2. 2
SISTEMAS DE BOMBEO CONCLUSIONES
• Definición BIBLIOGRAFÍA
• Elementos típicos
• Problemas de diseño y operación
CURVAS DE DESEMPEÑO DE LAS BOMBAS
CONCEPTO DE CAVITACIÓN Y NPSH
• Cavitación
• NPSHr
• NPSHd
EJEMPLOS DE DISEÑO
• Bomba tipo Pistón
• Bomba Centrifuga
3. 3
Fuente:http://www.solventia.net/que_hacemos/instalaciones.jpg
Un sistema de bombeo consiste en un conjunto de elementos que permiten el transporte a
través de tuberías y el almacenamiento temporal de los fluidos, de forma que se cumplan
las especificaciones de caudal y presión necesarias en los diferentes sistemas y procesos.
4. 4
Proporcionan la energía necesaria para el
transporte:
• Bombas
• Lugares de almacenamiento y depósitos
Otros elementos de regulación y control:
• Válvulas
• Equipos de medida
5. 5
Función Básica
• Transporte de un caudal de un determinado
fluido de un lugar a otro
El diseño de un sistema de bombeo Seguridad
consiste en el cálculo y/o selección Fiabilidad
de las tuberías, bombas, etc, que Facilidad de mantenimiento
permitan cumplir las especificaciones Impacto ambiental
de la forma más económica posible. Otros factores humanos
Operación de SB
• Sistemas de regulación y control que permitan obtener
el caudal y la presión deseados, así como los problemas
de cavitación e inestabilidades que se puedan producir.
6.
7. 7
• Predecir el FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA en la instalación hidráulica
a un numero determinado de revoluciones.
• Permite encontrar el punto optimo de funcionamiento de la bomba.
• Escoger la bomba adecuada para la instalación hidráulica en estudio
• Definir parámetros hidráulicos para evitar el problema de cavitación.
• Evaluar características de las bombas con diferentes diámetros de
impulsores
Fuente:http://www.laba.usb.ve/cem/images/investigacion12.jpg
8. 8
1. Altura en funcion del 2. Potencia en funcion del 3. Rendimiento en funcion del
caudal (Hm vs. Q) caudal (N vs. Q) caudal (n vs. Q)
Fuente:
http://www.google.com.co/search?q=curvas+de+desempe%C3%B1o+de+las+bombas&oq
Estas curvas son obtenidas en laboratorios
propios del fabricante y distribuidas
comercialmente
9. 9
La forma analítica de la curva característica carga-
capacidad de una bomba centrifuga responde a
una parábola de segundo grado de la forma:
Para obtener esta ecuación se obtiene una serie de
Caudal Altura
puntos de funcionamiento medidos en el banco de (lps) (m)
ensayo, calculándose los coeficientes A, B, C por
medio de un ajuste con un método matemático 40 83,26
Por ejemplo tenemos los siguientes datos:
100 63,58
180 11,07
10. 10
Caudal Altura Reemplazando estos datos y solucionando por
(lps) (m) el método de los mínimos cuadrados:
40 83,26
100 63,58
180 11,07
resolviendo el sistema de
ecuaciones:
Esta ecuación es la que debe ser suministrada
por el fabricante.
12. 12
Fuente: http://curvas de desempeño-pumps-word reference
Estas pérdidas se deben a tres condiciones:
a) Recirculación del líquido en el propio impulsor.
b) Fricción en los pasajes de la bomba.
c) Choque del líquido al salir del impulsor y cambiar bruscamente de dirección en la
voluta o en el difusor.
13. 13
En teoria es el trabajo útil realizado por
la bomba centrífuga (eje del impulsor)
por unidad de tiempo, es decir viene
dada por la expresión:
14. 14
El rendimiento es nulo para un caudal nulo
y para un caudal máximo.
Entre ambos el rendimiento varía,
alcanzando el máximo en un punto
correspondiente a un cierto caudal,
llamado caudal nominal de la bomba, que
es aquel para el cual ha sido diseñada
la bomba.
15. 15
Fuente: http://curvas de desempeño-pumps-word reference
a) Pérdidas por fricción del líquido en los pasajes de la bomba.
b) Pérdidas por choque del líquido, al salir del impulsor y cambiar de dirección en la voluta o
difusor.
c) Pérdidas por goteo, que siempre existe entre la descarga y la succión del impulsor.
d) Pérdidas por pasajes, que es la pérdida debida a la fricción del impulsor con el líquido
entrampado en los ajustes.
e) Pérdidas mecánicas, debidas a las fricciones en los baleros, chumaceras y prensa estopas.
16. 16
En la practica las perdidas por rozamiento hidráulico, mecánico y las
posibles fugas dan lugar a que la potencia al freno P absorbida al motor
por el eje de la bomba difiere de Ph.
La potencia absorbida por el eje de la bomba o potencia
al freno es la potencia que necesita la bomba para
realizar una determinada cantidad de trabajo. Es igual a
la potencia hidráulica o potencia que necesita
la bomba para elevar el agua, más la potencia
consumida en rozamientos.
17. 17
Curvas NPSHr - Q, de 4 bombas iguales
pero con distinto diámetro de rodete
Fuente: http://www.google.com.co/search?q=curvas+de+desempe%C3%B1o+de+las+bombas&oq
• La NPSHr en una bomba a velocidad constante aumenta con el caudal .
18. 18
• La limitación en los rodetes que presenta toda bomba,
Fuente: http://earch?q=curvas+de+desempe%C3%B1o+de+las+bombas&oq
puede ser por arriba (diámetro máx.) como por abajo
(diámetro min.)
• Las curvas de rendimiento asociadas a las bombas las
podemos encontrar graficadas individualmente, para
cada diámetro utilizado en la bomba o, como es más
habitual, trazadas sobre las curvas H-Q de los diámetros
de los rodetes.
• Se trata de trazar sobre las curvas H-Q de la familia de
diámetros usados en la bomba el valor del rendimiento,
que será común a todas ellas.
• Estas curvas también reciben el nombre de curvas de
iso-rendimiento. Se muestro una imagen que explica
como obtenerla.
21. Determinadela presión de aspiración
Acrónimo
Es la diferencia, Positive Suction Head,
Net en cualquier punto de
Depende de las característicasse puede producir lo que
también a la cual como bomba, (Altura
mínima circuito
un de la ANPA por la
conocido hidráulico, entre
es un dato la presiónen en labomba fabricante en sus
succión proporcionar ely lasin y causar
Netadebe en ese punto
que Positiva la Aspiración) CNPA
presión de
NPSH curvas de operación. líquido en ese Aspiración).
cavitación. Positiva en punto.
vapor del
(Carga Neta
NPSH Requerido
22. Depende de las características de la instalación y del
líquido a bombear. Esta es independiente del tipo de
bomba y se calcula de acuerdo a las condiciones
NPSH atmosféricas y de instalación/operación.
NPSH Requerido
NPSH Disponible
23. 23
Cavitación
fenómeno caracterizado por la formación y
posterior colapso de burbujas de gas en un
líquido. Tiene lugar cuando la presión estática Líquidos en reposo
iguala la presión de vapor del líquido a Líquidos en movimiento
temperatura ambiente. El gas puede ser aire,
vapor del propio líquido u otro gas disuelto.
24.
25.
26. 26
Se tienen los siguientes datos, obtenidos de pruebas realizadas a una bomba
centrífuga (para bombeo de agua) de 360 mm de diámetro interior y una
velocidad de giro de 2000 rpm.
Q (m3/s) H (m) PotB (kW)
0 100 50
0,026 99,7 60
0,053 99 75
0,08 97 95
0,11 88 120
0,14 64 120
27. 1. Determinar el máximo punto de rendimiento.
* El rendimiento de una bomba está dado por:
Teniendo en cuenta los valores de la tabla anterior, se obtiene:
Q (m3/s) H (m) PotB (kW) Rend
0 100 50 0
0,026 99,7 60 0,423
0,053 99 75 0,685
0,08 97 95 0,800
0,11 88 120 0,790
0,14 64 120 0,731
28. 2. ¿A qué velocidad de rotación, el caudal de diseño es de 0,3 m3/s?
*Se aplica la ley de la semejanza para caudales.
29. 3. Se construye una bomba con 600 mm de diámetro interior para girar
29 a 1200 rpm y de la misma familia que la bomba descrita anteriormente.
Determinar el caudal, altura de elevación y potencia en el eje, en el
punto de máximo rendimiento.
Se tienen los datos:
D1=360 mm D2=600 mm
W1=2000 rpm w2=1200 rpm
Q1=0,08 m3/s H1=97 m Pot1=95 kW
Se aplica la ley de semejanzas, entonces:
0,13 m3/s
97 m
263,8 kW
30. Calcule el caudal máximo que puede ser bombeado en la configuración
mostrada sin que ocurra cavitación.
31. Para que no ocurra cavitación, debe cumplirse que:
Donde,
Las pérdidas de carga en la aspiración se calculan:
Luego,
33. 33
Se desea bombear el agua de un tanque de almacenamiento, que se encuentra a
una temperatura de 130 °F y 2000 ft de altura sobre el nivel del mar con una
bomba de pistón de simple efecto y un solo cilindro.
Determinar la presión inercial y el cabezal de succión.
• La bomba trabaja a 15 rpm.
• Diámetro del émbolo: D=5 1/2”
• Carrera del émbolo: 12”
• Longitud de la biela: 30”
• Diámetro de la tubería de succión: d=5”
• Longitud de la tubería: L=70 ft
• Presión de vapor @130°F: Pvp=2,18 Psia
• Presión en válvula de descarga: Pvd= 5,5 Psia
• Presión barométrica @2000 ft: Pbar= 14 Psia.
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Se calcula la presión inercial al final de la carrera:
Se hace una corrección considerando el efecto del cigüeñal sobre la presión inercial
36. ﭢUn sistema de bombeo consiste en un conjunto de elementos que permiten
el transporte a través de tuberías y el almacenamiento temporal de los
fluidos, de forma que se cumplan las especificaciones de caudal y presión
necesarias en los diferentes sistemas y procesos.
ﭢEl concepto de NPSH permite de manera práctica definirlas limitantes de
cada bomba debido a que muestra indirectamente si la presión del líquido a
la entrada del impulsor está por encima de la presión de vapor del fluido que
se bombea.
ﭢEl comportamiento hidráulico de una bomba viene especificado en sus curvas
características, ya que representan una relación entre los distintos valores del
caudal proporcionado por la misma con otros parámetros como la altura
manométrica, el rendimiento hidráulico, la potencia requerida y la altura de
aspiración, que están en función del tamaño, diseño y construcción de la
bomba.
37. 37
ﭢ BLANCO, Eduardo; VELARDE; Sandra; FERNÁNDEZ , Joaquin. Sistemas de
Bombeo. Universidad de Oviedo E. T. S. Ingenieron Industriales, Dpto de
Energía, Gijon 1994.
ﭢ MARTINEZ, Jose Luis. “MANUAL SISTEMAS DE BOMBEO” Universidad de la
Huasteca Hidalguense. Técnico Superior Universitario en Mecánica, 2008
ﭢ Curvas caracteristicas de una Bomba. Practica de laboratorio de fluidos.
Universidad de Oviedo. Febrero de 2001.
ﭢ ZUBICARAY VIEJO, Manuel. Bombas: Teoría, Diseño y Aplicaciones.
Editorial LIMUSA. México D.F.
ﭢ VIANA, CAMILO. Artículo en línea: Bombas
http://www.bombasindesur.com.ar/info/manuales/DV0011.pdf
ﭢ Oil field review: efects of cavitatión and HPSH - Pumps A new era in
production. By Schlumberger.
ﭢ Presentaciones de semestres anteriores
