UNIDAD 3: BOMBAS CENTRÍFUGAS DEFINICIÓN: Las Bombas centrífugas también llamadas Rotodinámicas, son siempre rotativas y son
un
tipo
transforma impulsor.
de bomba
la energía
hidráulica que
mecánica de
un
Una bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta o coraza. Se denominan así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción centrífuga. Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta misma acción. Es aquella máquina que incrementa la energía de velocidad del fluido mediante un elemento rotante, aprovechando la acción de la fuerza centrífuga, y transformándola a energía potencial a consecuencia del cambio de sección transversal por donde circula el fluido en la parte estática, la cual tiene forma de voluta y/o difusor.
CARACTERÍSTICAS:
La
característica principal de la
bomba centrífuga es la de convertir la energía de una fuente de movimiento (el motor) primero en velocidad (o energía cinética) y después en energía de presión.
Existen bombas centrifugas de una
y varias etapas. En las bombas de una etapa se pueden alcanzar presiones de hasta 5 atm, en las de varias etapas s e pueden alcanzar hasta 25 atm de presión, dependiendo del número de etapas.
Las bombas centrifugas sirven para el transporte de líquidos que contengan sólidos en suspensión, pero poco viscosos. Su caudal es constante y elevado, tienen bajo mantenimiento. Este tipo de bombas presentan un rendimiento elevado para un intervalo pequeño de caudal pero su rendimiento es bajo cuando transportan líquidos viscosos.
Este tipo de bombas son las usadas en la industria química, siempre que no se manejen fluidos muy viscosos.
Las bombas centrífugas de una etapa y monoblock, son ideales para movimientos de líquidos en general, con una profundidad máxima de aspiración de 7 m. ó 9 m.
Estas bombas son adecuadas para bombear agua limpia, sin sólidos abrasivos.
ELEMENTOS: A. Rodete o impulsor. El rodete o impulsor es un elemento móvil, formado por unas paletas o álabes divergentes unidos a un eje que recibe energía del exterior como podemos observar en la figura que nos muestra el despiece de una bomba centrífuga.
Según que estos álabes vayan sueltos o unidos a uno o dos discos, los rodetes pueden ser
Abiertos: cuando van sueltos. Tienen la ventaja de que permite el paso de impurezas, pero tiene poca eficacia.
Cerrados: cuando van unidos lateralmente a dos discos
Semiabiertas: cuando van unidos a un disco
B. Difusor El difusor junto con el rodete, están encerrados en una cámara, llamada carcasa o cuerpo de bomba, según como se ve en la figura 1. El difusor está formado por unos álabes fijos divergentes, que al incrementarse la sección de la carcasa, la velocidad del agua irá disminuyendo lo que contribuye a transformar la energía cinética en energía de presión, mejorando el rendimiento de la bomba. Según la forma y disposición, las bombas centrífugas son de 2 tipos:
De voluta: la carcasa tiene forma de caracol, rodeando el rodete de tal forma que el área de flujo de agua aumenta progresivamente hacia la tubería de descarga (figura a).
De turbina: la carcasa va provista de unos difusores fijos dispuestos de tal forma que el área de flujo se ensancha progresivamente hacia la salida, (figura b).
a) Difusor de voluta
b) difusor de turnia
C. Eje El eje de la bomba es
una
pieza
en
forma de barra de sección
circular
no
uniforme que se fija rígidamente sobre el impulsor
y
transmite
la
le fuerza
del elemento motor, como
se
puede
apreciar en la figura.
PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA:
Carcasa: Es la parte exterior protectora de la bomba ycumple la función de convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en
energía de presión. Esto se lleva a cabo mediante reducción de la velocidad por un aumento gradual del área.
Impulsores: Es el corazón de la bomba centrífuga. Recibe el líquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba.
Anillos de desgaste: Cumplen la función de ser un elemento fácil y barato de remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas holguras entre el impulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro, evitando así la necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los anillos.
Estoperas, empaques y sellos: la función de estos elementos es evitar el flujo hacia fuera del líquido bombeado a través del orificio por donde pasa la flecha de la bomba y el flujo de aire hacia el interior de la bomba.
Flecha: Es el eje de todos los elementos que giran en la bomba centrífuga, transmitiendo además el movimiento que imparte la flecha del motor.
Cojinetes: Sirven de soporte a la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en relación con las partes estacionarias. Soportan las cargas radiales y axiales existentes en la bomba.
Bases: Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella.
TIPOS DE BOMAS CENTRIFUGAS:
Bombas centrífugas de flujo radiales
Las bombas centrifugas de flujo radial se utilizan para cargas altas y caudales pequeños, sus impulsores son por lo general angostos. El movimiento del fluido se inicia en un plano paralelo al eje de giro del impulsor de la bomba y termina en un plano perpendicular a éste.
Bombas centrífugas de flujo axiales
Estas bombas se utilizan para cargas pequeñas y grandes caudales, tienen impulsores tipo propela, de flujo completamente axial. La corriente líquida se verifica en superficies cilíndricas alrededor del eje de rotación. La energía se cede al líquido por la impulsión ejercida por los álabes sobre el mismo.
Bombas centrífugas diagonales
Estas bombas se utilizan para cargas y caudales intermedios. La corriente líquida se verifica radial y axialmente, denominándose también de flujo mixto. La energía se cede al líquido mediante la acción de la fuerza centrífuga y la impulsión ejercida por los álabes sobre el mismo.
CLASIFICACIÓN DE LA BOMBAS CENTRIFUGAS: A. Número de Pasos
Bombas de un solo paso. Son aquellas en las cuales la carga dinámica total
Bombas de varios pasos. Son aquellas en las cuales la carga dinámica total
es desarrollada por un solo impulsor.
es desarrollada por más de un impulsor.
B. Tipo de Succión
Bombas de succión simple. Son aquellas provistas de uno o más impulsores de succión simple.
Bombas de succión doble. Son aquellas provistas de uno o más impulsores de succión doble.
C. Posición de la Flecha
Bombas horizontales. aquellas posición
Son cuya
de
la
flecha, normalmente es horizontal.
Aplicaciones
Riego en general.
Sistemas de incendio.
Aire acondicionado.
Bombas verticales. Son aquellas cuya posición de la flecha, normalmente es vertical.
D. Tipo de Impulsor Las bombas pueden tener uno o dos impulsores abiertos, semiabiertos o cerrados. E. Tipo de Carcaza
Bombas con carcaza bipartida: La carcaza de a l bomba puede estar bipartida horizontal o verticalmente sobre la línea de centros de la bomba, o en cualquier otra dirección radial.
Bombas de voluta: Son aquellas cuya carcaza está construida en forma de espiral o de voluta.
Bombas de carcaza circular: Son aquellas cuya carcaza está construida de sección transversal constante, concéntrica con el impulsor.
Bombas de difusor. Son aquellas provistas de un difusor.
F. Materiales de Construcción Las bombas centrífugas, pueden fabricarse de casi todos los metales comunes conocidos o de sus aleaciones, así como de porcelana, vidrio, cerámica, materiales sintéticos y otros.
3.2 MATERIALES CON LOS C UALES SE FABRICA UNA BOMBA E N FUNC ION DE SU APLICACIÓN Construcción:
Construcción según ISO 5199 y dimensiones según ISO 2858.
Diseño PROCESS: desmonte sin desacoplar las tuberías o el motor.
Prevista para los servicios severos y continuos.
Bridas estándares DIN/NFE PN16.
Bastidor de 3 rodamientos lubrificados por el aceite del engrasador de nivel constante.
Impulsor cerrado, con anillo de usura sobre cuerpo. Anillo de usura
sobre impulsor en opción según tamaño Eje totalmente protegido del líquido bombeado.
Estanquidad por trenzas o sello mecánico normalizado simple, doble o tándem.
Control de la presión en la caja de guarnición por las alabes dorsales del impulsor.
Cámara de refrigeración en estándar.
Intercambiabilidad máxima de las piezas constitutivas de la serie.
Excelente rendimiento.
NPSH requerido el más bajo.
Modelos corrientes en stock.
Cualidades técnicas:
Caudal : de 2 a 5 000 m3/h o de 10 a 22 000 U.S GPM.
Altura manométrica total : hasta 165 m o 540 pies .
Presión máxima de servicio : hasta 20 bar.
Temperatura de servicio admisible : de –40 hasta 180 °C.
Velocidad máxima : 3 000 rpm a 50 Hz o
3 600 rpm a 60 Hz.
Los materiales estándar:
Fundición.
Acero inoxidable austenítico 18/10/2,5*.
Acero inoxidable austenítico 20/25/4 +Cu*.
Acero inoxidable austeno-ferritico 26/5/2+Cu*.
Otros materiales realizables por pedido : titanio, níquel, Hastelloy.
Las industrias:
Industria química.
Industria petroquímica.
Industria siderúrgica.
Industria alimenticia.
Centrales térmicas.
Electro-metalurgia
Los derivados:
CDN : Con impulsor de descarga.
CNS : Impulsor semi-abierto.
CDNSF : Impulsor semi-abierto, platillo de usura y sello hidrodinámico.
CNSFR : Cuerpo con cámara de calentamiento.
CDNSFR : Cuerpo con cámara de calentamiento y sello hidrodinámico.
CN…SB : Sello hidrodinámico por bastidor con silla soporte con masas centrífugas.
CMNV : Verticalizada monobloque tipo cámara seca.
CPNS : Con impulsor especial para pasta de papelería.
Para caudales superiores a 5 000 m³/h, la serie CN se completa por una serie de bombas hélico-centrífugas disponibles por pedido.
Aplicaciones:
Para líquidos sucios, barrosos, con pequeños sólidos en suspensión.
Desagote de piletas de natación, sótanos, excavaciones, minas, y canteras.
Avenamiento de napas para fundaciones en obras hidráulicas, tendido de cañerías o conductores subterráneos.
Trasvases de líquidos limpios o sucios en industrias frigoríficas, vitivinícolas, textiles, alimenticias, petroquímicas, etc.
3.3 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO (EC. EULER) TEORIA D EL IMPULSOR: E CUACION DE EU LER Esta sección comprende el estudio de las componentes de la velocidad del flujo en una bomba centrífuga mediante un procedimiento gráfico en el que se utilicen las técnicas vectoriales. La forma de tal diagrama vectorial es triangular y se conoce como trián gu lo s de velo cidades .
Estos triángulos pueden trazarse para cualquier punto de la trayectoria del flujo a través del impulsor pero, por lo general, sólo se hace para la entrada y salida del mismo. Los tres lados vectores del triángulo son: u: velocidad periférico o circunferencial del impulsor; W: velocidad relativa del flujo; C: velocidad absoluta del flujo. La velocidad relativa se considera con respecto al impulsor y su dirección lleva incorporada la curvatura del alabe del rotor; la absoluta, es la velocidad del flujo y con respecto a la carcasa; esta última es siempre igual a la suma vectorial de la relativa y la circunferencias o de arrastres. Las velocidades citadas llevan subíndices 1 ó 2 según sean a la entrada o a la salida, respectivamente. Pueden llevar también los subíndices 0 y 3 que corresponden a un punto anterior a la entrada del impulsor y a uno posterior a la salida, respectivamente. En la figura 1 se muestra, tal como se los mencionara, los vectores en el impulsor así como los triángulos de entrada y salida. Además, se muestra como se debe evaluar, a través dea I y a II, las distancias para poder calcular las secciones de salidas y de entrada respectivamente.
Las componentes de la velocidad absoluta normales a la velocidad periférica, son designadas como C m 1 y C m 2 para los diagramas de entrada y salida. Esta componente es radial o axial, según sea elimpulsor. En general, se lo llamará meridional y llevará un subíndice m.
A menos que se especifique otra cosa, todas las velocidades se considerarán como velocidades promedio o media para las secciones normales a la dirección del flujo. Esta es una de las aproximaciones hechas en los estudios teóricos y para diseños prácticos, situación que no es exactamente verdadera en la realidad. La velocidad periférica u se podía calcular con la siguiente ecuación: nD
(1)
u
60
en la cual D es el diámetro del círculo en [m] si consideramos al SI como referencia en medidas.
ALTURA UTIL DE UNA BOMBA CENTRIFUGA La expresión para la altura útil de una bomba centrífuga se obtiene aplicando el principio del momento angular a la masa de líquido que circula a través del impulsor.
Este principio establece que el cambio del momento angular de un cuerpo con respecto al eje de rotación, es igual al par de fuerzas resultantes sobre el cuerpo, con respecto al mismo eje. Momento hidráulico de una vena es el que se srcina por el impulso del agua de esta vena con respecto al eje de rotación. Si consideremos una masa líquida que llene completamente el espacio que existe entre dos aspas consecutivas del impulsor. En el instante (t= 0) su posición es abcd y después de un intervalo de tiempo dt su posición ha cambiado a efgh, al salir una capa de espesor diferencial a abef. Esta es igual a la masa líquida que entra en un intervalo de tiempo dt y está representada por cdgh. La parte abgh del líquido contenido entre las aspas, no cambia su momento hidráulico. Por lo tanto, el cambio de momento hidráulico del contenido total del canal está dado por el cambio de momento de la masa dm que entra al impulsor y la masa dm que sale. Este cambio del momento hidráulico es igual al momento de todas las fuerzas externas aplicadas al líquido contenido entre las dos aspas. Deducimos a continuación la fórmula:
En un cierto tiempo dt entra un volumendV cuya masa es:
cuyo impulso valdrá:
I1
dV ,C 1 (3) g
El impulso a la salida será:
I2
dV , C2 (4) g
Por lo que se refiere al momento hidráulico, a la entrada será:
)
M
.dV .C .r .cos(
h
1 1
(5)
1
y a la salida:
)
M
.dV .C
h
.r .cos( 2
2
(6)
2
g
Por consiguiente, el par por unidad de tiempo será:
T M h
(7)
Por substitución trigonométrica de los triángulos de velocidad:
3.4 ALTURA DE SUC CIÓN DE UN A BOMBA La cavitación es un fenómeno caracterizado por la formación de vapor en la masa liquida. Tiene lugar cuando la presión estática iguala a la presión de vapor del líquido, a la temperatura ambiente. Aplicando la ecuación de Bernouilli en un punto de una corriente líquida se deduce que el sumando de presión depende del valor de la energía total disponible, del sumando de elevación y del sumando cinético.
Para energía total (H) pequeña, una cota de elevación grande o una altura cinética grande implica valores bajos de presión (P), que pueden dar lugar a bolsas de vapor y discontinuidades en la corriente. Las burbujas gaseosas (bolsas de vapor) que se forman en un punto de baja presión se reabsorben cuando ésta aumenta, lo que puede provocar
explosiones violentas que ocasionan la erosión mecánica de las paredes del conducto en la zona de condensación. En la figura 7.18 se muestra un esquema de una instalación típica de una bomba centrífuga horizontal. El eje de la bomba se encuentra a una cota ZA sobre el nivel de agua, también llamada altura geométrica de aspiración Ha.
Siendo ha la altura correspondiente a la presión atmosférica, donde ah=
.
Aplicando la ecuación de Bernouilli entre el nivel del agua y un punto A, a la entrada de la bomba: h a= HA + hrA
Donde ZA = Ha Evidentemente vA es proporcional al caudal Q, mientras que las pérdidas por rozamiento hrA depende del sistema de aspiración según una expresión del tipo KA ·Q2, obteniendo la siguiente expresión:
(F1)
Siendo hV la altura representativa de la presión de vapor del agua, se obtiene el parámetro:
Sustituyendo el valor de
en la ecuación anterior:
Denominando altura o carga neta positiva en la aspiración disponible, cuyo valor depende de las condiciones de la tubería de aspiración, por lo que es un dato que ha de obtener el proyectista de cada instalación: si ese valor llega a anularse el caudal previsto no puede alcanzar la entrada de la bomba. Como la presión mínima no se alcanza en el punto A sino en el B, en el interior de la bomba, al incremento de la velocidad y las pérdidas de carga entre A y B dan lugar a una relación, según Bernouilli, del tipo:
Donde KB·Q2es la perdida de carga entre A y B y depende de las características geométricas de la bomba y de su régimen de revoluciones N. El valor mínimo para que no aparezca el fenómeno de la cavitación en el punto
B es que
= hv , sustituyendo en la ecuación anterior:
(F2)
Cuando
no se produce el fenómeno de la cavitación.
Cuando
se
produce el fenómeno
de
la cavitación, con
formaciones de vapor en el interior de la bomba, que provocan una erosión mecánica de la bomba y una caída notable de las curvas
.
Luego hv + K BQ2 representa el valor mínimo del parámetro NPSH requerido a la entrada en la aspiración para que no llegue a presentarse en B las bolsas de vapor que caracterizan el fenómeno citado, es decir:
NPSHr no depende más que del proceso que tiene lugar dentro de la bomba, sin que sea afectada por las características de la aspiración. Por ello, la curva que relaciona NPSHr para cada valor de Q es característico de la bomba y debe ser suministrado por el fabricante. Si representamos gráficamente al NPSHd y NPSHr en la aspiración en función del gasto:
NPSHd es tanto más pequeña cuanto más grande es la altura de aspiración, por lo que para instalación de una bomba ha de estudiarse de forma que su valor siempre
supere
a
la
NPSHseñalada en la curva característica r
suministrada por el constructor o fabricante de la bomba. La elevación del lugar donde se emplaza el bombeo tiene implicaciones en el valor de ha, por lo que también ha de ser tenida en cuenta al proyectar.
Asimismo, el efecto de la temperatura sobre hv obliga a tener en cuenta las condiciones térmicas previsibles. Para determinar la altura de aspiración en una impulsión, debemos seguir los siguientes pasos: 1. Necesitamos la curva NPSHr-Q proporcionada por el fabricante de la bomba, fijando un caudal máximo Qmáx (que es con el que más riesgo de cavitación hay) que se prevé en una impulsión. 2. Sobre el eje de caudales del gráfico se traza u na perpendicular a dicho eje por el caudal máximo, que cortará a la curva NPSH r en un punto A. 3. De las infinitas curvas NPSHd que pueden obtenerse en una instalación (dependiendo de la altura de aspiración Haescogida), una tiene que pasar por el punto A. Para dicho punto A se tiene que verificar: NPSHr = NPSHd = ha - hv - Ha - hrA De donde despejamos Ha: Ha = ha - hv - hrA - NPSHr Que sería la máxima altura de aspiración. Para asegurarnos de que ésta no se produzca es aconsejable disminuir dicha altura en 0,5 m. Ha = ha - hv - hrA - NPSHr - 0,5 La altura de aspiración no superará en general los 6,5 m; aunque puede resultar mucho más pequeña, incluso negativa a veces. Para calcular ha y hv se utilizan las tablas 7.2 y 7.1 respectivamente. Tabla 7.2. Propiedades físicas del aire a distintas altitudes
Tabla 7.1. Propiedades físicas del agua a 1 bar
3.5 TIPOS DE P ERD IDAS QUE SE TIENE N EN LAS BOMBAS CENTRIFUGAS EFICIENCIA EN BOMBAS De acuerdo con la forma de sus rotores (impulsores), las bombas rotodinámicas se clasifican en:
Bombas centrífugas (flujo radial)
Bombas de flujo axial
Bombas de flujo mixto
Para la misma potencia de entrada y para igual eficiencia, las bombas centrífugas se caracterizan por presentar una presión relativamente alta con un caudal relativamente bajo, las bombas de flujo axial generan un caudal alto con una baja presión y las de flujo mixto tienen características que se ubican en un rango intermedio con respecto a los casos anteriores.
Para todos es claro que las maquinas que transforman la energía no son 100% eficientes, de aquí nace él termino EFICIENCIA, ya que para una maquina la potencia de entrada no es la misma que la potencia de salida. Teniendo en cuenta lo anterior, sabemos que si la energía que entra no es igual a la que sale es porque en alguna parte hubo una perdida energética. Estas pueden ser:
Perdidas de potencia hidráulicas (Ph)
Perdidas de potencia volumétricas (Pv)
Perdidas de potencia mecánicas (Pm)
Pérdidas de p otencia hidráulicas Estas disminuyen la energía útil que la bomba comunica al fluido y consiguientemente, la altura útil. Se producen por el rozamiento del fluido con las paredes de la bomba o de las partículas del fluido entre sí. Además se generan pérdidas hidráulicas por cambios de dirección y por toda forma difícil al flujo. Esta se expresa de la siguiente forma: Ph = g * Q * Hint Donde Hint son las perdidas de altura total hidráulica.
Perdidas de p otencia volumétricas Se denominan también perdidas intersticiales y son perdidas de caudal que se dividen en dos clases:
Perdidas exteriores (qe) Perdidas interiores (qi)
Las primeras constituyen una salpicadura de fluido al exterior, que se escapa por el juego entre la carcasa y el eje de la bomba que la atraviesa. Las interiores son las más importantes y reducen considerablemente el rendimiento volumétrico de algunas bombas. Estas perdidas se explican de la
siguiente forma: a la salida del rodete de una bomba hay mas presión que a la entrada, luego parte del fluido, en vez de seguir a la caja espiral, retrocederá por el conducto que forma el juego del rodete con la carcasa, a la entrada de este, para volver a ser impulsado por la bomba. Este caudal, también llamado caudal de cortocircuito o dereticulación, absorbe energía del rodete.
Pérdidas de potencia mecánicas Estas se srcinan principalmente por las siguientes causas:
Rozamiento del prensaestopas con el eje de la maquina Accionamiento de auxiliares (bomba de engranajes para lubricación, cuenta revoluciones)
Rozamiento de la pared exterior del rodete con la masa fluida que lo rodea.
Después de conocer la forma de “perdidas energéticas” que se producen en las bombas podemos entrar a conocer los tipos de eficiencia para cada tipo de perdidas.
Eficiencia hidráulica Esta tiene en cuenta las perdidas de altura total, Hint y Hu, donde Hint son las perdidas de altura total hidráulicas y Hu = Htotal – Hint, luego la eficiencia hidráulica esta dada por la siguiente ecuación: hh = Hu/Htotal
Eficiencia volumétrica Esta tiene en cuenta las perdidas volumétricas y se expresa como:
hv = Q/(Q+qe+qi) donde Q es el caudal útil impulsado por la bomba y (Q+qe+qi) es el caudal teórico o caudal bombeado por el rodete
Eficiencia interna Tiene en cuenta todas las perdidas internas, o sea, las hidráulicas y las volumétricas, y engloba las eficiencias hidráulicas y volumétricas: hi = Pu/Pi donde Pu es la potencia útil, la cual será en impulsar el caudal útil a la altura útil Pu = g * Q * Hu Pi es la potencia interna, o sea, la potencia suministrada al fluido menos las perdidas mecánicas (Pm) Pi = Pa – Pm Después de realizar algunos cálculos algebraicos tenemos que la ecuación para la eficiencia interna es la siguiente: hi = hh * hv
Eficiencia total Esta tiene en cuenta todas las perdidas en la bomba, y su valor es:
ht = Pu/Pa Donde Pu es la potencia útil y Pa es la potencia de accionamiento.
ht = hb * hv * hm De esta forma hemos llegado al final de nuestro recorrido para identificar la eficiencia respectiva para cada uno de los casos.
3.6 POTEN CIA DE ACCIONAMIENTO Determinación de la potencia absorbida Potencia absorbida por la bomba Con los datos dados en 7.1 y la bomba ya seleccionada podemos calcular la potencia absorbida por la misma:
3
Con: ρs en kg/dm 2
g
en m/s
Q
en l/s
H
en m
P
en Kw
o bien, tal como en en la práctica aun es frecuente:
La
potencia
obtenerse
absorbida
también,
con
puede suficiente
exactitud, de la fig. 23. Interpolando, puede leerse P ≈ 29 Kw para agua. Para el ácido sulfúrico dado será
Determinación de la potencia del motor A la potencia absorbida por la bomba P obtenida de 43.3 Kw en el punto de funcionamiento se le añadirá un incremento de seguridad de 10%.
De modo que la mínima potencial del motor a utilizar será de 47,6 Kw; en consecuencia
o
el motor normalizado elegido es de 55 Kw, 2 polos, protección IP 54/IP 44, forma constructiva B 3.
o
Es preciso verificar la aptitud del valor P/n (véase el capitulo de datos técnicos del cuaderno de selección).
Cuando
sean
previsibles
variaciones
temporales
del
punto
de
funcionamiento inicial, pasando a caudales superiores, habrá de instalarse un motor de mayor potencia, eventualmente, un motor cuya potencia cubra la máxima posible absorbida por la bomba. Es importante verificar de nuevo la aptitud del portacojinetes de la bomba para el nuevo valor P/n.
Determinación del NPSH disponible Para garantizar un funcionamiento de la bomba libre de perturbaciones (sin cavitación) es preciso respetar su límite máximo de altura de aspiración H s geo, max.o
bien, según el caso, su altura de carga mínima necesaria Hz geo, min.
ESQUEMA DE POTENCIA PARA UNA BOMBA CENTRÍFUGA
3.7 LEYES D E AFINIDAD Para emplear modelos a escala en el estudio experimental de máquinas hidráulicas, se requiere la semejanza geométrica, así como que los diagramas de velocidades en puntos homólogos sean geométricamente semejantes (semejanza cinemática). Las unidades cuyos impulsores son semejantes y trabajan con semejanza se llaman homólogas. Las relaciones de semejanzas geométricas obtenidas experimentalmente, se expresan con los siguientes coeficientes:
- Coeficiente de Caudal (CQ), es una constante que se expresa por la relación
- Coeficiente de Altura (CH), es una constante que se expresa por la relación
- Coeficiente de potencia (C P) es una constante que se expresa por la relación
Designando por
la relación de las medidas lineales de dos bombas
semejantes elevando un fluido dado y por k la relación de sus velocidades de rotación que dan lugar a diagramas de velocidades semejantes, se tiene:
de la ecuación de coeficiente de caudal se obtiene:
de la ecuación de coeficiente de altura se obtiene:
de la ecuación de coeficiente de potencia se obtiene:
En el caso de una misma bomba,
, los puntos homólogos son:
Si la velocidad de rotación es directamente proporcional a su diámetro y a su velocidad de giro, que es lo mismo:
Gráficamente:
Figura 7.18. Variación del caudal, altura y potencia, para variaciones de velocidad de rotación Representa la variación del caudal, altura y potencia, para variaciones de velocidad de rotación.
Velocidad específica Despejando el Diámetro (D) de la ecuación del coeficiente de altura (C H)
→
y sustituyendo D en la ecuación de coeficiente de caudal(CQ)
Velocidad específica es un indicador excelente de las características de una bomba, y expresa la velocidad de una unidad de tamaño (D) tal que, en 2/s) a la régimen de funcionamiento homólogo, eleva la unidad del caudal (m unidad de altura (m).
3.8 DIAGRAMAS DE COMPORTAMIENTO COSTO - CARGA
El gasto (Q) es la cantidad de fluido que puede pasar a través del impelente de la bomba; se expresa en unidades de volumen entre tiempo.
La carga total es la energía por unidad de peso del fluido debido a: la carga de presión (hp), la carga de velocidad (hv) y la carga de posición (Z); se expresa en metros. La carga dinámica total (CDT) desarrollada por una bomba es igual a la carga de descarga (hd) menos la carga de succión
3.9 VE NTAJAS Y DESV ENTAJAS DE LAS BOMBAS CENTR IFUGAS, CAMPOS DE APLICACIÓN,
Las principales ventajas de la bomba centrífuga son su sencillez, su bajo costo inicial, su gasto uniforme (sin pulsaciones), el pequeño
espacio que
ocupa, su gasto de conservación bajo, su funcionamiento silencioso y la adaptabilidad para su acoplamiento a un motor eléctrico o una turbina. Son más económicas que las bombas de émbolo equivalente. Las bombas centrífugas son muy versátiles en sus capacidades y presiones. Algunas de sus ventajas son:
Caudal constante
Presión uniforme
Sencillez de construcción
Tamaño reducido
Bajo mantenimiento
Flexibilidad de regulación
Vida útil prolongada
No tiene movimientos alternativo
Desventajas de las bombas centrifuga Una bomba centrífuga de una sola etapa no puede proporcionar una presión elevada. Se construyen bombas de múltiples etapas capaces de desarrollar grandes presiones, pero resulta mucho más costosa y no se pueden construir con materiales resistentes a la corrosión, debido a su gran complejidad. Es preferible, generalmente,
emplear velocidades muy altas para reducir el
número de etapas necesarias.
Campos de aplicaciones de las bombas centrifugas Las bombas centrífugas son las bombas que más se aplican en diversas industrias, en las que destacan:
Industria alimenticia: Saborizantes, aceites, grasas, pasta de tomate, cremas,
Vegetales trozados
Mermeladas
Mayonesa
Chocolate
levadura
Industria de cosméticos: Cremas y o l ciones, tintes y alcoholes, aceites, entre
Otras, Industria
Pastas
Jarabes
farmacéutica:
Extractos
Emulsiones.
Bebidas:
Leche Cerveza Aguardientes
concentrados de fruta
jugos y más.
3.10 US O DE SOFTWARE PARA LA SELEC CIÓN DE BOMBAS El útil manejo de programas asistidos en computadoras proporciona la realización del sistema de bombeo conel uso de bombas centrifugas para generar energía de manera viable logrando hacer esta tarea más fácil uno de los programadores más utilizados es el software BES así como también el software Cornell. El software cornell provee de una amplia gama de material para entrenamiento y selección, incluyendo nuestro Programa Centrific
El programa de selección Centrific le ayudará a seleccionar la bomba Cornell Correcta para un juego de condiciones de operación. El programa también incluye comparaciones de uso de energía y eficiencia. El catálogo de Cornell incluye información completa de capacidades, dimensiones, opciones de sellos y guías para la selección de una gama completa de grupos de productos para el manejo de aguas claras y aguas negras. El catálogo está dividido en secciones de fácil manejo, incluyendo un completo índice
Caudal constante.
Presión uniforme.
Sencillez de construcción.
Tamaño reducido.
Bajo mantenimiento
