Seminario de Bombas Centrífugas POBLACIÓN DE EQUIPAMIENTO ELECTROMECANICO 1°) MOTORES ELECTRICOS 2°) BOMBAS CENTRIFUGAS Seminario de Bombas Centrífugas ESQUEMA ENERGETICO Una bomba centrífuga, como cualquier máquina; transforma energía. La cantidad de energía que entra es igual a la que sale. ENERGÍA ENERGÍA BOMBA HIDRÁULICA MECÁNICA CENTRÍFUGA CALOR VIBRACIONES RUIDO Seminario de Bombas Centrífugas ESQUEMA ENERGETICO BOMBA FUNCIONANDO EN BUENAS CONDICIONES ENERGÍA ENERGÍA BOMBA HIDRÁULICA MECÁNICA CENTRÍFUGA CALOR VIBRACIONES RUIDO Seminario de Bombas Centrífugas ESQUEMA ENERGETICO BOMBA FUNCIONANDO EN MALA CONDICIONES ENERGÍA HIDRÁULICA ENERGÍA BOMBA MECÁNICA CENTRÍFUGA CALOR VIBRACIONES RUIDO Seminario de Bombas Centrífugas ¿QUÉ ENTREGA UNA BOMBA? ¿PRESIÓN O ALTURA? LA RESPUESTA ES: ENERGÍA. • La energía mecánica suministrada por el eje, se convierte en energía cinética y potencial de un líquido • La energía impartida por kilogramo de líquido es independiente del líquido en sí. • La altura de impulsión de una bomba es independiente del líquido, cualquiera sea su peso específico. • La presión desarrollada será igual al peso de la columna del líquido elevado. Seminario de Bombas Centrífugas ESQUEMA ENERGETICO AGUA SALMUERA NAFTA Altura 100m Altura 100m Altura 100m Presión Presión Presión 10 kg/cm2 12 kg/cm2 7,5 kg/cm2 P.E.= 1 Kg/dm3 P.E.=1.2 Kg/dm3 P.E.= 0.75 Kg/dm3 POTENCIA ABSORBIDA 100 HP 120 HP 75 HP Seminario de Bombas Centrífugas CALCULOS Y FORMULAS ALGUNAS DEFINICIONES: h = altura (m) p = presión (Kg/cm2) d = P.E. = Peso específico (Kg/dm3) En este sistema de unidades, la relación entre presión y altura es: h (m) = p (Kg/cm2) x 10 d (Kg/dm3) Seminario de Bombas Centrífugas CALCULOS Y FORMULAS POTENCIA DE FRENO: Q = caudal (m3/h) h = altura dinámica total (m) n = rendimiento (adimensional) BHP= Potencia de Freno (CV) BHP (CV) = Q (m3/h) x h (m) x d (Kg/dm3) 270 x n Seminario de Bombas Centrífugas PARAMETROS IMPORTANTES PARA SELECION DE UNA BOMBA - ALTURA DE SUCCION (hs) - ALTURA DE DESCARGA (hd) - ALTURA TOTAL (También llamada altura diferencial) - ALTURA NETA POSITIVA DE ASPIRACION – ANPA (NPSH) - ANPA DISPONIBLE (NPSH Available) - ANPA REQUERIDO (NPSH Required) - PESO ESPECIFICO DEL FLUIDO - VISCOSIDAD DEL FLUIDO - TEMPERATURA DEL FLUIDO - INFORMACION DEL SERVICIO / SITIO DE INSTALACION Seminario de Bombas Centrífugas CURVAS DE PERFORMANCE Altura (m) CURVA CAUDAL-ALTURA DE LA BOMBA Caudal (m3/h) Seminario de Bombas Centrífugas CURVAS DE PERFORMANCE Altura (m) CURVA OPERACIÓN BOMBA Punto Mejor Rendimiento Niveles de Vibración Máximo Caudal Mínimo Caudal Caudal (m3/h) Seminario de Bombas Centrífugas CURVAS DE PERFORMANCE CURVA OPERACIÓN BOMBA Altura (m) Punto Mejor Rendimiento ZONA ZONA ZONA ZONA A B PREFERIDA C Caudal (m3/h) • ZONA A: Bomba demasiado grande. Gran generación de calor y vibraciones. Baja Eficiencia. • ZONA B: Bomba sobredimensionada. Usar menor diámetro de impulsor o líneas de retorno. Baja eficiencia. • ZONA C: Bomba muy chica. Vibraciones. Posible Cavitación. Altas cargas radiales y axiales. • ZONA PREFERIDA: Máxima eficiencia y durabilidad del equipo. CURVAS DE PERFORMANCE CURVA POTENCIA Altura Operación Altura (m) Operación Caudal Caudal (m3/h) Seminario de Bombas Centrífugas CURVAS DE PERFORMANCE CURVA CAUDAL-ALTURA DEL SISTEMA Atmosfera Estática Altura Atmosfera Seminario de Bombas Centrífugas CURVAS DE PERFORMANCE Altura (m) CURVA CAUDAL-ALTURA DEL SISTEMA Dinámica Altura Altura Total Estática Altura Caudal (m3/h) Seminario de Bombas Centrífugas CURVAS DE PERFORMANCE PUNTO OPERACIÓN BOMBA PUNTO OPERACION Altura (m) Caudal (m3/h) IMPORTANTE: El caudal entregado por una bomba depende de la resistencia del sistema. El punto de operación será donde se crucen la curva de sistema con la curva de la bomba. CURVAS DE PERFORMANCE Altura (m) PUNTO OPERACIÓN BOMBA Punto Mejor Rendimiento Mínimo Caudal Recomendado Máximo Caudal Altura Estática Sistema Caudal (m3/h) Seminario de Bombas Centrífugas CURVAS DE PERFORMANCE Altura (m) PUNTO OPERACIÓN BOMBA Punto Mejor Rendimiento Mínimo Caudal Máximo Caudal Altura Estática Sistema Caudal (m3/h) Seminario de Bombas Centrífugas CURVAS DE PERFORMANCE Seminario de Bombas Centrífugas ANPA (ALTURA NETA POSITIVA DE ASPIRACION) ALGUNOS CONCEPTOS: •La presión de vapor de un líquido, a una temperatura determinada, es aquella a la cuál comienza a vaporizarse. • En un conducto a medida que la velocidad de un líquido aumenta, la presión del mismo disminuye y si la velocidad del líquido disminuye, su presión aumentará. •Si en una cañería la presión absoluta baja lo suficiente como para igualar a la presión de vapor del líquido, habrá vaporización. DEFINICION: Es la energía disponible o requerida por encima de la presión de vapor para que el líquido entre al impulsor. sin vaporizarse. Seminario de Bombas Centrífugas ANPA (ALTURA NETA POSITIVA DE ASPIRACION) PRESION DE VAPOR Seminario de Bombas Centrífugas ANPA (ALTURA NETA POSITIVA DE ASPIRACION) SUCCION DE UNA BOMBA • ZONA A: Pérdida en la entrada. • ZONA B: Fricción. • ZONA C: Ojo del impulsor. • ZONA D: Salida del impulsor Seminario de Bombas Centrífugas ANPA (ALTURA NETA POSITIVA DE ASPIRACION) El ANPA disponible en la instalación, llamado ANPA-D, es la altura neta positiva de succión que disponemos. (NPSH available) El ANPA requerido por la bomba, llamado ANPA-R, es la altura neta positiva de succión que necesita la bomba para que el líquido entre al impulsor sin vaporizarse. (NPSH required) Para que una bomba funcione correctamente en una instalación dada, debe verificarse que el ANPA-D (NSPH-a) sea mayor que el ANPA-R (NPSH-r), para el caudal al que deberá trabajar. Diferencia mínima ANPA-D > ANPA-R recomendada 1m CURVAS DE PERFORMANCE Altura (m) CURVA ANPA Punto Mejor Rendimiento ANPA Requerido Mínimo Caudal Máximo Caudal Altura Estática Rango de Operación Sistema Caudal (m3/h) Seminario de Bombas Centrífugas ANPA (ALTURA NETA POSITIVA DE ASPIRACION) FORMULAS Y CALCULO Pa = Presión en el deposito de aspiración (kg/cm2) H = Altura geométrica de aspiración (m) Hf= Perdidas de carga en la aspiración (m) Pv= Presión de vapor del liquido a la temp. de bombeo g = Peso especifico del líquido (kg/dm3) Nivel de Líquido Caudal NPSHdisp= 10Pa + H – Hf - 10Pv γ γ Caudal Centro Succión ANPA (ALTURA NETA POSITIVA DE ASPIRACION) TENSION DE VAPOR Y PESO ESPECIFICO DEL AGUA SEGÚN TEMPERATURAS ANPA (ALTURA NETA POSITIVA DE ASPIRACION) PRESION ATMOSFERICA EN FUNCION DE LA ALTITUD Seminario de Bombas Centrífugas ANPA (ALTURA NETA POSITIVA DE ASPIRACION) Y SI NO ME VERIFICA...¿QUÉ HAGO? Aumentar en ANPA-D:- -Elevar el tanque. -Bajar la bomba respecto del tanque. -Reducir las pérdidas por fricción, que ocurren por los siguientes motivos: -El sistema fue incorrectamente diseñado Hay demasiados accesorios o la cañería es muy pequeña en diámetro. -Instalar una bomba sobrealimentadora booster o presurizar el tanque. -Bajar la temperatura del líquido Seminario de Bombas Centrífugas ANPA (ALTURA NETA POSITIVA DE ASPIRACION) Y SI NO ME VERIFICA...¿QUÉ HAGO? Reducir el ANPA-R : -Use una bomba de doble succión. Esto puede reducir hasta en un 27% sus requerimientos de ANPA. -Use una bomba de menor velocidad. -Use una bomba con un ojo de impulsor más grande -Si es posible, instale un inductor, sus requerimientos de ANPA pueden bajar hasta un 50%. Seminario de Bombas Centrífugas CAVITACION MECANISMO DE CAVITACION En la ilustración se observa el progreso hasta el colapso de una burbuja de vapor. Seminario de Bombas Centrífugas CAVITACION DAÑOS PRODUCIDOS POR EFECTO DE CAVITACION Seminario de Bombas Centrífugas LEYES DE AFINIDAD 1- El caudal es directamente proporcional a la relación de velocidades Q2 = Q1 ( n2 / n1 ) Donde : Q= Caudal n= RPM 2- La altura es directamente proporcional al cuadrado de la relación de velocidades. 2 H2= H1 ( n2 / n1 ) Donde: H= altura 3- La potencia al freno es directamente proporcional al cubo de la relación de velocidades. 3 BHP2=BHP1 ( n2 / n1 ) Donde: BHP= potencia Seminario de Bombas Centrífugas LEYES DE AFINIDAD CURVA VELOCIDAD VARIABLE DIAMETRO FIJO Seminario de Bombas Centrífugas LEYES DE AFINIDAD 1- El caudal es directamente proporcional a la relación de DIÁMETROS. Q2 = Q1 ( D2 / D1 ) Donde : D= Diámetro del Impulsor 2- La altura es directamente proporcional al cuadrado de la relación de DIÁMETROS. 2 H2= H1 ( D2 / D1 ) Donde : H= Altura dinámica total 3- La potencia es directamente proporcional al cubo de la relación de DIÁMETROS. 3 BHP2=BHP1 ( D2 / D1 ) Donde : BHP= Potencia absorbida Seminario de Bombas Centrífugas LEYES DE AFINIDAD CURVA DIAMETRO VARIABLE VELOCIDAD FIJA Seminario de Bombas Centrífugas CURVAS DE PERFORMANCE CURVA RECORTES IMPULSOR CORRECCION POR VISCOSIDAD Las curvas de ensayo son válidas para agua limpia a 30°C. Para determinar los valores de caudal, altura y potencia de accionamiento para un líquido viscoso; se deben efectuar las siguientes correcciones. Hv: Altura corregida por viscosidad Qv: Caudal corregido por viscosidad HPv: Potencia corregida por viscosidad Ha: Altura con agua Qa: Caudal con agua Hpa. Potencia con agua Ch: Factor de corrección de altura por viscosidad Cq: Factor de corrección de caudal por viscosidad Ce: Factor de corrección de eficiencia por viscosidad Hv=Ha x Ch /100 Qv=Qa x Cq /100 HPv=Hpa x Ch x Cq / Ce x 100 VELOCIDAD ESPECIFICA Es un número adimensional desarrollado para poder comparar bombas geométricamente similares, con curvas de performance que también serán similares: Ns= Velocidad Específica (adimensional) n= Velocidad de rotación (rpm) Q=Caudal (m3/h) H= Altura dinámica total (m) Velocidad Específica Ns= nx Q H3/4 • Siempre se debe calcular para el punto de mejor rendimiento (BEP). • En bombas multietapa, H es la altura por etapa. • En bombas de doble succión, Q es el caudal de cada lado, es decir Q/2. VELOCIDAD ESPECIFICA La velocidad específica es como la huella digital del tipo de impulsor: Seminario de Bombas Centrífugas VELOCIDAD ESPECIFICA Relación entre el rendimiento Hidráulico y la Velocidad Especifica. Seminario de Bombas Centrífugas BOMBAS EN PARALELO ESQUEMA TIPICO DE 2 BOMBAS EN PARALELO BOMBA A BOMBA B Seminario de Bombas Centrífugas BOMBAS EN PARALELO CURVAS DE 2 BOMBAS EN PARALELO Seminario de Bombas Centrífugas BOMBAS EN PARALELO CURVAS DE 2 BOMBAS EN PARALELO Seminario de Bombas Centrífugas BOMBAS EN SERIE ESQUEMA TIPICO DE 2 BOMBAS EN SERIE BOMBA A BOMBA B Seminario de Bombas Centrífugas BOMBAS EN SERIE CURVAS DE 2 BOMBAS EN SERIE Seminario de Bombas Centrífugas BOMBAS EN SERIE CURVAS DE 2 BOMBAS EN SERIE Seminario de Bombas Centrífugas TIPOS DE BOMBAS CENTRIFUGAS BOMBAS HORIZONTALES CON IMPULSOR EN VOLADIZO BOMBA API BOMBA ANSI Seminario de Bombas Centrífugas TIPOS DE BOMBAS CENTRIFUGAS BOMBAS HORIZONTALES CON IMPULSOR ENTRE RODAMIENTOS BOMBA 1 ETAPA BOMBA MULTIETAPA API Seminario de Bombas Centrífugas TIPOS DE BOMBAS CENTRIFUGAS BOMBAS VERTICALES BOMBA VERTICAL CON BOMBA SUMIDERO BOMBA VERTICAL PARA MOTOR SUMERGIDO CIRCULACION DE AGUA Seminario de Bombas Centrífugas MUCHAS GRACIAS!!!!!! 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