technical ts 304 sp(bomba de des plaza mine to positivo)

5/14/2018 Technical Ts 304 Sp(Bomba de Des Plaza Mine To Positivo) - slidepdf.com

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B o m b a s Do s i f i ca d o ra s D e Dia f rá g m a H id ra ú l i c oPULSAfeeder

SERI ES PULSAR® Y PULSA®

CORRECTO DI SEÑO DE UNA I NSTALACI ON

Cuando se diseña un sistema para dosificación de productos químicos con una bomba dosificadora alternativahidraúlicamente equilibrada, hay algunos parámetros a considerar para asegurar el correcto funcionamiento delsistema. Las propiedades del fluído de proceso a considerar son: La presión de vapor, densidad relativa yviscosidad. Otras variables que afectan al comportamiento de las bombas dosificadoras alternativas son lapresión de aspiración del sistema en la entrada de la bomba, contrapresión del sistema en la descarga de labomba, longitud y diámetro de las tuberías del sistema, y ausencia de aire ó particulas extrañas. Cuando seconsideran todas estas variables y se siguen los principios básicos de hidraúlica, la instalación y funcionamientode una bomba dosificadora alternativa será excelente. Este Boletín Técnico se ha preparado para dar una brevedescripción y algunas reglas básicas en la aplicación de bombas dosificadoras alternativas hidraúlicamente

equilibradas.

PUNTOS CONFLI CTI VOS

1. Tuberías con excesivo número de accesorios,válvulas y/ó codos.

2. Presión de aspiración inferior a la atmosférica ócolumna de líquido en aspiración pequeña.

3. Tubería de aspiración ó descarga insuficientes.4. Presencia de burbujas de aire en el líquido de

proceso. Presión de vapor inusualmente alta.5. Punto de trabajo cercano al NPSHR.6. Densidad del líquido inusualmente alta.7. Viscosidad muy alta.8. Líneas de aspiración ó descarga muy largas.9. Presión de aspiración mayor que la de descarga.10. Bombeo a temperaturas inusualmente altas ó

bajas11. Contenido en sólidos ó lodos. (El tamaño de las

tuberías es importante para minimizar la

colmatación).12. Instalación exterior en climas frios.

13 .Tuberias con tramos a diferentes alturas. (Estopuede provocar problemas de presencia de aireen las mismas por la dificultad en suevacuación).

CARACTERI STI CAS DE LAS BOMBA SDOSI FI CADORAS

La mayoría de las bombas centrífugas y rotativastienen un caudal estable en el tiempo. Bajocondiciones normales de funcionamiento hay muypoca variación en la velocidad del líquido bombeado.

Este no es el caso de las bombas dosificadorasalternativas, que provocan que el fluídoexperimente picos de velocidad y aceleraciones

tanto en la línea de aspiración como de descarga.Con estas bombas, el fluído está inicialmente enreposo (leva de rotación del pistón a 0º, ver figura1) y la velocidad y aceleración del mismo son nulas.

El fluído se acelera durante el ciclo de descargahasta la velocidad máxima que se produce a los 90ºde rotación de la leva de accionamiento del pistón.De igual forma, el ciclo de aspiración comienza con

el fluído en reposo (180º de rotación de la leva) yes acelerado hasta alcanzar la velocidad máximo alos 270º de rotación de la leva de accionamiento delpistón. La fuerza de inercia necesaria para empezarel bombeo en ambos ciclos es la de mayorimportancia. Debido a estas características del flujo,común a todas las bombas dosificadoras de tipoalternativo, se deberá tener especial consideracióncon todos aquellos parámetros que afecten al

funcionamiento de la bomba .

Figura 1 . Perfil de velocidad de pistón en una bomba dosificadora alternativa



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DI SEÑO DEL SI STEMA DE TUBERI AS

Todas las tuberías deberán incluir:

1. Válvulas de corte en las líneas de aspiración ydescarga con diámetro de paso igual aldiámtero interior de las tuberías (de bolapreferiblemente). No se recomienda el uso deválvulas de regulación (agu ja, diafragma ócompuerta).

2. Uniones ó bridas en las tuberías de descarga yaspiración.

3. Un filtro en aspiración cuando el producto nosea un lodo. Dimensionarlo de forma que para elmáximo caudal, la sección de paso no provoqueuna colmatación rápida.

4. Soportar convenientemente las tuberías.5. Elegir los materiales de forma que no exista

corrosión galvánica ni por ataque químico.

No es recomendable soldar tubos de empalme ó

tubería a los cuerpos de válvula.

ALTURA REQUERI DA EN ASPI RACI ON

Todas las bombas dosificadoras alternativasnecesitan una presión neta positiva en aspiración(NPSHR). Los valores para la serie PULSA y PULSAR

se muestran en la Tabla 1. El NPSHR se define comola presión requerida por encima de la presión devapor (absoluta) del fluído a la temperatura debombeo. Esta presión se requiere en el puerto deaspiración de la bomba en todo el ciclo de la carreradel pistón para evitar la cavitación del fluído deproceso en la cabeza de impulsión de la bomba. ElNPSHR es imprescindible para asegurar la precisión

en la dosificación.

NPSHR Pulsar Pulsabar (a) 0,21 0,35psi a 3 5

Tabla 1 . Valores de NPSH R

La altura neta positiva disponible en aspiración(NPSHd) debe ser mayor que el NPSHR. El NPSHd deun sistema dado se calcula de la siguiente manera:

Ec. 1 . NPSH d para fluídos con viscosidad < 50 cps

Ec. 2 . NPSH d para flu ídos con viscosidad ≥ 50 cps

Las variables usadas en las ecuaciones 1 a 5, debenestar necesariamente expresadas en las unidadesque aparecen en la Tabla 2, de forma que lasconstantes C 1 y C2 sean correctas.

UnidadesVariable Me t r i cas Ing lesasNPSH bar psiPTA bar (a) psia

PH bar psi

PV bar (a) psiaLA m pies

R c.p.m. s.p.m.

G adimensional

adimensional

Q l/h galon/h

d mm pulgadaµ cps cps

LD m pies

PP bar psiVP m/s pies/s

C1 640 24600

C2 1,84 45700C3 0,91 46,8

Tabla 2 . Unidades y valores de las constantes

aplicables en las ecuaciones 1 a 5.

N o t a : Si el diámetro de la tubería de aspiraciónvaría a lo largo de su recorrido, se pueden añadirsumandos que corresponden a las caídas de presión

debidas a los cambios de aceleración del líquido deproceso. Usar el último término de la ecuación 1 y 2tantas veces como cambios de diámetro haya en latubería de aspiración. (cada sumando de la ecuaciónreflejará la longitud y diámetro de cada tramodiferente).

Todas las bombas dosificadoras alternativastambién necesitan una presión a b s o l u ta mínimadenominada Columna de Líquido Mínima enAspiración (MSH), que debe ser mantenida en laentrada de la bomba durante todo el ciclo de lacarrera del pistón, a fín de asegurar que el sistemahidraúlico sea estable y el funcionamiento de labomba correcto. La suma del NPSHd y de la presiónde vapor del líquido de proceso, PV, debe ser mayorque los valores mostrados en la Tabla 3.

−−±=

2

1d C

RGQ LPPP NPSH A

V H TAd

2

4

2

2

2

1

+

−−±=

d C

Q L

d C

RGQ LPPP NPSH A AV H TAd

µ



3

MSH Pulsar Pulsar * PulsaBar (a) 0,35 0,53 0,66Psi a 5 7,5 9,5

* Pulsar con sistema detección rotura diafragmaPULSAlarm

Tabla 3 . Valores mínim os de la suma de NPSH d y P V . MSH

CONTRAPRESI ON DEL SI STEMA

La presión aguas arriba de la bomba debe ser almenos 0,35 bar mayor que la presión de aspiraciónpara evitar retroceso del líquido de proceso. Encualquier caso la presión en la descarga no serásuperior a la nominal de la bomba. El retroceso sepuede definir como la circulación del liquido deproceso desde una zona de mayor presión a otra demenor (bombeo en contracorriente), y provocafallos en el bombeo y caudal en retroceso en la

parada de la bomba. Si la contrapresión en elsistema es menor que la presión de aspiración más0,35 bar, se deberá instalar una válvula decontrapresión en la tubería de descarga. Paracalcular la contrapresión total en el sistema usar lasecuaciones 3 ó 4 en función de la viscosidad delfluído de proceso.

Ec. 3 . Contrapresión para fluídos con viscosidad <

50 cps

Ec. 4 . Contrapresión para fluídos con viscosidad ≥

50 cps

VELOCI DAD DEL LI QUI DO DEPROCESO

A menudo la velocidad del liquido de proceso seutiliza para determinar el tamaño adecuado de lastuberías. Como la velocidad del líquido de proceso

en una bomba alternativa varía en cada carrera delpistón de la bomba, el dimensionamiento de lastuberías debe basarse en la velocidad máxima del

fluído en lugar de la velocidad media. La velocidadmáxima (de pico) generada por una bombadosificadora de desplazamiento positivo puedecalcularse usando la siguiente fórmula.

Ec. 5 . Velocidad de pico ó máxim a en una bomba dosificadora alternativa. El valor de la constante C 3

es el que figura en la Tabla 2.

AMORTI GUADORES DE PULSOSPULSAtro l

Un amortiguador de pulsaciones es un recipiente en

el que se monta un separador elástico (diafrágma),y que se utliza para acumular energía.En el caso de las bombas dosificadoras alternativasla energía que se acumula es la que se produce porla aceleración del líquido de proceso. Cuando se usaun PULSAtrol en el lado de aspiración de una bombadosificadora, mejoran las condiciones de aspiración

al reducir las pérdidas de carga asociadas con laaceleración del líquido de proceso. En el lado dedescarga de la bomba, el amortiguador protege depicos de presión a equipos sensibles instaladosaguas arriba de la bomba, y transforman el caudalpulsante a un caudal casi lineal al reducir los picosde caudal y presión generados por este tipo debombas. Con independencia de si el PULSAtrol se

instala en el lado de aspiración ó descarga, seinstalará siempre lo más cerca posible de la bombapara reducir la longitud de tubería con flujopulsante.

En muchas instalaciones se puede reducir eldiámetro de las tuberías instalando un PULSAtrol enlas líneas de descarga y aspiración. El uso delamortiguador de pulsaciones permite tambiénutilizar bombas más pequeñas con una mayorfrecuencia de embolada, lógicamente con menorcoste que una bomba de mayor capacidad conmenor frecuencia de embolada.

Cuando se instala un amortiguador PULSAtrol, las

longitudes de tubería, LA y LD, que figuran en lasecuaciones 1 a 4, serán las distancias entrre labomba y el amortiguador de pulsaciones enaspiración y descarga respectivamente. Para latubería restante, desde el amortiguador hasta elfinal de línea, se deberá usar la pérdida de carga desistemas con caudal constante. (El valor de estaspérdidas puede obtenerse en cualquier tabla depérdidas de carga que se base en la fórmula deDarcy). La pérdida de carga con caudal constantedebe además restarse de los cálculos de NPSHd y

contrapresión del sistema (ecuaciones 1 a 4).

Figura 2 . Instalación de amortiguadores de pulsaciones PULSAtrol en aspiración y descarga.

H P D

T PPd C

RGQ LP ±+

=

2

1

H P D D

T PPd C Q L

d C RGQ LP ±+

+

=

2

4

2

2

2

1

µ

2

3d C

QV p =



4

NOMENCLATURA

NPSHR Altura neta positiva en

aspiración requerida

bar

NPSHd Altura neta positiva enaspiración disponible

bar

PTA Presión en la superficie del

líquido de proceso(atmosférica ó a la que seencuentre el tanque desumin.)

bar

(a)

PH Columna de líquido porencima (+) ó debajo (-) del

eje de la bomba

bar

PV Presión de vapor absoluta dellíquido de proceso a latemperatura de bombeo

bar(a)

LA Longitud de la tubería deaspiración (real noequivalente)

m

R Frecuencia de embolada spmG Densidad relativa del líquido

de procesoadim

Q Caudal de bombeo l/h

D Diámetro interior de la tubería mm

µ Viscosidad del líquido deproceso a la temperatura debombeo

cps

LD Longitud de la tubería dedescarga (real no equivalente)

m

PP Presión de descarga barm

VP Velocidad máxima (de pico)

generada por la bomba(aspiración y descarga)

m/s

C1,C2,

C3 Constantes numéricas usadas

en las ecuaciones 1 a 5

adim

EJEMPLO

Acido sulfúrico al 93% con una densidad relativa de1,83 y una viscosidad a la temperatura de bombeode 25 cps. La Presión de vapor a T.B. es de 0,007bar a. Queremos dosificar este fluído con un caudalde 908,4 l/h . Se debe vencer una presión en el

sistema de 6.9 bar. La instalación está a nivel delmar y el tanque donde descargamos está apresión

atmosférica. El trazado de instalación propuestotiene tubería en aspiración con diam. interior de40,9 mm y una longitud total de 6,1 m. Se eligepara esta aplicación una bomba PULSAR con unafrecuencia de embolada de 58 cpm.Se debe de te rm ina r s i con una co lum na enasp i rac ión de 1 ,22 m la bom ba func iona ráadecuadamen t e en l as cond ic iones expues tasa n t e r i o r m e n t e .

So luc ión

El NPSHR se deduce de la tabla 1 y es 0,21 bar (a)para la serie PULSAR. Para calcular el NPSHd de lainstalación se calcula con la ec. 1 por ser un fluídode menos de 50 cps.

Figura 3 . Esquema de instalación de la aplicación del ejemplo

Usar C1 de la tabla 2, y considerar que la presiónatmosférica a nivel del mar es 1,013 bar, de formaque:

Como el NPSHd es mayor que el NPSHR, el sistematendrá condiciones de aspiración adecuadas paraevitar la cavitación del líquido de proceso.

Como el NPSHd + VP = 0,7 + 0,007 = 0,707 bar esmayor que 0,35 bar de MSH requerido para la seriePULSAR, el sistema hidraúlico de la bombafuncionará en condiciones de estabilidad.

[ ] 22,083,1098,022,1...2,10

1=××=××= G

acm

bar mbar P FLUIDO H

−−±= 2

1d C

RGQ LPPP NPSH A

V H TAd

×

×××−−+=2

9,40640

4,90883,1581,6022,0013,1

d NPSH

bar NPSH d 7,0=

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