CAVITACIONNPSH REQUERIDO NPSH DISPONIBLE

CAVITACIN

No se puede enfatizar suficiente la importancia de mantener la bomba dentro de sus limites de presion de succin

TENGA EN MENTE QUE...

En gran parte, los problemas de bombas centrifugas son causados por deficiencias en las condiciones de succin!

NPSH Net Positive Suction Head Termino que se usa para cuantificar la presion necesaria en la succin de la bomba que garantize un funcionamiento adecuado En aplicaciones autocebantes es necesario considerar la cantidad de aire que la bomba tiene que evacuar

Un buen diseo permite un valor alto de NPSHA Los factores que afectan el NPSH disponible son:

La presion actuando sobre la superficie del liquido La carga estatica columna de agua Las perdidas por friccion en la tuberia de succion La velocidad del liquido en la succion La presion de vapor del liquido Estos factores constituyen las condiciones dinamicas de succion y necesitan ser cuidadosamente consideradas antes de hacer la seleccion final de la bomba

Un buen diseo permite un valor alto de NPSHA

NPSHA (disponible) Tiene que ser mucho mayor que el NPSHR (requerido) por la bomba para prevenir:

Mal comportamiento de la bombaVibracin excesiva Operacin ruidosa Fallo prematuro de los componentes

Presin actuando en la superficie del liquido La empuja Hacia la bomba

Presin atmosfrica Tanque Presurizado Tanque en Vaco La presin en l liquido es un importante contribuyente del NPSHA de un sistema

La Presin deVapor del Liquido tiene que ser cuidadosamente considerada para garantizar el funcionamiento correcto de la bomba

La presin de Vapor a una temperatura determinada indica el valor entre el estado liquido y gaseoso La presin de Vapor tipicamente varia con la temperatura La presin en la succin nunca debe bajar mas alla de la presin de vapor del liquido

Un liquido con una presin de vapor de 8 psi @ 100 F requiere al menos 8 psi de presin actuando sobre el liquido para conservar su estado La presin en un sistema de manejo de liquidos debe ser igual o mayor a la presin deVapor del Liquido a travez del sistema.Sin suficiente presin el liquido pasa a estado gaseoso y se dice que la bomba entra en cavitacion.

El agua ebulle a differentes temperaturas dependiendo de: La presion Atmosferica Aire u otros gases disueltos Las soluciones tienden a tener presiones de vapor mas altas que el liquido puro

Ejemplo: El aceite disuelve hasta un 10% de aire porvolumen mientras que en la gasolina este valor puede llegar hasta un 20% (A presion atmosferica). Mas tarde en la succion de la bomba se formaran burbujas que mas tarde produciran implosiones dainas.

NPSHA = Hpa - Hvp +- HZ - Hvh - HFHpa = La presion atmosferica / u artificial sobre el liquidoHvp = La Presin de Vapor del Liquido HZ = La elevacin estatica por encima del ojo del impulsor

Donde:

Hvh = Las perdidas de carga por velocidad(El tipo de succion es determinante de estas) HF = Las perdidas por friccin de la tubera de succin

Un buen diseo permite un valor alto de NPSHA Los factores que afectan el NPSH disponible son:

La presion actuando sobre la superficie del liquido La carga estatica columna de agua Las perdidas por friccion en la tuberia de succion La velocidad del liquido en la succion La presion de vapor del liquido Estos factores constituyen las condiciones dinamicas de succion y necesitan ser cuidadosamente consideradas antes de hacer la seleccion final de la bomba

CAVITACION

CAVITACIONFRENTE ALABES PARTE TRASERA

IMPLOSION BURBUJAS

IMPLOSION BURBUJAS

ENTRADA

SALIDA

DESARROLLO DE LA PRESION EN UN IMPULSOR

CURVA BOMBA CAVITANDO

CAVITACION

PARAMETROS PARA EL CALCULO DEL NPSH DISPONIBLE

NPSH REQUERIDO SIN Y CON AIRE/GAS

Presin de Vapor Un lquido hierve cuando su presin de vapor es igual a la presin que lo rodea. La presin de vapor es causada por un equilibrio entre las molculas del fluido en el estado gaseoso y las molculas del fluido en el estado lquido.# de molculasfluido al gas = # de molculasgas al fluido

Por ejemplo, a 150F, la presin de vapor del agua es de 3.7 psia. A 180F, la presin de vapor es de 7.5 psia.

Las bombas pueden bombear solamente lquidos, no vapores. La operacin satisfactoria de una bomba requiere que la vaporizacin del lquido que es bombeado no ocurra bajo ninguna condicin de operacin. 1 pie3 de agua a temperatura ambiental se convierte en 1700 pies3 de vapor. Si se quiere bombear un fluido efectivamente, se debe mantener siempre en forma lquida. La vaporizacin comienza cuando la presin del vapor del lquido es igual a la presin de succin o la Altura (cabeza) total de succin. Hs = hvp

Altura Neta De Succin Positiva (NPSH)

NPSH Cualquier disminucin en la presin de succin o aumento en la temperatura de operacin puede inducir la vaporizacin. As que, la bomba necesita tener siempre una cantidad de cabeza total de succin suficiente para impedir la vaporizacin. Aqu es donde entra el concepto de NPSHr. NPSHr se define como la cabeza neta de succin positiva requerida. Son valores que publica el fabricante de bombas en forma de curva para el rango de capacidad de la bomba que indican el valor mnimo de cabeza total de succin donde vaporizacin del lquido comienza.

NPSH El NPSHr es obtenido por el fabricante de la bomba probando la bomba a diferentes flujos de agua. Cuando las primeras seales de vaporizacin ocurren, se apunta la presin de succin y se convierte a cabeza. Esta cabeza es el nmero principal publicado en la curva caracterstica de la bomba, bajo la curva denominada NPSH Req.Una manera sencilla de entender el NPSHr es llamarlo la presin de succin mnima necesaria para mantener el fludo bombeado en su forma lquida

ZONA DE CAVITACION

ENSAYO VISUALIZACION

Curva del NPSHrB.H.P.T.D.H. (ft) 9" Impulsor 120 100 80 60 40 20 10 0 20 0 100 8.5 " Impulsor

3500 R.P.M.

NPSH 30 25 20 15

Req NPSH b.h.p = 1. . r g . p .@s

10 0

200

300

400

500

600

Capacidad (gpm)

NPSH REQUERIDO

Altura Neta de Succin Positiva Disponible (NPSHa) NPSHa es funcin del sistema en el cual la bomba funciona, en comparacin con NPSHr, que es funcin del diseo de la bomba. NPSHa es el exceso de presin que el lquido tiene sobre su presin de vapor al llegar a la succin de la bomba, para asegurar que la bomba seleccionada no entre al proceso de cavitacin.. NPSHa = Hs - hvps NPSHa debe ser ms grande que NPSHr para que la bomba opere apropiadamente. Es prctica normal tener por lo menos de 2 a 3 pies adicionales de NPSHa en la succin para evitar problemas.

EjercicioUsted tiene una bomba que est tratando de bombear 300 gpm de agua a una temperatura de 110 grados F. La presin de succin de la bomba indica 3 psig. Es el NPSHa mayor que el NPSHr? Llegar a cavitar la bomba? Frmula: h=p*2.31/SG SG del agua = 1.0 NPSHa = Hs hvp hvp del agua a 110F = 2.94 piesB.H.P.T.D.H. (ft) 9" Impulsor 120 100 80

3500 R.P.M.

8.5 " Impulsor

NPSH 30 25 20

60

15 10 0

40 20

Req NPSH

20 10 0

b.h.p

. . gr. = 1 . @ sp

0

100

200

300

400

500

600

Capacidad (gpm)

SolucinUsted tiene una bomba que est tratando de bombear 300 gpm de agua a una temperatura de 110 grados F. La presin de succin de la bomba indica 3 psig. Es el NPSHa mayor que el NPSHr? Llegar a cavitar la bomba? Frmula: h=p*2.31/SG 3500 R.P.M. SG del agua = 1.0 NPSHa = Hs hvp hvp del agua a 110F = 2.94 piesB.H.P.T.D.H. (ft) 9" Impeller 120 100 80 8.5 " Impeller NPSH 30 25 20 60 15 10 0 40

NPSH b.h.p0 100

Req

x

Respuesta: Hs = 2.31*3/1 = 6.93 pies NPSHa = 6.93-2.94= 3.99 pies El NPSHr a 300 gpm es alrededor de 10 pies, por lo tanto cavitacin ocurrir.

20 10 0

20

. . gr. = 1 . @ sp

200

300

400

500

600

Capacity (gpm)

EjercicioUsted est teniendo problemas con el desempeo de una bomba que est bombeando agua y quiere determinar si es un problema mecnico o si la bomba est cavitando. Determine si el NPSHa es suficiente para impedir la cavitacin. El flujo actual es de 500 gpm, la presin de succin es de 15 psig, y la temperatura es de 80F.B.H.P.T.D.H. (ft) 9" Impulsor 120 100 8.5 " Impulsor

3500 R.P.M.

NPSH 30 25 20 15

Frmula: h=p*2.31/SG SG del agua = 1.0 NPSHa = Hs hvp hvp del agua a 80F = 1.17 pies

80 60 40 20 10 0 20 0 100

Req NPSH b.h.p . . gr. = 1 . @ sp

10 0

200

300

400

500

600

Capacidad (gpm)

Ejercicio: SolucinUsted est teniendo problemas con el desempeo de una bomba que est bombeando agua y quiere determinar si es un problema mecnico o si la bomba est cavitando. Determine si el NPSHa es suficiente para impedir la cavitacin. El flujo actual es de 500 gpm, la presin de succin es de 15 psig, y la temperatura es de 80F.Frmula: h=p*2.31/SG SG del agua = 1.0 NPSHa = Hs hvp hvp del agua a 80F = 1.17 pies Respuesta: Hs = Psuccin*2.31/SG = 15*2.31/1 Hs = 34.65 pies NPSHa = 34.65 1.17 = 30.05 pies El NPSHr a 500 gpm es alrededor de 23 pies, por lo tanto cavitacin no ocurrir.B.H.P.T.D.H. (ft) 9" Impeller 120 100 80 60 40 20 10 0 20 0 100 8.5 " Impeller

3500 R.P.M.

NPSH 30 25 20 15 10 0

xNPSH b.h.p Req

. . gr. = 1 . @ sp

200

300

400

500

600

Capacity (gpm)

MARGENES DE SEGURIDAD PARA NPSH

NPSH DISPONIBLE

SELECCIN NPSH REQUERIDABOMBAS DE SIMPLE Y DOBLE SUCCION CON BASE EN LA VELOC. ESP. DE SUCCION

CALCULOS NPSH

Velocidad Especfica de succinMss. = RPM x GPM .5 ANPAR .75ANPAR = ANPA requerido, en pies. ; Gpm= Caudal de eficiencia mx.(La mitad p/ impulsores de doble succin))

Es un nmero ndice que indica la caracterstica de succin de un impulsor determinado. Se usa para comparar caractersticas de succin de distintos diseos, o evaluar la evolucin del ANPAR con distintas velocidades. Para elevados valores de Nss, el impulsor tiene menor capacidad de trabajar alejado del PME, por recirculacin en el ojo y por cavitacin hidrodinmica.

VELOCIDAD ESPECIFICA DE SUCCION

CAVITACION

CAVITACION - IMPLOSION

IMPLOSION DE UNA BURBUJA

Microjetting High Speed Photograph Microjet has formed Vapor bubble is in the process of imploding towards the nearby hard surface Shockwaves generated by microjetting can be up to 145,000,000 psi This pressure vastly exceeds the compressive strength of any metal alloy

CAVITACIONDISTRIBUCION BURBUJAS Y PERDIDA DE PESO POR UNIDAD DE TIEMPO EN FUNCION DEL COEF. DE CAVITACION A ALTURA CTE

CAVITACION INGRESO IMPULSOR

NPSH DISPONIBLE

PLANO REFERENCIA PARA NPSH

NPSH Margin for Centrifugal and Vertical Pumps - HI 9.6.1 NPSH Margin = NPSHA - NPSHR NPSH Ratio = NPSHA/NPSHR Up to 2.5 times NPSHR to achieve 100% pump differential head

Ratio of 2 to 20 to eliminate incipient cavitation Inducers are beyond the scope of HI 9.6.1

Suction Energy Suction Energy Increases Due To: Suction Nozzle Size Pump Operating Speed Suction Specific Speed Fluid Specific Gravity

RELACION NPSHA / NPSHR

CAVITACION PITTING

CAVITACION AGUJEROS

IMPULSOR DAADO POR CAVITACIN

MEJORA NPSH - INDUCTORINDUCTORES

Inducer Performance"SHARP" BREAKDOWN

PUMP OR INDUCER HEAD RISE

100% 97%

1% SUPPRESSION 3% PUMP SUPPRESSION

"GENTLE" BREAKDOWN

NPSH

Adequate NPSH A

Inducer Effect

A : Pump Suction B : Inducer Inlet C : Impeller Inlet D : Diffuser Throat Inlet E : Pump Discharge

HeadP liquid Inducer Effect

P vap

A B C

D E

Distance

Operating Parameters

NPSHShowing operating range of normal Impeller

Best Efficiency Point

HMinimum safe flow

NPSH Required Max. flow

Operating Range

Q

Operating Parameters

NPSHShowing difference between the operating range of Impeller and Inducer

Inducer Operating Range Best Efficiency Point Minimum safe flow Max. flow

Impeller NPSH Required

H

Inducer NPSH Required

Q

Inducer Cavitation

April 28 - May 2nd 2003Sundyne Corporation

Sales Excellence Training Arvada, Colorado

Operating Parameters

Effect of Air/Gas in LiquidThis has two effects:1. Effects all centrifugal pumpsChokes Impeller eye with gas, causing progressive loss in pump head and flow

H0% Gas

3% Gas

2% Gas

1% Gas

Q

RECIRCULACION

VORTICE DE TAYLOR