ADUCCIONESDonostia, octubre 2014 Jabier Almandoz INDICE 0) Generalidades 1) Aducciones gravedad simple 2) Aducciones gravedad con punto alto 3) Necesidad de bombeo 4) Otros tipos de aducciones 5) Presencia del aire en las conducciones 6) Sequía, ventosas, cavitación en aducciones 7) Instalaciones de bombeo simples 8) Instalaciones de bombeo compuestas 9) Instalaciones compuestas de sobrepresión Depósito superior Tubería de impulsión Válvula de regulación bomba Válvula de retención Válvula de purga Tubería de aspiración Motor de arrastre Válvula de pié Depósito inferior ESQUEMA DE INSTALACION : 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) Cono difusor excéntrico. Tubería de aspiración en posición ascendente. Curva de radio amplio.. Cebolleta o Válvula de pie. Válvula de compuerta. Válvula de retención. Cono difusor concéntrico. Tubería de impulsión .7.DIAGRAMA DE TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA EN UN SISTEMA DE BOMBEO Bernoulli Cota piezométrica posición Tubo de Aspiración Difusor Depósito inferior Rodete Plano de referencia Tubo impulsión Depósito superior .1. .1.7.DIAGRAMA DE TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA EN UN SISTEMA DE BOMBEO Entrada =E Salida =S Nivel superior Hi S H Bomba Ha E Nivel inferior . es decir será la diferencia de energías entre ambos depósitos más la pérdida de carga en las tuberías de aspiración e impulsión.2. Altura manométrica de la bomba es la energía útil que la bomba le comunica al líquido.7. es decir será la diferencia de energías totales que tiene el líquido entre la salida y la entrada de la bomba para un determinado caudal. . ALTURA MANOMÉTRICAS DE LA INSTALACIÓN Y DE LA BOMBA Altura manométrica de la instalación es la energía necesaria para trasegar un determinado caudal de líquido desde el depósito inferior (aspiración) al superior (impulsión). 7. CURVA CARACTERÍSTICA DE LA INSTALACIÓN H mi H mi 2 2 p2 v2 p1 v1 z2 z1 h f1 2 1 2g 1 2g p v 2 z h f1 2 1 2g Hmi H mi 0 z p cci v 2 h f12 2g 1 O Q .3. no obstante en la mayoría de las instalaciones no existe. al disponer de una válvula antirretorno que impide los caudales inferiores a cero (tramo OA vertical) Hmi A O Q .En realidad la curva característica de la instalación tiene una segunda rama para caudal negativo. 2 Q Hm(i) = (B2-B1) + hf 1 Hm(i) = (B1-B2) + hf En este caso la altura manométrica de la instalación vale Hm(i) = (B1 -B2) + hf 1-2 .CC para caudales negativos La curva característica completa de la instalación teniendo en cuenta los caudales negativos es distinta. Hm hf A hf Z2-Z1 O Q<0 Q>0 -(Z2-Z1) A´ Los 3 casos para Q<0 Caso único para Q>0 .Hm (alturas negativas) . Hm (alturas negativas) .Hm hf A hf Z2-Z1 O Q<0 Q>0 -(Z2-Z1) A´ Se necesita bomba Q de trasvase Sobre energía Los 3 casos para Q<0 Siempre se necesita bomba para Q>0 Caso único para Q>0 . 7. CURVA CARACTERÍSTICA DE LA INSTALACIÓN Y DE LA BOMBA. PUNTO DE FUNCIONAMIENTO Hm cctb cci z p O Q .3. • GRÁFICO: Sobre un diagrama representar ambas curvas y encontrar el punto de corte.Q 2 CURVA RESISTENTE bomba H resistente H g k . Hm cctb cci z p O Q . no una expresión matemática.A B Q A Q2 2 H k . Para conseguirla deberemos ajustar los puntos por mínimos cuadrados por ejemplo.Q A.Q 2 Hay dos formas de resolver el punto de funcionamiento de la instalación: • ANALÍTICO: Resolver matemáticamente el sistema de ecuaciones. Éste método es muy popular ya que el fabricante suele entregar una gráfica con la curva característica de la curva.Q g bomba CURVA MOTRIZ H b A B. 7.4 SELECCIÓN DE UNA BOMBA. PUNTO DE FUNCIONAMIENTO . PUNTO DE FUNCIONAMIENTO .4 SELECCIÓN DE UNA BOMBA.7. 7. PUNTO DE FUNCIONAMIENTO .4 SELECCIÓN DE UNA BOMBA. 4 SELECCIÓN DE UNA BOMBA.7. PUNTO DE FUNCIONAMIENTO . 4 SELECCIÓN DE UNA BOMBA.7. PUNTO DE FUNCIONAMIENTO . variación en la inclinación de los álabes a la entrada del rodete .1: cota del depósito.4: -variación en la inclinación de los álabes del sistema difusor .7.1: variación de N tb.2: torneado de rodete tb.2: cierre en abanico (válvula de impulsión). Adecuada en bombas radiales i.creando una prerrotación por medio de un bypass .5 VARIACION DEL PUNTO DE FUNCIONAMIENTO Instalación: i.3: bypass Turbobomba: tb.3: variación anchura del rodete (b) tb. variación i. POR MODIFICACIÓN DE LA CURVA CARACTERÍSTICA DE LA INSTALACIÓN Variación de la cci al modificarse z y p/ ..5 VARIACION DEL PUNTO DE FUNCIONAMIENTO 7.5.1.7. .5.5 VARIACION DEL PUNTO DE FUNCIONAMIENTO 7.POR MODIFICACIÓN DE LA CURVA CARACTERÍSTICA DE LA INSTALACIÓN Variación de la cci al modificarse hf .1.7. 7.POR MODIFICACIÓN DE LA CC DE LA BOMBA (N) Variación de la cci al modificarse N .2.5.5 VARIACION DEL PUNTO DE FUNCIONAMIENTO 7.. 7.POR MODIFICACIÓN DE LA CC DE LA BOMBA (N) gH R 2 2 ND H1 H2 L 2 2 N1 N2 Q1 Q 2 L N1 N2 H cte 2 N Q cte N Q R 3 ND H 2 N H cte Q2 2 Q2 N H K Q 2 .5 VARIACION DEL PUNTO DE FUNCIONAMIENTO 7.5.2.. 2.POR MODIFICACIÓN DE LA CC DE LA BOMBA (N) .5 VARIACION DEL PUNTO DE FUNCIONAMIENTO 7.7.5.. .5 VARIACION DEL PUNTO DE FUNCIONAMIENTO 7.2.POR MODIFICACIÓN DE LA CC DE LA BOMBA (N) Calcular N2 para obtener un caudal Q2 Q3 H3 H2 2 2 N2 N3 H2 Q2 Q3 N 2 N3 a N2 Q2 Q3 .7.5. Hm N2 N1 cci PF2 H2 H1 PF1 H’1 O Q1 Q’1 Q2 Q . 5 VARIACION DEL PUNTO DE FUNCIONAMIENTO 7.2.POR MODIFICACIÓN DE LA CC DE LA BOMBA (torneado del rodete) .5.7.. .2.5.POR MODIFICACIÓN DE LA CC DE LA BOMBA (torneado del rodete) .7. 5 VARIACION DEL PUNTO DE FUNCIONAMIENTO 7.5.7..POR MODIFICACIÓN DE LA CC yDE LA BOMBA (torneado del rodete) D2 t Qt Qa D2 a Ht D22 Ht 2 Ha D2 Ha t Qt D2 t Qa D2 a D22 D22 a t a Los problemas resultantes se resuelven de manera análoga al caso de modificación de la velocidad de giro .2. BE Salida .6 BOMBAS FUNCIONANDO EN GRUPO Salida En paralelo Entrada S B1 B2 B1 B1 En serie BE + Hm1 + Hm2 = BS Por tanto: Hm1 + Hm2 = BS .7.BE B B 2 2 E Entrada BE + Hm1 = BS BE + Hm2 = BS Por tanto: Hm1 = Hm2 = BS . DISPOSICIÓN EN SERIE 7.1 SERIE AB + AC = AD H1 + H2 = Hs Q1 = Q2 = Qs .6. 6.2 PARALELO AB + AC = AD H1 = H2 = Hp Q1 + Q2 = Qp .DISPOSICIÓN EN PARALELO 7. ALTERNATIVA ENTRE HACER FUNCIONAR DOS BOMBAS EN SERIE O EN PARALELO. en un sistema de bombeo además de la máquina o máquinas. la instalación tiene una importancia fundamental . o bien las dos a la vez consiguiendo de esta manera tres caudales diferentes .Obviamente en un sistema con bombas en paralelo. o la otra. puede hacerse funcionar una de las máquinas solamente. 7 ESTUDIO DE LA CAVITACIÓN EN BOMBAS NPSH .7. vibraciones.CAVITACIÓN EN LAS BOMBA DESCRIPCIÓN DEL FENÓMENO Secuencia de la implosión y consecuencias sobre la superficie sólida Efectos mecánicos: ruidos. Efectos químicos: oxidación del material Efectos hidráulicos: disminución de la altura. caudal y rendimiento . golpes. celui ci va se vaporiser et le courant qui s'écoule consistera à la fois de liquides et de poches de vapeur. C'est cette disparition de poches de vapeur qui cause le bruit relié à la cavitation. . Si cette pression descend en dessous de la tension de vapeur correspondant à la température du liquide.Cas d'une pompe centrifuge : quand un liquide coule dans un tuyau d'aspiration et qu'il entre dans l'œil de l'impulseur. le liquide arrive à une zone de pression plus élevée et les cavités de vapeur disparaissent. sa vélocité augmente ce qui amène un réduction de pression. Continuant son mouvement dans l'impulseur. Cavitación en el álabe de un rodete . Aspecto de la cavitación . Photos illustrant le phénomène de cavitation sur des aubes de pompe centrifuge . 7.7 ESTUDIO DE LA CAVITACIÓN EN BOMBAS NPSH 2 PB 2 V P V (abs) ZB B hfBD D (abs) ZD D l 2g l 2g 2 VD PB Ps Z D Z B hfBD l l 2g l l PD Ps NPSHdisponible = NPSHrequerido + PD PS l . 5 0.9 mcl NPSH disponible 1.3 NPSH requerido f (técnico.2 PB Ps VD PD Ps Z D Z B h fBD 2g l l l l NPSH disponible NPSH requerido NPSH seguridad f (instalación) f (Q. diseño) . bomba) 2 valores : NPSH seguridad 0. H(mcl) PB Ps Z D Z B l l hfBD NPSHRequerido C NPSHSeguridad NPSHDisponible 2 VD 2g Qcrítico Q . H(mcl) Situación con instalación a cota ZD mayor PB Ps Z D Z B l l hfBD NPSHRequerido C NPSHSeguridad NPSHDisponible 2 VD 2g Qcrítico Q . Situación con otra bomba de mejor diseño H(mcl) PB Ps Z D Z B l l hfBD NPSHRequerido C NPSHSeguridad NPSHDisponible 2 VD 2g Qcrítico Q . H(mcl) Situación con instalación de peor diseño en hf PB Ps Z D Z B l l hfBD NPSHRequerido C NPSHSeguridad NPSHDisponible 2 VD 2g Qcrítico Q . seleccione una bomba centrifuga adecuada para transportar 3000 l/s.4 105 Pa 12 m Aire 9m Agua 152 m 152 m Nivel de referencia K = 0. diametro 24" 300 mm 0.9 104 Pa 3m Pv(abs) 3100 Pa Válvula abierta K=1 2.4 Bomba K = 0.9 .SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS Ejemplo Para el sistema mostrado en la figura.0001 mm Aire Agua 6. justifique su respuesta.s . El caudal necesario a transportar es de 400 l/min a través de una tubería de PVC de 50 mm de diámetro. b) Si se instala un medidor de flujo en la descarga ¿qué coeficiente de pérdida podría tener para que su bomba selecciona en (a) se pudiera seguir utilizando? Justifique la respuesta.Ejemplo Se desea instalar una bomba centrifuga para mover agua entre dos estanques. como se muestra en figura.3 x 10-3 Pa.65 x 103 Pa : 1000 kg/m3 : 1. Le total Succión : 4 m Le total Descarga : 13 m Pvapor abs : 1. a) Seleccione la bomba más adecuada a su sistema. la longitud equivalente total es de 10 m y en la descarga de 340 m. Suponer el coeficiente de frotamiento f = 0. cuál es el nuevo caudal? 30 m Suponer f= 0. En la succión. La tubería es de acero comercial de 6 pulgadas (150 mm) de diámetro.SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS Ejemplo Se tiene un sistema como el de la figura por el cual circula agua a 20ºC.1585 Q 2 H m . Si la curva característica de la bomba a 1750 rpm está representada por: H 200 .021 constante.021 = cte para cualquier caudal . Q m 3 /s a) Cuál es el caudal que circula por el sistema? b) Si las revoluciones de la bomba cambian a 2000 rpm. 600 12. la bomba centrífuga instalada en el sistema tiene la siguiente curva de funcionamiento: H (m) 55 50 35 15 Q (l/min) 4.000 Calcule: a) El caudal que circula por el sistema b) Potencia necesaria para mover el flujo si la eficiencia de la bomba es del 65% 1 pié=30. tal como se muestra en figura.800 7.4x10-4 Pa-s) hacia un aparato.48 cm .Una tubería de PVC de 6 pulg (150 mm) de diámetro conduce agua (R= 0. = 8. estando la válvula A cerrada y siendo la salida del agua por B a la atmósfera.975.200 9. cual es el caudal que circula? b) Cuál es el porcentaje de aumento de caudal si se instala en el sistema una bomba centrífuga con las siguientes características? Q (l/min) 0 4000 8000 12000 16000 H (m) 98 97 90 77 60 c) Cuál sería el nuevo caudal si se instalan dos bombas en paralelo? d) Si las revoluciones bajan de 1200 a 800 rpm.09 mm .4 35 m K = 0.9 35 m 65 m 16 m K=1 150 mm 0.SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS Ejemplo a) Para el sistema de la figura. cuál es el nuevo caudal que circula por el sistema? K = 0. . Datos de la curva -Hm (mca) -Qu (m3/h) -Rendimiento global -Potencia absorbida (CV) -NPSH requerido .