducir grandes volúmenes de fluido.

Bombas Dinámicas o Cinéticas

Son bombas de desplazamiento no positivo. Realizan el desplazamiento del fluido imprimiendo energía cinética (velocidad) y potencial (presión) al fluido.



Bomba Peristáltica

Bombas Dinámicas o Cinéticas. Bombas centrifugas.

Una bomba dinámica de este tipo, es una máquina que mueve un fluido utilizando la fuerza centrífuga para hacerlo girar al exterior. Se conoce mejor como bomba centrífuga. La carcaza de la bomba alberga al impulsor que entrega energía cinética al fluido así como velocidad. La carcaza sirve de guía a su movimiento y produce un flujo estable y continúo. Generalmente se emplean para conducir grandes volúmenes de fluido.

Categorías de bombas centrífugas.

Las bombas centrífugas se categorizan en cuatro grupos diferentes, considerando su forma de desplazar el fluído.

1. De flujo radial: Impulsan el líquido radialmente desde la línea central del eje

2. De flujo mixto: Combina las características de una bomba de flujo radial con las de una bomba de flujo axial

3. De flujo axial: El impulsor mueve el líquido a través de la carcaza sin variar su dirección.

4. De flujo periférico: El líquido penetra por la periferia del impulsor. La bomba lo energiza y lo descarga nuevamente hacia su periferia.


• El liquido recorre todo el impulsor.

• Los álabes debe ser curvados.

• Existen impulsores con•álabes rectos

• Son de desplazamiento•no positivos (dinámico)

Ojo del impulsor

Impulsor

Carcaza, caracol

Flujo Radial


Flujo Axial

Flujo

Impulsor

• Son de flujo axial, mueven el líquido de un lado a otro en sentido paralelo al eje.• No tienen sello, crean presión por su propia velocidad.• Al momento del cebado, con presiones muy altas, la descarga debe abrirse lentamente.• Para grandes alturas de descarga ó de columna de agua, se disponen de varias hélices.


Tienen un gran caudal de salida, pero su altura de descarga es relativamente pequeña

Flujo MixtoFlujo

Extremo deLa succión

Impulsor

• Transforma el flujo axial en radial (90º), de vertical a horizontal


Esta bomba se monta vertical u horizontalmente. Se usa en aplicaciones de baja altura y alta capacidad.

Flujo Periférico

• Aspas compensadas para evitar el juego axial.

• Desplazan el liquido por el principio de turbina, desplazado por las aletas en el rotor

• El tipo de aspas para transportar el fluido actúa por un sistema de compensación, y son tratadas especialmente (gases).


•Estas bombas desarrollan alta presión en comparación con su tamaño, por lo que se usan en áreas reducidas. Son adecuadas para servicios donde se requiere una alta presión y baja capacidad.

Otra clasificación de las bombas centrifugas es:

Bomba centrifuga Horizontal

Bomba centrifuga Vertical.


Principio de operación de una Bomba Horizontal:

En una bomba centrífuga, el eje de la bomba está orientado en posición horizontal. En esta bomba, un motor eléctrico acciona el eje, el que a su vez hace girar un impulsor dentro de una caja estacionaria. El impulsor consiste en varios alabes curvos que irradian desde un cubo central. Al girar, los alabes del impulsor imparten un movimiento rotatorio al líquido adyacente (pulpa).


Principio de operación de una Bomba Vertical:

Vertical se refiere a la orientación del eje. La bomba está suspendida desde arriba dentro de un sumidero y el impulsor es horizontal. Ya que la caja está sumergida, no está sellada alrededor del eje. Es mejor que una bomba horizontal en aplicaciones donde puede quedar seca.


Capacidad, Potencia nominal y tamaño:

La capacidad nominal de las bombas se expresa según su capacidad (Gpm), altura de elevación (pies), velocidad (rpm) dadas.

Caudal Altura ó Cabeza Velocidad900 Gpm 80 Pies 1150 Rpm3400 L/min 25 Mt. 1150 Rpm

IDENTIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRIFUGAS.

Capacidad, Potencia nominal y tamaño:

Tamaño de la Bomba:

Esta característica se expresa como el diámetro de la boquilla de descarga, diámetro de la boquilla de succión y el diámetro del impulsor, en milímetro ó pulgadas. Descarga Succión Impulsor 14” x 16” x 30” 356 mm x 406 mm x 762 mm

Identificación de bombas centrifugas.

COMPONENTES DE UNA BOMBA CENTRIFUGA

Componentes Generales de una Bomba Centrifuga.

COMPONENTES ROTATORIOS

COMPONENTES ESTACIONARIOS

COMPONENTES AUXILIARES


COMPONENTES DE UNA BOMBA CENTRIFUGA

Los componentes de una bomba centrifuga los podemos dividir en :

Los elementos rotatorios:

El árbol o eje y camisas de eje

El impulsor

Los elementos estacionarios:

La carcaza

Los prensaestopas o estopero

Los cojinetes

• (Considerar además los elementos auxiliares (sellos))

El impulsor es el principal de las partes giratorias de las bombas centrifugas, ya que es el que transforma la energía mecánica del movimiento a una energía cinética, la otra parte móvil o rotatoria es el eje y la camisa del eje:

COMPONENTES ROTATORIOS

Ejes y camisas de Ejes.

La función más común de la camisa es proteger el eje contra el desgaste en un estopero. Por ejemplo, una camisa de eje, puede ser de material distinto que la del eje con el fin de proteger al aje de la corrosión del fluido que se esta transportando, por ejemplo el eje puede ser de Cast Iron (hierro fundido)

IMPULSORES

El impulsor es el corazón de la bomba centrífuga. Hace girar la masa de líquido con la velocidad periférica de las extremidades de los álabes, determinando así la altura de elevación producida o la presión de trabajo de la bomba. Basándonos en el diseño de la entrada de agua, las impulsores se clasifican en:

a) impulsores de admisión simple.En un impulsor de admisión simple, el líquido entra al ojo de succión de la bomba por un solo lado.

b) impulsores de doble admisión.Un impulsor de doble admisión es un par de impulsores de admisión simple arreglados uno contra otro en una sola fundición, por lo que el líquido entra al impulsor simultáneamente por ambos lados. En este tipo de impulsores, los dos conductos de succión de la cubierta están normalmente conectados a un conducto común de succión y a una sola boquilla de succión.

Clasificación de impulsores por su diseño mecánico

Los impulsores también pueden ser clasificados por su diseño mecánico. Bajo este esquema, los impulsores se clasifican en:

a) Impulsores completamente abiertosb) Impulsores semiabiertosc) Impulsores cerrados.

Tipos de impulsores

Impulsores abiertos

Los impulsores abiertos se encuentran conformados solamente por álabes. Estos se hallan soldados a un cubo central para que puedan ser montados en la flecha sin forma alguna de pared lateral o cubierta.La desventaja principal de este tipo de impulsor es su debilidad estructural. Si los álabes son largos, deben reforzarse con costillas o una cubierta parcial.

Impulsor abierto

Tipos de impulsores

Impulsores semiabiertos

El impulsor semiabierto comprende una cubierta o una pared trasera del mismo. Se pueden incluir o no, álabes de salida; éstos están localizados en la parte posterior de la cubierta del impulsor. Su función es reducir la presión en el cubo posterior del impulsor y evitar que la materia extraña que se bombea se acumule atrás del impulsor e interfiera con la operación apropiada de la bomba.

Anillo de desgaste

Impulsor abierto

Semi - abierto

Impulsores cerrados

El impulsor cerrado, que casi siempre se usa para bombas que manejan líquidos limpios, consiste de cubiertas o paredes laterales que encierran totalmente las vías de agua del impulsor desde el ojo de succión hasta la la periferia.

Impulsor simple cerrado Impulsor doble admisión cerrado

Tipos de impulsores

• Para bombas que trabajan con sólidos en suspensión, el espiral actúa como transmisión mecánica sobre el impulsor.

Impulsor de flujo axial

Impulsor tipo espiral

Carcaza de bombas

• Son especialmente diseñadas para permitir un fácil desmontaje e inspección, retirando para ello los pernos de sujeción ó montaje.

Las carcazas generalmente son del tipo voluta y los impulsores están contenidos dentro de las carcazas.

Una de las funciones principales de una carcaza tipo voluta es ayudar a balancear la presión hidráulica en el eje (impulsor) de la bomba. Sin embargo, esto sucede mejor cuando funciona a la capacidad recomienda por el

fabricante.

Materiales de carcazas de bombas

Estos materiales dependen del líquido que se bombeará.

Materiales de carcazas de bombas

Fluido Material de bombas

Ácidos• Suaves• Moderados• Concentrados

• Bronce• Acero inoxidable• Acero inoxidable especial (hastelloy) o monel (aleación níquel y cobre) o níquel o caucho o Cerámica

Alcalies• Suave• Moderado• Concentrado

• Hierro fundido• Resistente al níquel o acero inoxidable• Acero inoxidable especial ejemplo: Hastelloy

Pastas aguadas (químicamente neutros)•Sólidos de hasta 1/8” de diámetro•Bajo porcentaje de sólidos•Moderado porcentaje de sólidos•Sólidos concentrados

• Revestimientos de caucho (con limitaciones de temperatura)• Hierro fundido o Resistente al níquel o Hierro duro• Hierro duro o Acero cromo• Acero cromo o Níquel duro o Acero al Manganeso

Sellos mecánicos

Las superficies de un sello mecánico se colocan en un plano perpendicular al árbol de la bomba, y consisten en dos superficies muy pulimenta das, extendidas contiguas, una conectada al árbol y, la otra, a la parte estacionaria de la bomba.

PRENSAESTOPAS (ESTOPEROS).

Los prensaestopas tienen la función principal de proteger la bomba contra fugas en el punto en que el eje de la bomba sale de la carcaza. Si la bomba produce altura de aspiración y la presión en el extremo de prensaestopas interior es menor que la atmosférica, entonces la función del prensaestopas es evitar las filtraciones de aire a la bomba. Si esta presión es mayor que la atmosférica, la función es evitar las fugas hacia afuera de la bomba. El prensaestopas tiene la forma de un rebajo cilíndrico en el cual se coloca cierto número de anillos de empaquetadura alrededor del eje o de la camisa del eje. Si se desea sellar el prensaestopas, se emplea un anillo de cierre hidráulico o una jaula para sello para separar los anillos de la empaquetadura en secciones aproximadamente iguales. Se comprime la empaquetadura para darle el ajuste deseado sobre el eje o camisa, mediante un collarín que se puede ajustar en dirección axial.

En forma básica la empaquetadura del prensaestopas (estopero) reduce las presiones y tiene suficiente plasticidad para ajustada para la operación correcta.

COJINETES

En las bombas horizontales con cojinetes en cada extremo, el cojinete interno es el que está entre la carcasa y el acoplamiento, y el cojinete externo es el que está en el extremo opuesto. Las bombas con impulsores que sobresalen tienen ambos cojinetes en el mismo lado de la carcasa; el cojinete más cercano al impulsor es el interno; el más lejano es el externo.

COMPONENTES AUXILIARES

LOS SELLOS MECÁNICOS

Se utilizan en las bombas centrífugas cuando no es práctico emplear empaquetadura convencional con superficies radiales de sellamiento. Las superficies de un sello mecánico se colocan en un plano perpendicular al árbol de la bomba, y consisten en dos superficies muy pulimentadas, extendidas contiguas, una conectada al árbol y, la otra, a la parte estacionaria de la bomba. Estas superficies se man tienen en contacto con un resorte y la holgura axial entre ellas la proporciona una película fina de líquido. El flujo del líqui do sólo puede ser una gota cada cierto número de minutos o incluso una niebla del vapor que escape.

EMPAQUETADURAS Y SELLOS

Las empaquetaduras (o empaques) son medios para evitar o reducir al mínimo el escape de un fluido a través de los claros mecánicos, ya sea en el estado estático o el dinámico.Las juntas se instalan en los claros estáticos que existen normalmente entre bridas paralelas o cilindros concéntricos. La acción de sello de las juntas de bridas planas se efectúa por la carga de compresión lograda por tornillos u otros medios mecánicos. La junta de cara completa no es recomendable, a causa de que el material exterior a los agujeros de los tornillos no es eficaz. La junta de anillo simple es más eficiente y económica. Con las bridas de contorno irregular.

CAMBIO DE EMPAQUETADURA

Altura total de bombeo o Altura total de cabeza (H):

Es la presión que una bomba debe vencer para ser capaz de mover el líquido a través del sistema, las unidades son psi, kPa, Bar.

Luego esta presión se convierte en “altura de columna” en la cual puede mantenerse el líquido bombeado, las unidades son pies ó metros y se le llama simplemente “cabeza”

Operación de una bomba centrífuga

Cebado de una bombaCebar una bomba significa reemplazar el aire, gas o vapor que se encuentra en la bomba (voluta) y sus tuberías por el líquido a bombear. Las bombas se pueden cebar, automáticamente o manualmente.

La presión de vapor: Se refiere a la presión que se requiere para evitar que el fluído se evapore ó entre en ebullición. Por ejemplo el agua fría tiene una presión de vapor de 3/4 de pies de cabeza. Pero al nivel del mar, la presión de la atmósfera equivale a casi 34 pies de cabeza, más de lo necesario para contrarrestar la presión del vapor del agua fría.Pero si el agua es calentada a 100°C, entonces su presión de vapor aumenta a más de 35 pies de cabeza. La cabeza disponibles para empujar el agua hacia la bomba, también es reducida en una cantidad igual.

PRESIÓN DE VAPOR


Si la presión al interior de una bomba centrífuga cae por debajo de la presión de vapor, se forman burbujas de vapor. Las burbujas fluyen con el líquido hasta que ellas alcanzan un área de mayor presión (normalmente en el área exterior del impulsor). Después colapsan, produciendo una onda de choque.


Para evitar la cavitación, la presión de succión deberá ser mayor que la presión de vapor del líquido bombeado. Esta presión requerida para la succión de la bomba se llama altura neta de succión positiva (NPSH). Net Positive Suction Head


La cavitación se manifiesta de diversas maneras, de las cuales las más importantes son:

Ruido y vibración.

Una caída de la curva de capacidad – carga y la de eficiencia.

Desgaste de las aspas del impulsor.


Golpe de ariete

Si se cierra rápidamente la válvula en virtud del principio de conservación de la energía, al disminuir la energía cinética, ésta se va transformando en un trabajo de compresión del fluido que llena la tubería y en el trabajo necesario para dilatar la tubería, se ha producido una sobre presión, o un golpe de ariete positivo. Por el contrario, al abrir rápidamente una válvula se puede producir una depresión o, golpe de ariete negativo.

Parámetros de trabajo de una bomba centrifuga

Uso de las bombas centrífugasLas bombas centrífugas, debido a sus características, son las bombas que

más se aplican en la industria. Las razones de estas preferencias son las siguientes:

Son aparatos giratorios. No tienen órganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son muy

sencillos. La impulsión eléctrica del motor que la mueve es bastante sencilla. Para una operación definida, el gasto es constante y no se requiere

dispositivo regulador. Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias. Aparte de las ventajas ya enumeradas, se unen las siguientes ventajas

económicas: El precio de una bomba centrífuga es aproximadamente ¼ del precio de la

bomba de émbolo equivalente. El espacio requerido es aproximadamente 1/8 del de la bomba de émbolo

equivalente. El peso es muy pequeño y por lo tanto las cimentaciones también lo son. El mantenimiento de una bomba centrífuga sólo se reduce a renovar el

aceite de las chumaceras, los empaques de la presa-estopa y el número de elementos a cambiar es muy pequeño.

Altura de la bomba

Succión de levante estático:Es la distancia vertical desde el nivel de suministro del líquido al eje central de la bomba cuando el nivel de suministro está por “debajo” del eje central de la bomba.

Succión de cabeza estática:Es la distancia vertical desde el nivel de suministro del líquido hasta el eje central de la bomba, cuando el nivel de suministro del líquido está “sobre” el eje de la bomba.

Altura de la bomba

Cabeza de descarga estática:Es la distancia vertical desde el eje central de la bomba hasta la superficie del líquido en el depósito de descarga ó hasta el punto de descarga de la cañería.

Altura total estática:Es la distancia vertical desde el nivel de suministro del líquido hasta la superficie del líquido en el depósito de descarga ó el punto de descarga.

Altura de la bomba

Altura de la bomba

Pérdida por fricción:Es la pérdida de eficiencia ó energía del fluido al moverse a través de una tubería, válvula y accesorios en el sistema (roce y tipo de flujo del líquido).

Altura de la bomba

Velocidad de Carga:La carga de velocidad es la fuerza, producida por la velocidad del líquido que hace que el líquido fluya a través de una cámara.( h = V2/2g) ; g = 32.2 pies/s2

V = velocidad pies/s

NPSH(altura neta de succión positiva )

Net Positive Suction Head

NPSH= Hp (+-) Hz - Hvp - Hf

El NPSH requerido es la altura en la aspiración de la bomba que debe instalarse El NPSH disponible es la altura que cuenta en el sistema.Si desea que la instalación opere satisfactoriamente, el NPSH disponible en el sistema, deberá ser mayor por lo menos en 0,50 metros al NPSH requerido por la bomba, de otro modo se producirán las fallas hidráulicas y mecánicas.Para que no exista cavitación deberá cumplirse que:

Parámetro que requiere especial atención en el diseño de bombas es

el denominado carga neta positiva de aspiración, la cual es la

diferencia entre la presión existente a la entrada de la bomba y la

presión de vapor del líquido que se bombea. Esta diferencia es la

necesaria para evitar la cavitación. La cavitación produce la

vaporización súbita del líquido dentro de la bomba, reduce la

capacidad de la misma y puede dañar sus partes internas

NPSHdisponible > NPSH requerido

Hp : altura correspondiente a la presión absoluta sobre la superficie del líquido en el cual aspira la bomba. La absoluta, es la presión arriba del cero absoluto. Además se puede encontrarse arriba o debajo de la presión atmosférica

Hz : altura en metros de la superficie del fluido con respecto a la línea central del árbol del rodete ya sea por encima o por debajo del mismo.

Hvp: altura correspondiente a la tensión del vapor del líquido a la temperatura existente.

Hf : pérdida de altura a causa del rozamiento y turbulencia entre la superficie del líquido y la platina de aspiración de la bomba.

GALONES POR MINUTO A 3450 RPM A 1725 RPM CABEZA EN PIES CABEZA EN PIES

HP 5 10 15 20 30 40 50 60

HP 1 5 7 ½ 10 12 ½ 15

1/3 32 29 27 25 20 12 - - 1/4 16 12 10 6 - -

3/4 56 53 51 48 40 29 13 - 1/3 28 24 20 14 6 -

1 ½ 99 96 91 86 78 58 41 17 1/2 48 43 39 29 20 8

Tabla de altura total v/s caudal para distintas potencias y

velocidades (rpm)

48 gal/min

Aplicación de los parámetros de operación y curva característica de una bomba centrifuga

La potencia consumida por una bomba centrífuga es directamente proporcional a la cantidad de fluido bombeado; sin embargo, la cantidad de fluido bombeado es inversamente proporcional a la resistencia al flujo. La resistencia al flujo es la presión contra la cual la bomba tiene que trabajar. A mayor resistencia para una aplicación de bomba centrífuga dada, menor es el caudal. Esta resistencia es el resultado de la fricción en la tubería como también del número y tipo de accesorios a través de los cuales se bombea el fluido. La altura a la cual se bombea el fluido también constituye una resistencia y se mide como la carga en pies. Generalmente, todas las resistencias se suman entre sí, las presiones se convierten a una carga equivalente (medida en pies), y el total se denomina carga total. En virtud de las relaciones anteriores, a medida que aumenta la carga o resistencia al flujo en una aplicación de bomba, disminuyen el caudal y la potencia consumida.

La fricción entre el fluido y el material de la tubería (pérdida de carga) aumenta si aumenta la longitud de la tubería o aumenta el caudal en su interior. Es por ello que podemos decir que en el requerimiento de cualquier sistema de transporte de fluido, la pérdida de carga aumenta cuando se aumenta el requerimiento de caudal o flujo.La presión aumenta a la salida de la bomba, si aumenta la pérdida de carga. Es por esto que la demanda de caudal provoca un aumento en la demanda de presión en la bomba y aumento en la potencia; pero las bombas tienen una operación contraria, vale decir, si se aumenta la pérdida de carga la bomba desplaza menos flujo y se consume menos potencia.

En la tabla siguiente podemos comparar que una bomba que trabaja a 3450 RPM y que tiene una altura de 10 pies desplaza 29 GPM, sin embargo si se aumenta la altura a 30 pies para vencer la nueva pérdida de carga, la bomba sólo desplazará 20 GPM.Cabe señalar que cada vez que se cierra una válvula se aumenta la pérdida de carga y por consiguiente la altura que soporta la bomba. Si se abre más una válvula, se disminuye la pérdida y se desplaza más flujo.

GALONES POR MINUTO

A 3450 RPM A 1725 RPM

HP CABEZA EN PIES HP CABEZA EN PIES

5 10 15 20 30 40 50 60 1 5 7 ½ 10 12 ½

15

1/3 32 29 27 25 20 12 - - 1/4 16 12 10 6 - -

3/4 56 53 51 48 40 29 13 - 1/3 28 24 20 14 6 -

1 ½ 99 96 91 86 78 58 41 17 1/2 48 43 39 29 20 8

Altura total v/s Caudal

Otra forma de visualizar mejor este efecto es a través de las gráficas que son entregadas por los fabricantes. Por ejemplo en la figura podemos apreciar como el caudal va aumentando a medida que la presión disminuye.

Cabe señalar que la altura proporcionada en Pies o en Metros, son siempre referidas a la altura de la columna de agua. Cuando se trabaja con otros tipos de fluidos se debe hacer la conversión de la altura real a la altura que se representa en el gráfico, utilizando para ello el peso específico o relativo del fluido bombeado.

1-. ¿Qué caudal entrega la bomba a 65 pies de altura?

R.- 65 pies El caudal es 250 GPM

Curva característica de una bomba

250 gal/min

2-. Que caudal entrega el cuadro siguiente, si el consumo de potencia es de ¾ HP, gira a 3450 RPM y desarrolla una cabeza de 30 pies de altura.

4-. Calcular la presión de descarga del siguiente sistema y la presión total.

Presión total = Pdescarga - PsucciónSe tiene que la Patmosférica = 14,7 psi = 10 mt.c.H2OSe calcula la cabeza de descarga estática = 24 – 4 = 20 m 14,7 Psi = 10 mt.c.H2O X Psi = 20 mt.c.H2O X = 29,4 Psi 14,7 Psi = 10 mt.c.H2O X Psi = 4 mt.c.H2O X = 5,88 Psi

Presión total = 29,4 – (-5,88)Presión total = 35,2 Psi

ANALISIS DE LA DINAMICA DE UN FLUIDO

Capacidad Caudal (Q)

P- Q

-QH

bo

mb

a

H-Q

Carg

aTota

l

P

HP

%

Capacidad Caudal (Q)

P- Q

-QH

bo

mb

a

H-Q

Carg

aTota

l

P

HP

%

Curva característica de una bomba

Por lo general, una bomba centrífuga opera a velocidad constante y la capacidad de la bomba sólo depende de la carga total, el diseño y las condiciones de succión. La mejor forma de describir las características de operación de una bomba centrífuga es mediante el uso de las Curvas de características.

H

Q

El valor de H que resulta para Q = 0 es la presión que desarrolla la bomba cuando la válvula de salida esta totalmente cerrada y es generalmente un 15 % a un 30% superior a la presión normal. Las bombas centrifugas al contrario de las de émbolo, permiten que se cierre la válvula de salida pues su presión de estrangulamiento es limitada y su caja resiste perfectamente esa presión.

La curva H-Q: muestra la relación entre carga total y la capacidad.

HP

Q

La curva P-Q: de la figura muestra que la relación entre la entrada de potencia y la capacidad de la bomba.

Se puede observar que el mínimo de potencia se produce para un gasto cero o sea con válvula de salida cerrada. La potencia se gasta sólo en sostener el agua contra la válvula y no hay consumo de energía para hacerla circular por el sistema. Esa potencia es aproximadamente un 50% - 60% de la potencia normal de funcionamiento. Se comprende que no solo es posible cerrar la válvula de salida sino que es conveniente debido a que se tiene el mínimo de energía. Efectivamente en las grandes instalación se hacen partir bombas con la válvula totalmente estrangulada y se va abriendo poco a poco.

Rendimiento - Gasto

Q

La curva η – Q: relaciona la eficiencia de la bomba con su capacidad.

En abscisas se lleva el gasto y en ordenadas el rendimiento en porcentaje, siempre con la velocidad constante. Para Q=0, =0 y llega a su máximo para la condición de funcionamiento normal. Luego empieza a descender. Las pérdidas de rendimiento de una bomba pueden ser:Hidráulicas, debido a pérdidas de carga al escurrir el liquidoMecánicas, debido a rozamiento mecánicosDe filtración , debido a que una pequeña cantidad de agua se filtra desde el lado de alta presión hacia el lado de baja presión.

Curva de instalación de una bomba

Se suele llamar CURVA CARACTERÍSTICA de una instalación aquella que, sobre unos ejes coordenados Q-H de caudal y altura, representa las demandas hidrosanitarias de presión y caudal del trazado desde la situación de todos los grifos cerrados hasta la de todos los grifos abiertos.

Esta curva nominal está formada por las componentes estática y dinámica de la instalación.La componente estática del caudal, consiste en la altura geodésica Hgeo más la diferencia de presiones entre las secciones transversales de salida y entrada de la instalación.

En caso de depósitos abiertos, no existe este último sumando.

La componente dinámica es suma de la pérdida de carga, función cuadrada del caudal, Hv y la diferencia de alturas dinámicas entre las secciones transversales de salida y entrada de la instalación.

PUNTO DE OPERACION

Toda bomba centrífuga sitúa su punto de funcionamiento B en la intersección de su curva característica (QH-línea) con la tubería HA. Por consiguiente, modificar el punto de trabajo B (y con ello el caudal Q y la altura de impulsión H), con rodete radial, en general sólo es posible variando el número de revoluciones n, el diámetro del rodete D la característica de la tubería HA, dado por sentado que la bomba funciona libre de cavitación.

PUNTO DE OPERACION

Prácticamente con fluidos libres de sólidos y de viscosidad normal, modificar la característica de la instalación solamente será posible abriendo o estrangulando un órgano de regulación, o variando el diámetro de la tubería. Esto último tiene ligar en ocasiones diversas, por incrustaciones, decantaciones, etc.

PUNTO DE OPERACION

ACOPLAMIENTO DE BOMBAS EN PARALELO

Cuando con una sola bomba no es posible lograr el caudal Q del punto de servicio B deseado, existe la posibilidad de disponer dos o más bombas en paralelo que alimenten a una tubería común. En tal caso, lo más conveniente (razones económicas) suele ser instalar bombas de la misma clase y tamaño


Cabeza Cte.

Se suman los caudales

Si dos o más bombas idénticas se conectan en paralelo, la cabeza a través de cada bomba es igual y el caudal se distribuye por igual entre las bombas. La curva combinada H/Q se muestra en la figura . Si la resistencia del sistema se dibuja sobre la curva combinada H/Q para la operación en paralelo como se muestra en la figura , se puede observar que el caudal no se ve incrementado en proporción al número de bombas funcionando. Por ejemplo, en un sistema de tres bombas, dos bombas operando aportan más de las dos terceras partes de la descarga de las tres bombas.

Operación en paralelo

ACOPLAMIENTO DE BOMBAS EN SERIE

Caudal cte.

Se suma la cabeza de descarga

Cuando se requiere elevar un dado caudal a alturas importantes, se pueden instalar rotores en serie puesto que sus curvas característicasse suman en el sentido del eje H.

Operación en serie

CAMPO DE APLICACIÓN

Cuando se tenga que bombear a grandes alturas pequeños caudales, la velocidad específica para un solo rodete puede ser muy baja, lo que implica rendimientos inaceptables; para evitar esto se puede subdividir la altura total entre varios impulsores acoplados en serie, y así acercarse a velocidades específicas de mejores rendimientos.

En serie-> Doble presion y una aumento mínimo de caudalEn paralelo->Misma presion, pero doble caudal

EJEMPLO:

¿Cuál es la cabeza estática total en el sistema?

ALTURA DE PRESIÓN O CARGA DESARROLLADA POR UNA BOMBA

La altura de presión o carga total desarrollada por una bomba se define mediante la siguiente ecuación:

Donde: H es la altura de presión total desarrollada por la bomba, expresada en metros de columna del líquido que impulsa. P1: presión en el espacio de aspiración, expresada en N/m2 o Pa P2, es la presión en el espacio de impulsión, expresada igual que la anterior ρ es la densidad del líquido que se bombea expresada en Kg/m3 Hg es la altura geométrica de elevación del líquido, en m hs es la altura de presión necesaria para crear la velocidad y superar el rozamiento y todas las resistencias locales en las horas de succión y de impulsión, expresadas en m g es la aceleración de la caída libre, su valor g =9,81 m/sg2

PARAMETROS RELEVANTES PARA EL CONTROL DE OPERACIÓN

En el caso de operación con bombas Warman son las siguientes:

Presión y flujo de agua sello : La presión y flujo de agua de sello para las bombas es una variable que incide directamente sobre la mantención del equipo. Los valores de estas propiedades son:

Flujo Agua sello : 45 GPM

Presión Agua sello : 100 Psi

El amperaje consumido por el motor de la bomba: Los valores normales de operación en la operación de las bombas son:

Voltaje normal de operación : 4000 volts

Amperaje normal de operación : 106 – 109 Amp.

El amperaje del motor de una bomba es un control eléctrico que nos entrega información respecto al consumo de corriente del equipo. Normalmente en la partida se genera un consumo nominal (Ejemplo; Corriente nominal de la bomba 170 Amp), ya en operación dicho consumo tiende a bajar.

presentacion operacin bombas centrifugas mmb

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