FUNDAMENTO TEÓRICO bombas centrifugas

1. FUNDAMENTO TEÓRICO La Bomba Hidráulica es una turbomáquina que transforma la energía mecánica o eléctrica de un motor en movimiento de su rotor, para intercambiar momento de cantidad de movimiento con el fluido que opera. 3.1. Clasificación De Las Bombas: a. Según la dirección del flujo: bombas de flujo radial, axial y de flujo mixto. b. Según la posición del eje: bombas de eje horizontal, eje vertical y de eje inclinado. c. Según la presión engendrada: bombas de baja presión, media y alta presión. d. Según el número de flujos en la bomba: simple aspiración, doble aspiración y de dos flujo. e. Según el número de rodetes: de uno o varios escalonamientos.

Fig.1. Diversos tipos de impulsores de bomba 3.2. Funcionamiento De La Bomba 3.2.1. Ecuación De Elevación (Ecuación De Euler): Se define como el incremento de energía útil adquirido por unidad de peso del fluido a su paso por la bomba o también como la altura de una columna de líquido a elevar. Para la determinación de la altura de elevación debe prescindirse de las pérdidas en las tuberías de aspiración y descargas ya que estas pérdidas no dependen de la bomba. U 2C2u  U1C1u 2g Esta ecuación es válida tanto para líquidos y gases puesto que el volumen no aparece en ella; también indiferente del rodete.También; si no consideramos la viscosidad, la altura de elevación generada para una bomba determinada a cierta velocidad y capacidad permanece constante para cualquier fluido, de allí que es familiar hablar en metros de líquido (agua). 3.2.2. Altura Efectiva De Una Bomba Viene a ser la altura que imparte el rodete o la altura teórica (Hu) menos las pérdidas en el interior de la bomba. Hu 

H  Hu  Hperd .int . También la altura efectiva comunicada por la bomba al fluido:

  Ps  Pe Cs 2  Ce2  H  Zs  Ze   sg

Donde: Zs – Ze = altura geodésica.

2g

s = peso específico. 3.2.3. Perdidas En Las Bombas Clasificación: 1. Perdidas Internas: a. Pérdidas volumétricas: Originadas por fugas del líquido al exterior o fuera del rodete. b. Pérdidas hidráulicas: Las que pueden ser: - Por fricción en el rotor, que se elevan con la velocidad. - Por choque, en el punto de diseño es cero para luego incrementarse en forma parabólica. 2. Perdidas Externas: Pueden ser: - Pérdidas en cojinetes. - Rozamiento en empaquetaduras. - Reguladores y otros. 3.2.4. Efecto de las Pérdidas 3.2.4.1. Regulación Por Estrangulamiento: En este caso la velocidad de rotación (rpm) permanece constante, la regulación se hace mediante una válvula de estrangulamiento. Resultando el costo de instalación bajo pero el costo de operación es alto debido a las fuertes pérdidas en el elemento de regulación. Luego en la ecuación. Ps  Pe  0 , recipiente abiertos Cs 2  Ce2  0 , velocidades de nivel aproximadamente iguales 2g Por tanto: Hsistema  Hgeodésica  Hperdidas 2  L  Q Hsistema  Hgeodésica   f   K  2  D  2gA 3.2.5. Combinación De Bombas 1. Bombas En Serie: Es necesario alcanzar una mayor altura con igual caudal. QA  QB Hab  HA  HB , (Teórico)

Curva características de bombas que operan en serie 2. Bombas En Paralelo: Se hace necesario un mayor caudal a igual altura. HA  HB Qab  QA  QB , (Teórico)

Curva características de bombas que operan en paralelo 3.2.6. NPSH El NPSH o cantidad de energía disponible en la boquilla de succión de la bomba es la presión atmosférica menos la suma de la elevación de la succión y la presión de vapor de agua (punto de ebullición). NPSH Disponible: Es una característica del sistema en el que trabaja la bomba centrífuga, representa la diferencia entre la carga de succión absoluta existente y la presión de vapor a la temperatura dominante. NPSH Requerida: Es una función del diseño de la bomba, representa el margen mínimo requerido entre la carga de succión y la presión de vapor a una capacidad determinada, en este caso intervienen muchos factores, área de succión del impulsor, forma y número de álabes, forma de los conductos de succión, etc. Existe una marcada tendencia a indicar la limitación de la capacidad – succión en todas las bombas centrífugas en forma de NSPH – capacidad.. Cavitación  Fenómeno de máquinas que trabajan con líquidos.

 

En caso de gases se presentan ondas de choque, los ventiladores sufren leves efectos de choque que hacen vibrar el motor. En los compresores los choques son más fuertes, esas ondas incrementan los golpes de ariete.

La cavitación en las bombas (y en turbinas) produce dos efectos perjudiciales: disminución del rendimiento y erosión; la cavitación en las bombas está íntimamente relacionados. a. Con el tipo de bomba: En general el peligro de cavitación es tanto mayor cuanto mayor es el número específico de revoluciones. b. Con la instalación de la bomba: La altura de succión de la bomba debe ser escogida cuidadosamente. c. Con las condiciones de servicio: El caudal de la bomba nunca debe exceder el máximo permisible para evitar cavitación. Presión De Vapor: Es la presión a una determinada temperatura a la que si se agrega calor, el líquido se vaporiza o viceversa, cuando se quita calor se condensa. Cuando la presión es baja la temperatura de saturación es también baja, si nosotros obtenemos en una bomba una baja precisión producto de una alta depresión podemos alcanzar la presión de saturación a la temperatura de bombeo del fluido; por la que el agua se evapora y ocurre la cavitación. Las condiciones de cavitación se incrementan cuando:  La temperatura de bombeo crece.  La presión atmosférica es baja. Curvas De Fricción De Sistemas De Tuberías Por conceptos básicos de pérdidas secundarias en ductos: L v2 ; con: Q  A  V hf  f  D 2g

hf  K  Q 2 ; con: K  cte Luego afirmamos que la pérdida por fricción de un sistema de tuberías, válvulas y accesorios varía como una función cuadrática de la capacidad de flujo a través del sistema. “La bomba se diseña con un exceso de carga ya que no se conoce con precisión el envejecimiento del circuito de tuberías”. Podemos comprobar que la altura de elevación como aquella contra la cual debe operar la bomba:  Carga estática.  Diferencia de presión que existe en el líquido.  Carga de fricción.  Pérdida en la entrada y salida.  Elevación correspondiente a la velocidad. Relaciones Matemáticas De Carga, Capacidad, Eficiencia Y Potencia

Potencia Útil De La Bomba: Es el peso de líquido bombeado en un periodo de tiempo, multiplicado por la carga desarrollada por la bomba. Pu  QH Potencia Requerida Para Mover La Bomba: Es la potencia al eje: QH Pr   Relaciones Características Entre Dos O Mas Bombas Que Tengan Diferente Diámetro 3

Q1  N1   D1    ; Q 2  N 2   D 2  2

2

H 1  N1   D1    ; H 2  N 2   D 2  P1  N1   D1    P 2  N 2   D 2 

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