unidad 2. bombas centrífugas
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UNIDAD 2.BOMBAS CENTRÍFUGAS.Concepto y clasificación de las
bombas centrífugas
Prof.: I.I.M. Baltazar Abimael Chuc Baquedano.
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EQUIPO Balam Homa Ángel AntonioCan Chim Jesús HumbertoChan Canché Saúl ErnestoDzul Chuc Leslie Giovana
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TIPOS DE BOMBAS:
BOMBAS
BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO
POSITIVO
MOVIMIENTO RECIPROCANTE Ó
ALTERNATIVO
DE EMBOLO Ó PISTÓN Y DE DIAFRAGMA
MOVIMIENTO ROTATIVO
DE ENGRANANES, LÓBULOS, PALETAS, TORNILLOS SIN FIN
BOMBAS CENTRÍFUGAS
MOVIMIENTO ROTATIVO IMPULSOR Ó RODETE
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Bombas centrífugas
Dirección de flujo
Posición del eje
Presión engendrada
Número de flujos en la
bomba
Tipos de rodetes
Número de rodetes
Clasificación de las Bombas Centrífugas
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Bombas centrífugas (rotodinámicas): También denominadas bombas centrífugas, donde la dinámica de la corriente juga un papel esencial en la transmisión de la energía; bajo el principio de funcionamiento de la acción centrífuga.
Bombas centrífugas
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Las bombas que son turbomáquinas pertenecen a este grupo, son siempre rotativas, se fundamentan en la Ecuación de Euler, su órgano transmisor de energía se denomina rodete.
Bombas centrífugas
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Bombas centrífugas Principio de funcionamiento de las bombas: Las bombas son maquinas hidráulicas, utilizadas para impulsar toda clase de fluidos en estado líquido, con ausencia o presencia de solidos en suspensión ó dilución.
Operan bajo el principio de funcionamiento de las máquinas generadoras; por tanto, las bombas son máquinas diseñadas para absorber energía mecánica y restituirla a un fluido de trabajo en forma de energía hidráulica.
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Principio de funcionamiento de las bombas:La selección de la bomba adecuada para cualquier aplicación entre la multitud de estilos, tipos y tamaños, puede ser difícil para el usuario. el mejor método es hacer investigaciones preliminares, analizar el fluido de trabajo, llegar a decisiones básicas (concepto ingenieril) y selecciones preliminares, analizando la aplicación con el proveedor de la bomba.
Bombas centrífugas
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Tipos de bombas: Bombas centrífugas
Características:
En las bombas centrífugas existe una relación inversa entre la capacidad (caudal) y la carga.
Comunican energía cinética al fluido que transforman en presión
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Bombas centrífugas
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Caudales medios/elevados. Presiones bajas: cargas limitadas. Construcción sencilla y bajo coste. Pueden requerir operación inicial de cebado. No producen pulsación en la descarga. Pueden manejar líquidos con sólidos en suspensión.
Bombas centrífugas
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Bombas centrífugas. Características
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TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:
• SEGÚN LA DIRECCIÓN DEL FLUJO• BOMBAS DE FLUJO RADIAL: EL RODETE ENVÍA
POR FUERZA CENTRIFUGA, EL FLUJO DEL FLUIDO EN DIRECCIÓN RADIAL A LA PERIFERIA
• BOMBAS DE FLUJO AXIAL: EL RODETE ENVÍA POR FUERZA CENTRIFUGA, EL FLUJO DEL FLUIDO EN DIRECCIÓN AXIAL A LA PERIFERIA
• BOMBAS DE FLUJO RADIO AXIAL Ó MIXTO: DIRECCIÓN COMBINADA
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MSc. Ana Carolina Mustiola
TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:
• SEGÚN LA POSICIÓN DEL EJE
• BOMBAS DE EJE HORIZONTAL:
• BOMBAS DE EJE VERTICAL:
• BOMBAS DE EJE INCLINADO:
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TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:
• SEGÚN LA PRESIÓN ENGENDRADA
• BOMBAS DE BAJA PRESIÓN
• BOMBAS DE MEDIANA PRESIÓN
• BOMBAS DE ALTA PRESIÓN
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TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:
• SEGÚN EL NÚMERO DE FLUJOS EN LA
BOMBA:
• BOMBAS DE UN SOLO FLUJO Ó DE
SIMPLE ASPIRACIÓN:
• BOMBAS DE DOS FLUJOS Ó DE DOBLE
ASPIRACIÓN:
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TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:
• SEGÚN EL TIPO DE RODETES:• BOMBAS DE IMPULSOR ABIERTO: NO POSEE
CARA POSTERIOR NI ANTERIOR, LOS ALABES SE FIJAN EN EL NÚCLEO O CUBO DEL RODETE
• BOMBAS DE IMPULSOR CERRADO: LAS CARAS POSTERIOR Y ANTERIOR FORMAN UNA CAJA, ENTRE AMBAS CARAS SE FIJAN LOS ALABES, PUEDE TENER SIMPLE ASPIRACIÓN O DOBLE ASPIRACIÓN.
• BOMBAS DE IMPULSOR SEMI-CERRADO Ó SEMI-ABIERTO: NO POSEEN LA CARA ANTERIOR LOS ALABES SE FIJAN SOLO A LA CARA POSTERIOR DEL RODETE.
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TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:
• SEGÚN EL NÚMERO DE RODETES:
• BOMBAS DE UN ESCALONAMIENTO: UN SOLO RODETE ADOSADO AL EJE
• BOMBAS DE VARIOS ESCALO-NAMIENTOS: VARIOS RODETES MONTADOS EN EL EJE, DE MANERA QUE EL CAUDAL RECOGIDO A LA SALIDA DE UN RODETE SE DIRIGE AL SIGUIENTE
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TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:• SEGÚN EL NÚMERO ESPECÍFICO DE REVOLUCIONES: LA
CLASIFICACIÓN MÁS PRECISAS DE LAS BOMBAS ROTODINÁMICAS ES LA CLASIFICACIÓN NUMÉRICA ASIGNADA A LAS BOMBAS GEOMÉTRICAMENTE SEMEJANTES, ESTE NÚMERO OSCILA ENTRE 35 Y 1800
NS = N P1/2 H-5/4
LOS NÚMEROS ESPECÍFICOS DE REVOLUCIONES SON:(A) NS = 40 A 80, RODETE SEMIAXIAL DE FLUJO
MIXTO,(B) NS = 80 A 140
(C) NS = 140 A 300,
(D) NS = 300 A 600, RODETE SEMIAXIAL O DE
FLUJO MIXTO,(E) NS = 600 A 1800, RODETE AXIAL RÁPIDO
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Partes constitutivas de una bomba centrífuga
Es importante mencionar que existe gran variedad de diseños pero se pueden identificar dos partes fundamentales:
Un elemento estacionario que consiste en la carcasa, los cojinetes y prensa estopas.
Elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una flecha.
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Se identifican más de 170 elementos de los cuales los más usados se muestran a continuación:
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Ventajas de las bombas centrífugas
Las bombas centrífugas, debido a sus características son las bombas que más se utilizan 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.
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Para una operación definida, el gasto es constante y nos e requiere dispositivo regulador.
Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias.
Bajo mantenimiento.
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• Tubos y tuberías
Se transportan el fluido por su interior.
Suelen ser de sección circular.
Existen en una gran variedad de tamaño, espesor de pared y material de construcción.
La elección del diámetro de la tubería depende de los costes de instalación, potencia, mantenimiento y repuesto (valores típicos para fluidos líquidos: 0-3m/s).
Accesorios para transporte de fluidos
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•Accesorios de conducción
Se utilizan para unir tubos y tuberías.
Tubos de pared gruesa: accesorios roscados, bridas o soldadura:
a, b y c – codos
d y e – “Tes”
f – cruceta
g, h e i – manguitos
j y k – tapones
l – casquillo.
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Accesorios
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Accesorios
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•Válvulas
Disminuyen o detienen el flujo colocando un obstáculo en la trayectoria del fluido.
Válvulas de corte (todo o nada): funcionan abriendo o cerrando totalmente el paso del fluido.
Válvula de bola Válvula troncocónica
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Válvulas de regulación de caudal
Reducen la presión y la velocidad del flujo de fluido.
Válvula de atajadera o compuerta
Válvula de asiento
• Dispositivos para expansión Dispositivos para evitar contracciones y expansiones de la tuberías asociadas a
variaciones de temperatura.
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Válvulas
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M e d i c i ó n d e p r e s i ó n
P o r t u b o s m a n o m é t r i c o s
EstáticaImpactoCinética PPP
•Medida de presión Manómetros de tubo: el desnivel del líquido manométrico
describe la presión del fluido en la conducción.
DISPOSITIVOS DE MEDIDA PARA EL TRANSPORTE DE FLUIDOS
gh
SgSh
SgV
Sgm
SF
P
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M e d i c i ó n d e p r e s i ó n
P o r t u b o s m a n o m é t r i c o s
EstáticaImpactoCinética PPP
DISPOSITIVOS DE MEDIDA PARA EL TRANSPORTE DE FLUIDOS
Presión estática:- Responsable del trabajo mecánico de expansión/ compresión del fluido.- Se mide sobre una superficie paralela al flujo:
PS= Patm+ hmρmg + lρg.
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M e d i c i ó n d e p r e s i ó n
P o r t u b o s m a n o m é t r i c o s
EstáticaImpactoCinética PPP
DISPOSITIVOS DE MEDIDA PARA EL TRANSPORTE DE FLUIDOS
Presión cinética:· - Expresa la capacidad de fluido para realizar trabajo mecánico a expensas
de su energía cinética.· - Se mide en una superficie perpendicular al flujo: PC= Pi - PS
Presión de impacto: · - Es la suma de las anteriores.· - Se mide en una superficie perpendicular al flujo: Pi = Patm+ h’mρmg + l’ρmg
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•Medida de caudal
Métodos directos: Medida del volumen que atraviesa un dispositivo por unidad de tiempo.
DISPOSITIVOS DE MEDIDA PARA EL TRANSPORTE DE FLUIDOS
Contador de paletas: Nº vueltas del motor
Presa: Altura del líquido sobre la presa
Medidor térmico: Variación de Tª por la resistencia eléctrica
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•Medida de caudal
DISPOSITIVOS DE MEDIDA PARA EL TRANSPORTE DE FLUIDOS
Métodos indirectos:
Basados en la aplicación de la Ec. de Bernouilli.
El caudal se determina mediante medidas del cambio de V y P que experimenta un fluido al atravesar un accidente en la conducción:
QV = Vreal · S = C · Vteórica · S
[C Coeficiente de descarga]
Requieren calibración: Estimación del parámetro empírico C (Coeficiente de descarga).
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Diafragmas, boquillas y venturímetros
Provocan un estrechamiento de la conducción.
ΔP se mide mediante un manómetro en U.
Aplicando la Ec. De Bernouilli
entre los puntos y :
Medida de caudal: Métodos indirectos
WF)PP
()zz(g)VV(21 10
102
12
0
2
2211v
0121
20
D4
S
SVSVQ
)PP(2VV
])DD(1[
)PP(2VV
410
010real
])DD(1[
g)(h2C
])DD(1[
)PP(2CVCV
410
mm4
10
21teorreal
g)(hPPP mm21
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1,2 y 3: Diafragmas 4: Boquilla Venturímetro
])DD(1[
g)(h2CVCV
410
mmteorreal
Medida experimental
de C(Calibrado)
Diafragma
Boquilla
Venturímetro
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Tubos de Pitot
Utiliza tubos concéntricos unidos a los tubos manométricos para medir la presión cinética.
Miden velocidades puntuales en vez de velocidades medias.
La integración de las velocidades medidas en la dirección radial permite obtener el caudal total.
Aplicando la Ec. De Bernouilli: g)(h2
CV mmlocal
Medida de caudal: Métodos indirectos
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Rotámetros
Suponen un estrechamiento de sección variable en la conducción.
El flotador dentro de la sección cónica es desplazado a diferente altura en función del caudal.
Se mantiene constante la presión.
Medida de caudal: Métodos indirectos
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Costa Novella, E.; Calleja, G.; Ovejero, G.; de Lucas, A.; Aguado, J. y Uguina, M.A. (1985). "Ingeniería Química. Vol. III. Flujo de Fluidos”. Alhambra. Madrid.
Levenspiel, O. (1984). "Engineering Flow and Heat Exchange". McGraw-Hill. New York. Traducción al castellano: "Flujo de Fluidos e Intercambio de Calor". (1993). Reverté. Barcelona.
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BIBLIOGRAFÍA
Coulson, J.H. y Richardson, J.F. (Backhurst, J.R. y Harker, J.H.) (1990). "Chemical Engineering. Vol I. Fluid Flow, Heat Transfer and Mass Transfer”. 4ª edición. Pergamon Press. Londres. Traducción al castellano (de la 3ª edición): “Ingeniería Química. Vol. I. Flujo de Fluidos, Transmisión de Calor y Transferencia de Materia”. (1979). Reverté. Barcelona.
McCabe, W.L., Smith, J.C. y Harriot, P. (2001). "Unit Operations in Chemical Engineering". 6ª edición. McGraw-Hill. New York. Traducción al castellano (de la 6ª edición): "Operaciones Básicas de Ingeniería Química". (2002). McGraw-Hill. México. Sección 2, capítulos 2-6.