“EQUIPOS Y COMPONENTES INDUSTRIALES” RUBRICA CALIFICADA 4to Ciclo Mantenimiento Mantenimiento e Ma!"ina#ia e Planta $%&'(I ALUMNOS*
Amezquita Mamani, )RUPO*”A-B” Giann )arlo DOCENTE* Juan *iaz %oa, Mario +alanoca +ala noca orres, Manuel Gomez Glenda +uamani *iaz, AREQUIPA AREQUIPA +PER, ernando +uanca Arau#o, Gina INTRODUCCI-N
Una bomba es un dispositivo empleado para elevar, transferir o comprimir líquidos y ases, en de!nitiva son m"quinas que realizan un traba#o para mantener un líquido en movimiento$ %onsiuiendo así aumentar la presi&n o enería cin'tica del (uido$
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.e tiene constancia de la e/istencia de al0n tipo de bomba sobre el 122 A$%$, Arquímedes 3matem"tico y físico rieo4 construy& una de dise5o sencillo, aunque poco e!ciente, con un tornillo que ira en una carcasa e impulsa el líquido$ 6/isten in!nidad de formas de clasi!caci&n de bombas pero fundamentalmente se pueden dividir en dos randes rupos7 Bombas volum'tricas o de desplazamiento positivo y las bombas din"micas o de enería cin'tica$ 6n todos los tipos de bombas para líquidos deben emplearse medidas para evitar el fen&meno de la cavitaci&n, que es la formaci&n de un vacío que reduce el (u#o y da5a la estructura de la bomba$ La selección de la bomba adecuada para cualquier aplicación entre la multitud de estilos, tipos y tamaños puede ser difícil para el usuario o el contratista de construcción. El mejor método es hacer investigaciones preliminares, llegar a decisiones bsicas y selecciones preliminares y anali!ar la aplicación con el proveedor de la bomba. Richard F. Neerken, Ralph M. Parsons Co.
Ima.en &/( Ti0o e Bom1a In"2t#ial
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OB3ETIOS •
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*eterminar el dise5o correcto de la bomba que requiere un sistema de tubería para transportar aua para el principio de funcionamiento de nuestro sistema de bombeo$ *esarrollar el tema de bombas en forma ob#etiva y simpli!cada para tener una idea de la funci&n y de las aplicaciones que cumplen estas m"quinas en la industria$ 8resentaci&n de e#emplos sencillos de selecci&n y de mantenimiento de bombas$
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MARCO TEORICO Antes de entrar en profundidad en el tema debemos partir de unos conocimientos previos, para ello de!niremos los conceptos claves para tu total comprensi&n7
MEDIDA DE PRESI-N 9as presiones suelen e/presarse tomando como referencia un orien arbitrario$ 9os man&metros miden la diferencia entre la presi&n del (uido y la presi&n atmosf'rica local$ 8or lo tanto :ay que sumar esta 0ltima al valor indicado por el man&metro para :allar la presi&n absoluta$ Una lectura neativa de man&metro indica un vacío parcial$
Ima.en $/( Dia.#ama #e0#e2entati5o e lo2 ti0o2 e P#e2ione2 MEDIDA DE ALTURAS 6l plano de referencia lo determina la altura de la bomba$ +7 Altura est"tica de impulsi&n ;<7 Altura est"tica de aspiraci&n 3-, al encontrarse por deba#o de la bomba4 ;=7 %ara est"tica de aspiraci&n 3>, al estar por encima del plano de referencia4
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Altura total de aspiraci&n para el caso a4 ? 3; < - p'rdidas por rozamiento4 6s neativa porque ; < es neativa$
Altura total de aspiraci&n para el caso b4 ? 3; = @ p'rdidas por rozamiento4 8uede ser positiva o neativa porque ; = es positiva$ Altura total de impulsi&n ? + > p'rdidas de cara en la impulsi&n Altura total ? Altura total de impulsi&n @ Altura total de aspiraci&n 6s la medida del incremento de enería que transmite la bomba al líquido
Ima.en 6/( Re0#e2entaci7n & el 2i2tema e 1om1eo BOMBAS EN SERIE Y PARALELO Bom1a2 en Se#ie* 9a impulsi&n de una bomba constituye la aspiraci&n de la siuiente unidad, por lo que el caudal bombeado ser" el mismo en todas las m"quinas aunque las alturas creadas deber"n sumarse$ Un caso especial es el de las bombas multicelulares, puesto que a pesar de estar los rodetes montados en serie el cuerpo de la bomba es 0nico$ .u uso es eneralizado para elevar aua de pozos profundos, puesto que utilizar un solo rodete elevaría a di"metros muy randes$ Adem"s me#ora el rendimiento puesto que 'ste crece con ns$
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y para el caso que se tienen m etapas puestas en serie se tiene
Analíticamente esto se e/presa como7
*e forma r"!ca esto es7 Al acoplar bombas en serie :ay que sumar alturas manteniendo caudales, lo que se traduce en que las curvas resultantes tienen una pendiente acusada, tanto mayor cuanto m"s rande sea el n0mero de etapas$ 6llo ocasiona el que sean bastante ríidas y que las variaciones de nivel estacional de un pozo :aan (uctuar poco el caudal que elevan y el rendimiento de la instalaci&n cuando la curva resistente tena escasa pendiente 3conducci&n sobredimensionada4$
Ima.en 4/( Re0#e2entaci7n e la2 c"#5a2 e "na Bom1a en Se#ie Bom1a2 en Pa#alelo* 6l (uido se aspira en un punto com0n, inyect"ndose despu's el caudal en la impulsi&n eneral$ 6n este caso se suman los caudales, conservando las alturas$ odas las impulsiones se conectan ordenadamente a una conducci&n eneral com0n o a un m0ltiple de impulsi&n$ .u empleo se
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#usti!ca por e#emplo cuando en un abastecimiento el consumo de aua (uct0a muc:o con el tiempo, si bien las condiciones de uso se mantienen$ 9a utilizaci&n de una sola bomba tratando de satisfacer una amplia ama de consumo sería factible, pero a costa de traba#ar con rendimientos ba#ísimos en determinados puntos de funcionamiento$ 8oniendo en funcionamiento en forma proresiva los rupos necesarios se0n el consumo, se lora mantener el rendimiento dentro de m"renes razonables$ tro caso ser" cuando :ay ran para satisfacer y es imprescindible tener un buen nivel de respaldo$ 8ara obtener la curva de funcionamiento de un sistema de bombas acopladas en paralelo solo debemos sumar los caudales para una misma altura$ Analíticamente esto se e/presa como7
*e forma r"!ca, la suma de caudales manteniendo las alturas para obtener la curva característica del sistema acoplado resulta ser7
Ima.en '/( Re0#e2entaci7n e la2 c"#5a2 e "na Bom1a en Pa#alelo NPS8 REQUERIDA DE LA BOMBA 6s una característica propia de la bomba, se de!ne como la enería necesaria para llenar la parte de aspiraci&n y vencer las p'rdidas por rozamiento y aumentar la velocidad$ 6n de!nitiva es la enería del líquido que una bomba necesita para funcionar satisfactoriamente$ .u valor puede determinarse tanto por prueba como por c"lculo$
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8ara una bomba centrífua el C8.+ requerido es la cantidad de enería necesaria, e/presada en metros columna de líquido para7 D Eencer las p'rdidas de cara desde la abertura de admisi&n 3entrada4 a los "labes del impulsor$ D %rear la velocidad deseada de corriente a los "labes, ya que es necesaria una velocidad mínima$ 8ara una bomba rotativa el C8.+ requerido es la enería e/presada en = )$Fcm precisada para7 D Eencer las p'rdidas desde la abertura de admisi&n a los enrana#es o paletas$ D %rear la velocidad deseada de entrada a los enrana#es o paletas$
NPS8 DISPONIBLE DEL SISTEMA 6s una característica del sistema y se de!ne como la enería que tiene un líquido en la toma de aspiraci&n de la bomba 3independientemente del tipo de esta4 por encima de la enería del líquido debida a su presi&n de vapor$ 9a C8.+ disponible puede ser calculada u obtenida tomando lecturas de prueba en el lado de aspiraci&n de la bomba$ 8ara su c"lculo es necesario considerar tanto la enería potencial como la cin'tica y la de presi&n$
9a altura de presi&n o cara total desarrollada por una bomba se define mediante la siuiente ecuaci&n7
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Ima.en 9/( Re0#e2entaci7n $ el 2i2tema e 1om1eo
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Done* D + es la altura de presi&n total desarrollada por la bomba, e/presada en metros de columna del líquido que impulsa$ = D 8<7 presi&n en el espacio de aspiraci&n, e/presada en CFm o 8a D 8=, es la presi&n en el espacio de impulsi&n, e/presada iual que la anterior 1 D H es la densidad del líquido que se bombea e/presada en )Fm D + es la altura eom'trica de elevaci&n del líquido, en m D :s es la altura de presi&n necesaria para crear la velocidad y superar el rozamiento y todas las resistencias locales en las :oras de succi&n y de impulsi&n, e/presadas en m D es la aceleraci&n de la caída libre, su valor ?I,< mFs =$
CAITACI-N 6ste fen&meno sucede cuando un líquido se mueve por una rei&n 3tubería4 donde la presi&n del líquido es menor que la tensi&n de vapor, lo que :ace que el líquido :ierba y se formen burbu#as de vapor en su seno$ 6stas burbu#as de vapor son arrastradas con el líquido :asta una rei&n donde se alcanza una presi&n m"s elevada y allí desaparecen violentamente, provocando que el líquido se introduzca a alta intensidad en "reas reducidas$ 6stas sobrepresiones que se producen pueden sobrepasar la resistencia a la tracci&n del material y arrancar partículas del metal d"ndole una apariencia espon#osa 3picado de los "labes del impulsor4$ %uando estas burbu#as de vapor llean a la zona de alta presi&n desaparecen, ocasionando ruido y vibraci&n, pudiendo llear a producir averías en rodamientos, rotura del e#e y otros fallos, ya que el material est" desastado$ 6n resumen la cavitaci&n es la formaci&n de burbu#as de vapor o de as en el seno de un líquido, causada por las variaciones que este e/perimenta en su presi&n, y cuyas consecuencias son7 D*isminuci&n de la capacidad de bombeo$ D*isminuci&n del rendimiento de la bomba$ 9a cavitaci&n indica un C8.+ disponible insu!ciente, ocasionado por una altura est"tica ba#a, alta temperatura o e/cesiva p'rdida de cara en la
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aspiraci&n$ 6ste fen&meno puede evitarse manteniendo la presi&n del líquido por encima de la presi&n de vapor$
ISCOSIDAD Adem"s de la cavitaci&n e/isten otros par"metros que afectan al funcionamiento de una bomba, uno de ellos es la viscosidad$ 9a potencia absorbida de una misma bomba crece de forma auda al pasar a mane#ar líquidos de mayor viscosidad, por lo que tambi'n se ver" alterado su rendimiento, disminuyendo este al ir aumentando la viscosidad, mientras que su C8.+ requerido seuir" siendo esencialmente el mismo$
PROCEDIMIENTO Reali:amo2 la2 2im"lacione2 en el 0#o.#ama Soli;o#<2/ BOMBAS EN SERIE
Ima.en >#ontal 1om1a
=/( i2ta e la en 2e#ie/
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Ima.en ?/( i2ta2 late#ale2 e la 1om1a en 2e#ie/
Ima.en @/( i2ta2 I2omt#ica e la 1om1a en 2e#ie/
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BOMBAS EN PARALELO
Ima.en &%/( i2ta >#ontal e la 1om1a en 0a#alelo/
Ima.en &&/( i2ta2 late#ale2 e la 1om1a en 0a#alelo/
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Ima.en &$/( i2ta2 I2omt#ica e la 1om1a en 0a#alelo/ BOMBA NORMAL
Ima.en &6/( i2ta >#ontal e la 1om1a no#mal/
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Ima.en &4/( i2ta2 late#ale2 e la 1om1a no#mal/
Ima.en &'/( i2ta2 i2omt#ica e la 1om1a no#mal/
Reali:amo2 el Ecel !"e #eali:a#an lo2 clc"lo2 e n"e2t#a 1om1a*
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BOMBA EN SERIE
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CONCLUSIONES •
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*espu's de !nalizar el presente traba#o se :a notado la importancia que tienen las bombas para el buen desarrollo de las actividades industriales, tambi'n la relevancia que tienen en la tecnoloía mec"nica$ 6ste traba#o es realmente importante para nuestro desarrollo profesional ya que cuenta con conceptos importantes y vitales para poder desempe5ar un buen servicio como t'cnicos$ %uando traba#amos con bombas en serie el caudal es el mismo por ello se puede vencer la altura neta, en el caso de bomba en serie la suma de los caudales que pasa por cada bomba es el total, siempre y cuando las bombas sean las mismas y por lo tanto se puede vencer caudal$ 6n conclusi&n usando el prorama 6/cel nos ayuda en cuanto al c"lculo y las r"!cas de c&mo traba#a nuestro sistema, y conociendo los par"metros m"s importantes que debemos tener en cuenta$ 6l softare .olidKorLs es una :erramienta potente que ayuda al dibu#o, modelado y a la simulaci&n de diversos sistemas que pueden ser utilizados dentro de la industria de la que seremos parte, podemos con!urar entornos virtuales del mundo real para probar los dise5os de los productos antes de fabricarlos, realizar pruebas con una amplia variedad de par"metros durante el proceso de dise5o$ 6l softare .olidKorLs sirvi& de apoyo para el dise5o de componentes, en este caso, el estudio de los diferentes tipos de distribuci&n yFo funcionamiento de las bombas, de esta manera entender como realiza su traba#o, visualizar tambi'n la mayoría de partes que conforman el ciclo de funcionamiento en el traslado de un (uido$