SISTEMAS DE BOMBEO

SISTEMAS DE BOMBEO

DEFINICIÓN DE SISTEMAS DE BOMBEO

Un sistema de bombeo consiste en un conjunto de elementos que permiten el transporte a través de tuberías y el almacenamiento temporal de los fluidos, de forma que se cumpla n las especificaciones de caudal y presión necesarias en los diferentes sistemas y procesos. Esta se limita al estudio del transporte de fluidos newtonianos incompresibles, y más concretamente de líquidos.

ELEMENTOS TÍPICOS En un sistema típico, además de las tuberías que enlazan los puntos de origen y destino, son necesarios otros elementos. Algunos de ellos proporcionan la energía necesariapara el transporte: bombas, lugares de almacenamiento y depósitos. Otros son elementos deregulación y control: válvulas y equipos de medida.

PROBLEMAS DE DISEÑO Y OPERACIÓN La especificación básica que debe satisfacer un sistema de bombeo es el transporte de un caudal de un determinado fluido de un lugar a otro. Además, suele ser necesario que elfluido llegue al lugar de destino con una cierta presión, y que el sistema permita un rango devariación tanto del caudal como de la presión. El diseño de un sistema de bombeo consiste en el cálculo y/o selección de las tuberías,bombas, etc, que permitan cumplir las especificaciones de la forma más económica posible. De todas formas, aunque el dinero suele ser una parte muy importante al final de un diseño

ECUACIONES BÁSICAS La resolución

para el calculo del el sistema de bombeo es través de las ecuaciones de continuidad, cantidad de movimiento y energía. Estas ecuaciones se obtienen de aplicar la concepción Euleriana a la ley de conservación de masa, a la segunda ley de Newton y a la primera ley de Termodinámica, respectivamente. ECUACIÓN DE CONTINUIDAD

Esta ecuación se utiliza a menudo en su forma integral, aplicada a un volumen de control delimitado por una superficie de control:

Esta forma de aplicar la ecuación permite rápidas simplificaciones. Una de ellas consiste en considerar que la velocidad es uniforme en algunas partes de la superficie de Control .En el caso de flu jo en conductos, muchas veces se puede aceptar que el flu jo es

ECUACIÓN DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO Siguiendo los mismos razonamientos que en el caso anterior, la ecuación de cantidad de movimiento en forma diferencial resulta ser:

Donde T representa el tensor de tensiones y    las fuerzas exteriores. ECUACIÓN DE LA ENERGÍA La

ecuación de la energía en forma diferencial toma la forma siguiente:

en la que (e) es la energía interna , q el vector flu jo de calor y V  la función de disipación.

CAVITACIÓN

La cavitación constituye

un fenómeno importante en la selección y operación de bombas, válvulas y otros equipos de control. Puede provocar un mal funcionamiento de la instalación y el deterioro de los elementos mecánicos, dando lugar a costosas reparaciones Básicamente, la cavitación se produce cuando en algún punto la presión del fluido por deba jo de la presión de vapor, formándose entonces burbu jas de vapor por ebullición. Se ha comprobado que la presencia de gases disueltos y suciedad favorecen la aparición de estas burbu jas. Cuando estas burbu jas se ven afectadas por una presión superior, se vuelven inestables y colapsan violentamente. Esto provoca ruido, vibraciones y erosión. Una fuerte cavitación reduce el rendimiento de los equipos hidráulicos, pero incluso una cavitación en fase incipiente puede, con el tiempo, llegar a erosionar seriamente las superficies metálicas.

TRANSITORIOS Los

transitorios tienen lugar cuando se ponen en funcionamiento o paran las bombas de una instalación, al abrir y cerrar válvulas, en los procesos de llenado y vaciado de tuberías,etc. Es decir, siempre que se produce u na variación brusca en la velocidad del fluido.

SELECCIÓN DE BOMBAS SELECCIÓN A PARTIR DE LOS PARÁMETROS ADIMENSIONALES

Teóricamente la selección de bombas es un proceso similar al de defi nición de las dimensiones principales en el diseño. Se parte de la altura de elevación, el caudal y el NPSH Con el caudal y el NPSH se define el diámetro de entrada y la velocidad de giro, que debe estar limitada a valores prácticos: los posibles motores a emplear. Una vez hecho esto, y dependiendo de la velocidad específica, se elige un tipo de máquina axial, mixta o radial. Para ese tipo de máquina se busca el diámetro específico con el me jor rendimiento (teórico) posible y ya se tiene así definido el tamaño En este proceso influye también el número de etapas o, en el caso de bombas radiales, el haber elegido una bomba con doble entrada, pues cambia la velocidad específica.

FLUJO LAMINAR Y FLUJO TURBULENTO El esfuerzo cortante tiene una dependencia fundamental del tipo de flu jo: laminar o turbulento. En el caso de flu jo laminar el factor dominante es la viscosidad. Las diferentes capas del fluido discurren sin mezclarse, ordenadamente. En el flu jo turbulento, la fluctuación tridimensional de la velocidad de las partículas, es decir, la turbulencia, origina un fuerte intercambio de masa, cantidad de movimiento y energía en el fluido, lo que da unas características especiales a este tipo de flu jo. El número de Reynolds es un parámetro adimensional que expresa la relación entre las fuerzas viscosas y las de inercia:

DETERMINACIÓN DE LA TUBERÍA

En este apartado se exponen algunas consideraciones acerca de cómo seleccionar una tubería para una instalación determinada. Los parámetros fundamentales son el material, el diámetro y el espesor. Como suele suceder, la elección debe basarse en consideraciones económicas. SELECCIÓN DEL DIÁMETROS

A la hora de decidir qué diámetro de tubería se va a utilizar, es fu ndamental procurar ceñirse a diámetros normalizados. Incluso es muy conveniente tener en cuenta las disponibilidades de los proveedores habituales, porque si se e ncargan 16.23m de tubería de 154.2mm de diámetro, pueden responderle preguntando si se prefiere en verde fosforito o en rosa fucsia