���

CLASIFICACION DE LAS BOMBAS.

1. De acuerdo a la aplicación.: No nos dice nada del aspecto técnico.

1.1. Bombas de Aguas Negras

1.2. Bombas de Gasolina

1.3. Bombas para productos químicos

2. De acuerdo a la forma de cómo se transfiere la energía al fluido

2.1. B.D.P (Bombas de Desplazamiento Positivo).son utilizadas para fluidos

viscosos.

2.1.1. Bombas de Movimiento alternativo. El suministro de caudal es

bastante intermitente.

2.1.1.1. De diafragma

2.1.1.2. De Pistón.

2.1.2. Bombas Rotatorias.

2.1.2.1. Engranaje

2.1.2.1.1. Externo

2.1.2.1.2. Interno

2.1.2.2. Tornillo

2.1.2.3. Paleta

2.2. B.P.D Bombas de Presión Dinámica.

2.2.1. Radial

2.2.2. Mixto

2.2.3. Axial

En las bombas de movimiento alternativo se observa que el suministro de

caudal es bastante intermitente, salvo en la de tipo pistón, que cuando son mas de

un pistón, el flujo lo vemos de una forma bastante continua, esta bomba con mas

de un pistón, son hechas con dúplex (2 cilindros) o triplex (tres cilindros), de tal

manera que cuando un cilindro esta entregando fluido el otro esta cargando y eso

logra regularizar mas el caudal que se esta entregando.

Las bombas rotatorias, sin dejar de ser una bomba de desplazamiento positivo,

proporcionan un caudal mas continuo, que el que proporciona una bomba de

Centrifugas

���

movimiento alternativo, no tan continuo como lo han de hacer las bombas de

presión dinámica (dentro de las cuales están las bombas centrifuga).

Velocidad Específica: es un instrumento que nos caracteriza el tipo de bomba en

función de los tres parámetros que rigen su selección.

Ns= � ∗�� ����

��

Parámetros.

Q= Caudal, el flujo que queremos

H= carga donde queremos llevar el fluido

N= R.P.M.

Si queremos una bomba de velocidad especifica baja nos vamos a la

ecuación, esta nos dice que la bomba debería de tener una carga grande y que

debemos de estar manipulando un caudal pequeño.

La velocidad especifica (Ns) va creciendo en el orden que tenemos la

clasificación de las bombas, desde las bombas de movimiento alternativo, las

cuales son las bombas de mas baja velocidad especifica que van a levantar mas

presión, mas carga y van a manipular menos caudal, hasta las bombas de flujo

axial que es una bomba que se caracteriza por ser la más apta, para proyectos

que requieren manipular grandes caudales y cargas pequeñas con una velocidad

especifica muy alta.

Uso Típico de la Bomba de Flujo Axial: En sistema de riego, hay que trasladar

fluido desde embalse a otro que esta muy cerca y casi en horizontal) se manipula

cargas pequeñas) el flujo que traslada es muy grande, por lo tanto se están

manipulando grandes caudales.

���

Uso Típico de la Bomba de Flujo Radial y Mixto: cuando se quiere

manipular agua de un pozo perforado, donde el agua está localizada a 50, 60, 70,

80 o más de 100 mts por debajo del suelo, estamos en la presencia de un

proyecto en que se requiere manejar una carga grande y un caudal pequeño, ya

que al explotar un pozo nos da un caudal tan grande como el que nos daría una

captación superficial (un rio o un flujo que tendríamos que movilizar de un

embalse). Estas bombas son de velocidades específicas pequeñas en

comparación con la de flujo axial.

Una bomba que tiene una velocidad específica grande va a ser una bomba

que va a tener un NPSHrequerido grande, o sea tiende a cavitar mas, lo que

implica que los problemas de cavitación se crecentan a medida que utilizamos

bombas de presión dinámica, la bomba que tendría que cavitar más seria la

bomba d flujo axial.

¿Por qué no se utilizan graficas H vs Q ( girando a velocidad constante)

para simbolizar de desplazamiento positivo?.

No es práctico utilizar esta gráfica,

ya que el funcionamiento de las B.D.P.

estaría determinado en esta grafica por

rectas casi verticales, las cuales

dificultarían visualizar la variación del

caudal para una variación de carga

bastante grande.

En las bombas de desplazamiento positivo pueden tener grandes

variaciones de cargas con muy poca variación de caudal. En estas bombas es

imposible regular el caudal estrangulando en la descarga. Son aptas para cierto

tipo de aplicaciones, por ejemplo para lubricar un motor de combustión interna,

para accionar el sistema hidráulico de un montacargas.

VARIACION DE CAUDAL

VARIACION DE CARGA

���

��

��� ����

N2>N1

���

Las gráficas que por excelencia se utiliza para simbolizar el

comportamiento de la Bomba de Presión Dinámica, son graficas de carga “H” vs

caudal “Q”, girando a velocidad constante se puede observar que estas presentan

curvas casi planas.

Por el tipo de curva, se puede ver que con

una estrangulación en la descarga de una

Bomba de Presión Dinámica (Centrifuga).

Se puede conseguir una regulación del

caudal, no es lo ideal pero se consiguen

resultados satisfactorios.

¿Por qué cuando queremos lubricar un motor de combustión interna no podemos

utilizar una bomba centrifuga?

Cuando en las bombas centrifugas bajamos la velocidad de rotación, las

curvas de funcionamiento caen notablemente por lo tanto, si un motor de

combustión interna que tiene que estar bien lubricado, tanto en mínimo(funciona

entre las 3 y 400 RPM) como en una autopista ( funciona alrededor de las

5000RPM), al usa una bomba centrífuga es posible que en la presión que se

necesite para llevar el aceite a la parte mas alta del motor, al desacelerar el

motor, el motor se funda por lo menos en las partes altas .

¿Por qué la bomba para accionar el sistema hidráulico de un montacargas no

puede ser una bomba hidráulica?

La bomba para accionar el sistema hidráulico de un montacargas se mueve

con la aceleración que se le de al motor diesel o al motor de gasolina que está

moviendo al montacargas , de tal forma que si colocamos una bomba centrifuga, y

accionamos las paletas cargadas, si el operador se ve en la necesidad de

desacelerar el motor, existe la posibilidad de que la carga se caiga, no ofrece

��

��

���

���

N2>N1

���

seguridad, en cambio la B.D.P no importa la velocidad que vaya , va a levantar

presiones grandes , lo que va a hacer es manipular la carga mas lentamente.

Para levantar la carga con más rapidez basta aumentar la velocidad de la

bomba, aumentando la velocidad del motor.

Las bombas de desplazamiento positivo son utilizadas generalmente cuando

estamos trabajando por fluidos viscoso, cuya viscosidad supera a 3000 S.S.U.

En la selección de bomba se puede utilizar la gráfica 1 de la pag.1 de los

ábacos, es una gráfica de carga (altura en metros) vs caudal (litros por minutos),

en la cual esta localizado los campos de trabajo de acuerdo al tipo de bomba.

La B.D.P tiene una zona de trabajo en la parte superior izquierda, no esta

diciendo que estas bombas trabajan con cargas muy grandes y con caudal

pequeño.

Cuando el campo de trabajo cae en la zona de transacción entre las bombas

significa que cualquiera de las bombas se puede seleccionar, el parámetro

adecuado extra para escoger cual bomba utilizar o si debemos utilizar dos en

paralelo que cada una maneje la mitad del cual que maneje una sola bomba, es el

fenómeno de la cavitación, que va a influir en la colocación de la bomba. Esta

pauta se debe a la exigencia en la sección de los equipos de bombas, ya que

antes de la bomba no se le cede energía al fluido, la bomba le cede energía al

fluido y después de la bomba es que vamos a tener fluidos presurizados.

Antes de la bomba, cuando estamos bombeando, de recipientes abiertos a la

atmosfera, la pequeña bomba que nos lleva a nosotros el fluido desde, el tanque

de sección a la misma bomba, es la presión atmosférica.

Muchas veces se van a encontrar bombas que están girando 1750 y no 3500

RPM girando a 1150y no a 1750 RPM, esto se debe a que al bajar la velocidad de

los equipos se solventa el problema de la cavitación, es decir cuando se usa un

motor es para evitar el problema de la cavitación.

���

Según el aspecto económico: los motores lentos en la mayoría de los casos

resultan más costosos que los motores rápidos, la potencia (P�MN), es el

producto del par torsor por la velocidad de rotación, los costos de los motores

están ligados al par torsor. Podemos hablar de una misma potencia, con

velocidad grande o velocidad pequeña, pero en ese mismo orden, variando el par

torsor M

Parte motriz – a mayor par torsor menor velocidad, motor más costoso

_ a menor par torsor mayor velocidad de rotación abaratando los

costos del motor.

Parte bomba _ una bomba de velocidad lenta resulta de dimensiones mayores

que una bomba rápida. Ya que necesita mayor diámetro para

alcanzar la misma altura de mayor diámetro para alcanzar la misma

altura para manejar el mismo caudal por lo tanto es más costosa.

En conclusión, bajar la velocidad de rotación en un equipo de bombeo, desde el

punto de vista de costo de inversión esta incidiendo relativamente tanto en la

parte motriz como en la parte bomba, el motor sube de precio y la bomba se hace

más grande, de tal forma que la bomba también se encarece.

Siempre se va a tratar de hacer un acople directo de motor a bomba , los

fabricantes van a representar la curva de función nacimiento de las bombas a las

velocidades que corresponde a los motores de inducción con rotores jaula de

ardilla, en la pág. 129, se tiene una tabla con los motores mas comerciales.

CALCULO DE LA VELOCIDAD DEL MOTOR

N(PRM)=60�60/��º�� �����

�������� �� �������� ���������������

����� ���������� ���������

�� �

���

La velocidad teórica es mayor a la velocidad real esto es porque el inducido

está montado sobre rodamientos y estos introducen perdidas por fricción, y

retraso en el desplazamiento del campo magnético.

En las bombas centrifugas se sacrifica un poco de eficiencia por el hecho de

tener un motor en ciertos casos acorde con las revoluciones requeridas ya que es

preferible hacer un acople directo y no meterse con cargas de engranajes, frenos

multiplicadores, sistemas de poleas con correas etc. a diferencia de las bombas

de desplazamiento positivo, es usual utilizar cajas de engranaje, etc. Porque es la

única manera de regular el caudal, ya que seria un punto mas donde su

instalación puede fallar.

Métodos utilizados para la regulación de flujo de bombas de desplazamientos

positivos. En vista de que es imposible estrangular el flujo en la descarga para

controlarlo, en bombas de este tipo, existen diferentes métodos para conseguir el

control.�

a) Variando la velocidad de rotación del equipo

b) Variando el recorrido del elemento de bombeo

c) Desviando el flujo.

d) Estrangular en la sección de la bomba

a) VARIANDO LA VELOCIDAD DE ROTACIÓN DEL EQUIPO. Esta variación de

la velocidad de rotación del equipo se puede conseguir a través de cargas de

engranajes, sistemas de poleas con correas, trenes multiplicadores, etc.

Q

N(RPM)

H1 = 10 psi

H2 = 120 psi

POLEAS MULTIPLES

MULTIPLICADORAS

��

El comportamiento de esta bomba se puede representar en una gráfica Q vs N

(RPM) se puede visualizar mejor la variación de pequeños caudales a grandes

cargas y una Velocidad constante. Además estas graficas lleva incluido el rango

de viscosidad “µ” a la cual está trabajando, si el flujo es menos viscoso la

capacidad de carga que puede levantar es mayor, porque el peso especifico debe

reducirse y la capacidad de columna debe aumentar.

En el caso de una bomba centrifuga se da una curva de NPSHd en el caso de

una B.D.P. el fabricante de un motor determinado de NHSPr.

Al seleccionar bombas en un proyecto, se debe estar claro cual es el rango de

viscosidad que se va a manejar, es decir si se esta sujeto a una variación de

temperatura, se debe ver que la bomba tenga el comportamiento deseado para

vencer una carga definida, aun con esa variación de viscosidad que está siendo

producida por dicha variación.

¿Qué sucede si utilizamos una bomba centrifuga para manejar con una

viscosidad mayor a 300S.S.U?

.Se disminuye el caudal que se está manejando; aumenta la carga que la bomba

está manejando, ya que se maneja un fluido más viscoso, dentro de la bomba va

a tener perdida por fricción, que disminuye el rendimiento hidráulico y lo mas

catastrófico es que el rendimiento total de la bomba baja

¿Cuáles son los motivos por los cuales utilizaremos bombas centrifugas para

manejar fluidos viscosos y no bomba de desplazamiento positivo?

• Las bombas centrifugas están más generalizadas en el mercado

• Es mas económica y versátil para su reparación

• Hay más personal especializado para su reparación

• Hay facilidad para conseguir repuestos

��

Cuando el fluido es demasiado viscoso ya no hay remedio tendremos que utilizar

una bomba de desplazamiento positivo

b) VARIANDO EL RECORRIDO DEL ELEMENTO DE BOMBEO. Esto se

consigue por ejemplo en una bomba de diafragma (en esta bomba el elemento de

bombeo es el diafragma), esta variación del recorrido se consigue externamente

por medio de una leva o un tornillo de graduación, los cuales van a oprimir o dejar

libre el diafragma para que tenga un recorrido entre 0% y 100% respectivamente.

La mayoría de estas bombas tienen una paleta y un dial que dice 0% y 100 % el

cual es el recorrido del diafragma si se mueve la paleta a 0%, se esta alejando el

eje que tiene el diafragma del cigüeñal de la leva que lo está empujando, si está

oprimiendo el diafragma de una manera que no se va a mover cuando marca

100% se le permite al diafragma hacer el 100% de su recorrido. Esta es una

forma de regular el caudal con bastante exactitud en este tipo de bomba se puede

obtener variaciones de caudal a la misma presión de descarga con solo mover el

dial a 5%, 10%, 15% o 20 % etc .

El comportamiento de estas bombas se puede representar en una gráfica G.P.H

vs graduación de la carrera del diafragma, (pag.3 fig. 4 ábacos) donde vemos dos

rectas inclinadas que definen presiones en la descarga. Estas graficas

10 psi

120 psi

G.P

.H

20% 30% 40% 50% 60% 100%

����

Están hechas para una velocidad determinada (la de la pág. 3 para 46 carrera

por minutos) al cambiar la velocidad de la bomba también cambia la gráfica. Una

particularidad de esta grafica es que a pesar de existir una variación de presión en

la descarga bastante grande (de 10psi a 125 psi ), es perfectamente observable

en la escala vertical la variación de caudal, es decir, se visualiza bastante bien la

variación del caudal , aun por lo pequeña que ella sea.

c) DESVIANDO EL FLUJO. Ya sabemos que las B.D.P manejan caudales

pequeños y cargas grandes, al desviar el flujo se puede pensar que se esta

botando mucha energía, porque estamos presurizando el flujo que luego se va a

desviar a la sección. Pero al desviar el flujo estamos trabajando sobre el caudal,

que es el parámetro mas pequeño que hay en una B.D.P, y no sobre la presión,

que de hecho no se traduce en una perdida de potencia.

¿ Por que es preferible desviar el flujo en una bomba de este tipo, para regular el

caudal y no estrangular en su descarga?

Si estrangulamos en la descarga la presión subirá muchísimo, y esto se traduce

en botar potencia, ya que P�HQ, y al estrangular en la descarga significa

aumentar alguno de los dos factores (Q o H), por lo tanto crece la potencia, por lo

tanto es preferible desviar el fluido en una bomba de este tipo ya que repercute en

una disminución o un consumo de energía en exceso mucho menor que si

estrangularemos en la descarga como se hace con las bombas centrifugas.

d) ESTRANGULAR EN LA SECCIÓN DE LA BOMBA. Sabemos que si

tenemos un equipo de bombas centrifugas instalado y queremos regular, de su

flujo, nunca oiremos hablar de estrangular en la sección de la bomba, lo primero

que se hace es no colocar muchos accesorios del lado de la succión, ya que

estamos aumentando las perdidas por fricción en este tramo. Cuando queremos

dosificar por ejemplo combustible de un motor diesel o a una cámara de

combustión va a resultar ilógico sea cual sea el tipo de bomba a estrangular el

flujo en la descarga, ya que: 1º) estaríamos botando potencia, 2º) podemos

producir un calentamiento en el compuesto por el aumento de la presión, que

����

provocaría una auto inflamación, cuando estamos dosificando el combustible en

un motor de combustión interna estamos dosificando en cantidades y en

movimiento exacto para que se produzca la expansión en ese motor diesel, 3º

antes de que el cigüeñal llegue a colocar el pistón en su punto muerto superior en

la carrera de compresión cuando las válvulas están cerradas en motores de

combustión interna, al final ya cuando el pesto va llegando arriba, es cuando

debemos dosificar el combustible, con una presión bastante grande, porque va a

encender por compresión y no porque haya una chispa. Por esto es imposible que

nosotros estemos regulando el caudal estrangulado en la descarga porque lo que

estamos produciendo es un recalentamiento del fluido.

Ventajas que produce estrangular en la sección de la bomba:

1º) el ahorro de potencia se disminuye el consumo de esta.

2º) elimina la elevación de la temperatura del fluido que se esta regulando o

dosificando.

Desventajas:

Nosotros al estrangular en la succión, lo que se consigue es aumentar las

pérdidas por fricción (hfs) en el tramo de la succión, por lo que podemos inducir la

cavitación del equipo, esto obliga a colocar suficiente disponibilidad (NPSH

disponible) para que nos permita que la bomba no cavite.

¿Cómo se consigue este aumento de disponibilidad, para evitar la cavitación?

Dada la ecuación de disponibilidad:

NPSHdisp = �����

� � �� � ∑���

����

Dónde:

Pf = presión absoluta sobre el fluido en la Succión.

Pv = presión de vapor a la temperatura de bombeo.

�= peso específico del fluido manejado en función de la temperatura

Hs: colocación relativa del tanque de la bomba al fondo.

hfs: perdidas en el tramo d succión.

+hs

-hs

Pf

Pv

CUANDO SE ESTRANGULA EN LA SUCCIONAUMENTAMOS LAS PERDIDAS HFS, PUDIENDOPROVOCAR CAVITACION YA QUE hfsDISMINUYE LA DISPONIBILIDAD

CARGA DE SUCCION

ALTURA DE SUCCION

����

Para aumentar la disponibilidad NPSHdisp., ya que es disminuida por el aumento

de pérdidas en la succión hfs, debemos aumentar algunos de los parámetros Pf

y/o hs. Por lo tanto cuando utilizamos este último método de regulación, el

recipiente debe estar por encima de la bomba, para aumentar la disponibilidad. En

el caso de que no lo este, entonces se usa una bomba de diafragma auxiliar a la

bomba principal para dosificar el fluido y colocarlo en la bomba aumentado de

presión, y así solventar el problema causado por el estrangulamiento de la

succión.

Ejemplo práctico de este método: un ejemplo es: “las bombas que dosifica el

combustible en los motores diesel”. En los motores de gasolina, la gasolina pasa

por una bombita al carburador y en este se hace la mezcla de aire con el

combustible para luego levarlo a la válvula de admisión del pistón. En los motores

diesel, la mezcla se hace en el pistón mismo, la válvula de admisión no recibe una

mezcal que viene del carburador, ya que estos motores no tienen carburador , lo

que recibe es aire, y cuando este aire está a presión al final de la carrera del

pistón es que se dosifica el combustible, la presión que levanta el pistón es de

1000 lbs, por lo tanto es imposible que se utilice una bomba. Centrifugas para

dosificar, ya que esta maneja grandes caudales y pequeñas presiones. La bomba

utilizada es una bomba de desplazamiento positivo de tipo pistón. Las cuales

tienen las características de trabajar con presiones grandes y pequeños caudales,

la dosificación exacta o regulación que se necesita para la mezcla se consigue

estrangulando en la sección.

La bomba de desplazamiento pasivo de movimiento alternativo tipo pistón que se

utiliza para la dosificación del combustible, es una bomba diesel, cuyo elemento

de bombeo lo podemos observar en la pag.4 fig.6 (ábacos). Este elemento consta

de un émbolo el cual siempre va a tener el mismo recorrido radial, el siempre se

va a mover desde un punto muerto superior a un punto muerto inferior, que es la

carrera que le da el árbol de leva; por lo tanto no podemos regular el caudal

utilizando el segundo método que es variando el recorrido del elemento de

bombeo, ya que si trancamos el recorrido, se nos va a partir el árbol de leva y por

����

lo tanto se nos puede partir la bomba. El método que se utilizara es la

estrangulación en la succión, el embolo tiene un corte helicoidal y es rotado

dentro del cilindro por medio de una cremallera que es accionada por el

acelerador, el enfrenta a la cumbrera de admisión y dependiendo de la posición

de este corte, se permitirá la entrada a la cámara superior del embolo, de mayor

o menor cantidad de combustible, este combustible luego pasa a través de un

conducto de alta presión a una tobera, que es la encargada de atomizarlo.

¿Qué esta pasando cuando un vehículo con motor diesell está produciendo humo

negro contaminante?

La tobera esta mala y esta dosificando el combustible a forma de gotas y no en

forma spray y por lo tanto no hay una buena combustión.

¿Qué condiciones necesita para calibrar una tobera cuando se repara un motor

diesel?

Para que el fluido entre al cilindro y para pulverizarlo, se necesitan presiones que

son mayores a los 100 lbs, para conseguir esto hay probadores de tabalca que

son a su ves bombas de embolo para probar la tobera que son de 1200 libras.

Parta que pueda llegar el fluido al elemento de bombeo con la presión que se

desea, es necesario que el tanque de combustible este por encima de la bomba, o

en tal caso que no lo este, contar con una bomba de diafragma auxiliar que

permita legar a la condición deseada.

¿En que caso en particular se estrangula el flujo en la sección de una bomba

centrifugada?

La bomba que se encarga de dosificar el combustible en la cámara de

combustión de los siclos Breyton (tobera a gas) es una bomba centrifugada que

se le regula el caudal estrangulado en la sección.

����

¿Que otro resultado satisfactorio se ha conseguido con los métodos utilizados

para la regulación de flujo en bombas de desplazamiento pasivo?

- Se utiliza bombas de diafragma para reemplazar el corazón en una

operación de corazón abierto, con estas bombas se construye una

exactitud en la dosificación de flujo

- Cuando se esta desinfectado agua con productos químicos, estos

procesos llevan concentraciones muy pequeñas (una parte por millón),

imposible regular este flujo con una bomba centrifuga, para esto se utiliza

B.D.P que utilizan algunos métodos de regulación.

Cavitación en las bombas de desplazamiento positivo

los datos que nos da una fabricante de una B.D.P son diferente a los que

nos dan de una bomba centrifugada, el de la B.D.P lo que nos da es un

valor N¨PSHR , el de la B.P.D, nos da es una curva de valores de NPSR en

un grafico HVQ.

el NPSHR va a ser función de caudal

que esta manejando la bomba, en la

medida que el caudal que estamos

manejando sea mayor la bomba va a

necesitar en succión, de una presión

absoluta mayor; ya que estamos tratando

fe forzar dentro de una bomba de

dimensiones constantes una cantidad de

fluido mayor, por lo tanto el NPSHR tiende

a crecer en la medida que sea mayor el

caudal que estamos manejando con la

misma bomba cuando estamos

trabajando a velocidad constante.

��

��

��

����

Esto es por el hecho de que tenemos que pasar mayor cantidad, de flujo por el

mismo rodete con la misma dimensión, y por lo tanto mayor será las perdidas, y

por esto necesitamos una carga mayor.

Cuando se trabaja con B.D.P el fabricante no nos da curva de NPSHR, si vemos

las graficas de la pag.8-c, se nota que estas están bastante en un valor de 10

pulg-hg, este valor es la presión mínima en la ecuación para que la bomba no

Cavite (se debe respetar).

Esta presión es una presión de vacio y se mide de la presión atmosférica hacia

abajo (la presión atmosférica al nivel del mar es de 30 pulg-hg); cuando se habla

de pulg-hg estamos blando de presión de vacio.

Cuando estamos ablando, basado en 10plg-hgm, es la lectura de un instrumento

colocado en la sección de esa bomba, tiene que marcar ese vacio.

Lec Vac � hs + �hfs

Para conseguir esa

lectura nosotros podemos

jugar con la colocación de

la bomba o con el

diámetro que debe tenerla

línea de sucesión.

Nota: el valor de pulg-hg dado, va a ser NPSHR, nos están diciendo que tan alto

podemos colocar la bomba, en función de diámetro de tubería que genera

���������� �

����������

������

hs

vacuometro

����

perdidas, si por ejemplo si por ejemplo queremos colocar la bomba más alta (hs

aumenta) tendremos que aumentar el diámetro de tubería para que el termino

�hfs disminuya y el NPSHR quede igual.

Generalmente el problema de la cavitación en B.D.P, cuando se están

manejando fluidos viscosos tienen poco interiores práctico, ya que cuando se

bombea aceite los tanques se construyen por arriba del piso y no subterráneos, lo

cual aleja la posibilidad por el tipo de aplicación que se le da a este tipo de

bomba; de que puedan cavitar; porque le estamos poniendo prácticamente,

siempre una carga en la sección, es decir, hs positiva.

Golpe de ariete en B.D.P: generalmente en las bombas de desplazamiento

positivo, se puede conseguir dos válvulas de alivio supresoras de golpe de ariete

incorporada a la estructura de la bomba. Cuando se trabaja con bomba centrifuga

no se va a conseguir válvula de alivio incorporado a su estructura, el ingeniero

toma la decisión si la válvula va o no va.

¿Cuando se produce el golpe de ariete?

El golpe de ariete se produce cuando ocurre el paro violento de la bomba o al

cierre o apertura de la válvula que colocadas en la línea de descarga pueden

alterar la velocidad del fluido.

El golpe de ariete se puede producir cuando se va la energía o cuando se tiene

una bomba de movimiento alternativo (eje. Bomba de pisto pág. 7-A), los cuales

tienen un movimiento muy fluctuante que produce picos de presión que pueden

sobrepasar las presiones que resisten los accesorios que están colocados en la

cercanía de la bomba; es decir, se cambia y se origina los frentes de ondas.

El incremento máximo de presión o carga (�h)

Que puede producir en esta circunstancia se puede evacuar por la siguiente

ecuación:

���

( Para agua Donde) �h(m.c.a)= �∗��

Este es el incremento de la presión máxima sobre la presión de trabajo.

V = velocidad de la onda de presión (m/seg). Al cambiar la velocidad del fluido, se

produce ondas que se transmiten con alta velocidad, hay como un choque entre

fluidos.

v= la velocidad del liquido en el momento en que se produce la falla (m/seg).

Puede ser la falla de energía eléctrica o el cierre de válvula.

g=la aceleración de la gravedad ( 9,81 m/seg2)

Calculo de la velocidad de la onda de presión (V)

K= relación ent6re el modulo de

elasticidad de el agua, al modulo

de elasticidad del material de la

tubería. (Adimensional)

si el material es mas fino mas fino

se refleja en la onda.

Para agua

K Material del tubo

0,01 Acero

0,0107 Hierro maleable

0,025 Hierro colado

0,088 Asbesto - cemento

!�����"���#�������

√���∗� �

���

R= relación ent6re el diámetro interno del tubo y el espesor de la pared del mismo

tubo.

Calcular la velocidad del líquido en el momento que se produce la falla (__v_)

Si se conoce el caudal que se esta manejando y se conoce el área del tubo, se

aplica la ecuación de la continuidad, para conocer la velocidad media v

(caudal/área tubo).

Ecuación de la continuidad:

V =Q/Ai

Lo que se produce por el hecho de abrir o serrar una válvula, apagar el equipo o

se vaya la energía eléctrica es un incremento de presión sobre la presión de

trabajo. Por ejemplo si se tiene en la descarga de la bomba 400 psi esta presión

se va a ver aumentada en un �h debido al hecho de irse la energía eléctrica y por

tal razón, la maquina va tender a disminuir su velocidad y va a cambiar la

velocidad del fluido, e incluso llega a devolverse la onda, produciendo un vay-ven,

que a su ves produce picos de presión.

¿Cuál es el interés de calcular �h?

Ver que presión se alcanza para ver si la tubería no resiste, �h se debe sumar a

la presión que marca de nuevo el equipo en funcionamiento, para ver si resiste la

presión que resiste el material de la tubería y accesorios.

En la práctica, ¿Cuándo se alcanza la máxima presión en un sistema de bombeo?

Cuando los sistemas del bombeo, se tienen en la descarga de la bomba una

válvula CHEK; al fallar la energía eléctrica, esta válvula va a tener un cierre

violento y va a impedir el paso del fluido en sentido contrario a como estaba

pasando anteriormente, provocando la máxima presión del sistema; que va a ser

����

la suma de la presión conocida del proyecto en la descarga (presión del trabajo),

mas el incremento máximo de presión “�h” provocado por el cierre.

¿Como se puede reducir el incremento de la presión?

Usando B.P.D que no utilicen válvulas CHEK en la descarga, estas permiten, la

fallar la energía eléctrica el paso del fluido en sentido contrario. Para poder

permitir este sentido, tenemos que tener los datos del fabricante de la bomba, es

decir, la zona de disipación de energía que es la que normalmente conocemos, la

gráfica H vs Q, y cómo se comporta como turbina cuando se esta girando en

sentido inverso, el fabricante, además de decir la velocidad máxima del sentido

inverso.

No todas, las bombas de envergadura poseen válvulas de rotación en la

descarga, estas se pueden instalar sin válvula, para permitir el giro en sentido

contrario hasta un cierto valor.

¿Qué tipo de válvula se puede colocar en la descarga, para controlar que no se

sobre pase, la velocidad máxima permitid a y solventar el golpe de ariete?

Las válvulas de cierre anular_, estas son actas para serrar las líneas de bombé o

trabajando, son de menos vibración, menos ruido. Los equipos de bombeo

suministrados para utilizar agua a los acueductos, se arrancan con la válvula de la

descarga cerrada y cuando se apagan, lo primero que hace es cerrar la válvula y

luego se paga el equipo, es decir, arrancan y se apagan con la válvula en la

descarga cerrada. Al accionarse el swich, la bomba no se para, pero comienza a

moverse el contra peso de la válvula y es que la válvula se esta cerrando con la

bomba encendida.

Este tipo de válvula se utiliza para solventar el problema de golpe de ariete

cuando se quiere hacer un cierre de la tubería y no se esta utilizando una válvula

de presión constante (CHEK). Las presiones que se pueden alcanzar son

presiones menos a la presión máxima alcanzada con una válvula CHEK.

����

Los fabricantes de tuberías y los fabricantes de accesorios para este fenómeno de

golpe de ariete, toleran que su productos puedan trabajar con 70% o un 80% de la

presión de falla, con la que se ensaya la tubería en le laboratorio ( la presión de

prueba es 3 veces la presión de trabajo ) estas tolerancias son basadas en la

condiciones que no son continuas sino muy esporádica s( falla de energía

eléctrica).

El contrapeso de las válvulas de cierre anular, cuando fallas la energía hace que

la válvula cierre en ¾ partes en forma violenta, y la cuarta parte que falta se hace

con ayuda de un magneto y una materia de corriente directa que accionan un

motor que trabaja con corriente directa cuando hay energía también trabaja con

corriente directa, el rectifica la corriente alterna.

Incremento de la presión máxima para cualquier otro fluido que no sea el agua.

�h(m.c.f)= �∗��

V (m/s) = � ������

∅��∗��

�

Donde.

K= modulo de elasticidad del fluido (kg/m2)

E= modulo de elasticidad del material de la tubería (kg/m2)

�= peso especifico del fluido (kg/m3)

Øi = diámetro interno del tubo

e= espesor de pared del tubo (m)

g= aceleración de gravedad (9,81cm/seg2)

����

Método para proteger tanto la bomba como estructura de su descarga contra el

golpe de ariete

A.) Válvulas supresoras de golpe de ariete: la válvula supresora de golpe

ariete, es un dispositivo que se va a colocar en derivación con el equipo de

bombeo, graduada a una presión que suele ser entre 5% y 10% superior a

la del régimen permanente.

Si la carga total que debe vencer el equipo es de 300 psi, la válvula

supresora de golpe de ariete, se debe graduar a 1,10 multiplicado por ese

valor, es decir, a 330 psi. Esta presión de apertura, a la que se gradúa la

válvula, tiene que estar por debajo de lo que soporta la tubería que se ha

seleccionado para descargar el equipo.

La VSGA va a actúa como un sensor graduado que la llegar a una cierta

presión (330 psi), va a abrir y a permitir que se alivie la tubería que esta

valvula de pie

300 PSI

VSGA

300*1.10= 330 PSI (TIENE QUE SER MENOR QUE LAPRESION QUE SOPORTA LA TUBERIA Y ACCESORIOS

PILOTO DEVALVULA

RECIRCULACION

PROCESO

Patm

����

suministrando flujo al proceso, estableciendo una recirculación hacia el

mismo recipiente de donde se está succionando (un ejemplo de esta

válvula la podemos observar en la pág. 15).la selección de esta válvula se

hace en selección del caudal que se quiere manejar, que va a definir su

tamaño y la presión a la que va ser sometida en la línea de descarga.

Generalmente antes de tomar la decisión de utilizar una válvula supresora

de golpe de arriate debemos tener presente que, los accesorios y las

tuberías pueden ser sometidas a presiones instantáneas que pueden ser el

80% de la presión de la falla.

B.) Cámara de aire: es utilizada en los sistemas para bombear aguas negras.

Consiste en co0nectar en la tubería de descarga una cámara de aire que

inyecta aire con ayuda de un compresor, con el fin de amortiguar la ola que

se origina por la sobrepresión ya que el aire es compresible (no se

obstruye).}

aire

Nivel

proceso

����

C.) Volante en los equipos de bombeo: es un método sofisticado que requiere

de todo un estudio. Al irse la energía eléctrica, este sistema va a aumentar

la inercia el par torsor de las partes en movimiento de la bomba y del

motor provocando que el equipo tarde mas tiempo en pararse.

Otro método utilizado para suprimir el golpe de ariete es utilizando CIENCIAS

DE EQUILIBRIO.

Rendimiento Total de las bombas

�t = �v * �h * �m

Rendimiento volumétrico (�v):

Se define en función de

caudal. La bomba está

manejando un caudal total

(QT) que es la suma de tres

flujos: el caudal neto (Qneto),

que va a ser el caudal

aprovechado, el caudal de

recirculación (QR), por muy

exacta que sea la construcción

de una bomba, siempre

existen holguras entre la parte

que se mueve (rodete) y la que

no lo hace (carcasa), la necesidad de que esta holgura exista, va a crear un

problema ya que por allí se escapa parte del caudal total, y por último el flujo que

se fuga por los prensaestopas de la bomba (Qp). Hay bombas que tienen un

sistema de sellos que es a base de prensaestopas ajustable, que se gradúan para

permitir el paso de cierta cantidad de agua, que lubrica y refrigera el eje que se

esta proyectando fuera de la bomba.

Qp

Qneto

Qr

Qt

����

Si se trata de eliminar el goteo o el paso de agua, apretando la prensa-estopa,

empieza a producir uno y se parte el eje. Hay sellos mecánicos que no permiten

el paso del flujo,( de acero-acero, grafito, cerámica). El sello se refrigera, pero no

permite el paso del agua. La ecuación de Q total será:

Qtotal = Qneto + Qr + Qp

Una bomba grande que necesita refrigeración podría utilizar parte del agua

que ya están manipulando para hacer a través de un intercambiador y que

vuelva a caer en la sección, salvo que, en algunas instalaciones grandes se

usan bombas pequeñas para suministrar el fluido que va a pasar a través de

un intercambiador situado en los cojinetes, el rendimiento volumétrico se mide

en la medida de, que aprovechamos y que es lo que estamos presurizando.

Rendimiento hidráulico (�h): este rendimiento es una relación de cargas:

�h = ����

dónde:

Hm = Carga Manométrica

Mt Carga Teórica

proceso

����

La carga manométrica es la carga verdaderamente trasmitida al fluido

manejado, puede ser leída con instrumentos de medición. Si lo colocamos a la

entrada y a la salida de la bomba podemos ver el incremento de presión que

de manera real nos está dando la bomba es lo que nos interesa

La carga Teórica es la que deberíamos obtener si no existiera perdidas dentro

de la bomba, es la que teóricamente estamos esperando en función de las

direcciones y velocidad del rodete, en función de las curvaturas de los alabes.

El rendimiento hidráulico es uno de los que mas va a pesar, tiene que ver con

el diseño del impulsor, este nos indica en función de la velocidad especifica y

el caudal que se esta manejando, si la bomba esta mal utilizada, es decir, el

rendimiento hidráulico va a tener una variación con un buen o mal diseño de la

bomba en si, los alabes, el ancho de los alabes, el material, la curvatura del

alabe. Es lo que realmente podemos mejorar.

Procedimiento mecánico (�m): se define en función de potencias

�m = ���� donde:

Ni = Potencia Interna

Nf = potencia al freno

La potencia al freno (Nf): es la potencia que tenemos que darle al motor que

nos va a mover el equipo, no solo va a mover la bomba, sino también los

rodamientos, es decir, va a ser la suma de lo que se aprovecha en la bomba

(potencia interna de la bomba) mas la potencia necesaria para vencer las

perdidas mecánicas.

Nf = Ni+Pm Ni= Nf –Pm Pm = Perdidas Mecánicas

����

La potencia interna (Ni): es la potencia que absorbería la bomba sino

existiera las perdidas mecánicas.

La eficiencia total o rendimiento total se puede definir también como una

relación de potencia:

�t = ����

Nh = Potencia Hidráulica

Nf = potencia al freno

La potencia hidráulica es potencia verdaderamente transmitida al fluido.

Nh = � * Qneto * Hm

El caudal neto es lo que verdaderamente se esta aprovechando del caudal

total, interesa que no es lo que va a llenar el tanque, y eso es el caudal neto.

No interesa lo que se esta perdiendo por fricción dentro de la bomba, lo que

interesa es cuanto incremento la bomba. Por lo tanto:

�t = �∗���∗ �

��

Nf= �∗�����∗

ή�

���

Como evaluar en el laboratorio el rendimiento total (Nt)?se evalúa con la

ayuda de la ecuación

�t = �∗���∗ �

�� Ensaya la bomba de la siguiente forma:

Se le acopla a la bomba el motor, y se pone a funcionar de un recipiente que

este en un siclo serrado. Se coloca instrumento de medición en la succión y en

la descarga, para ver el incremento de la presión que se esta obteniendo, y

así obtenemos la carga macro métrica. Para cada posición de la llave se

puede evaluar, (ya sea con una placa orificio o un rotámetro), el caudal que

esta pasando, lo que quiere decir que, para esa posición tenemos el caudal

neto. � está a una temperatura definida, si la prueba es muy larga, se puede

colocar intercambiadores de calo para tratar de mantener una trayectoria

constante y así � permanece constante. Faltaría conocer la potencial al freno.

NF, para conocerlo medimos la potencia que estamos tomando de la red, pero

no toda consume la bomba ya que el motor tiene una eficiencia, y los acoples

mecánicos entre la bomba también absorben cierta potencia, por lo tanto

podríamos hallar la potencia al freno donde:

Nf= Pot.red * �acople * �motor

La potencia tomada de la red (Pot red) la podemos medir con un voltímetro

y un amperímetro, se mide la intensidad en las tres fases con el amperímetro y

se promedia, se mide el voltaje entre las tres fases, y se promedia y se aplica:

P(w)red = V* I*√3 cos∅ donde

V= Voltage

I = amperaje, Ø = Factor de Servicio

���

Actualmente este método no se utiliza, ya que se usan acoples con sensores

que no dan, al registro digital del torque, velocidad (RPM) , y la potencia. Si lo

colocamos entre el motor y la bomba, se mide es la potencia que se le esta

dando a la bomba, ya que no estamos tomando en consideración lo que el

motor tomo de la red.

motor

bomba

RED

VALVULA

PLACAORIFICIO OROTAMETRO

DEPOSITO

Q

MANOMETRO

MANOMETRO

ACOPLE DESENSORES

Se puede calcular el rendimiento pera cada posición de la válvula y además

podemos determinar la cueva HvsQ, ya que al variar la válvula estamos

midiendo el consumo de potencia, de caudal y la carga de cada posición.

����

Potencia que consume los equipos de bombeo para cualquier fluido.

Nf (Hp) =

������ �∗���� ������∗ ���.�.��

��∗ή �

1Hp = 1,01 C.V = 76 kg*m/seg

Si es agua:

�= 1 kg/lts

Nf (Hp) =

���� ������∗ ���.�.����∗ή �

Nf (Hp) = ��������∗ ���.�.��

����∗ή �

Para hacer este tipo de prueba en el laboratorio, no es recomendable utilizar

un motor comercial, ya que al medirle la intensidad, esta no es reflejo de lo

que realmente están dando. Para poderlo utilizar hay que calibrarlo,

metiéndole un freno, que puede ser hidráulico o electromagnético, los cuales

nos indica que potencia esta dando el motor en función de la intensidad.

����

Para bombas de desplazamiento Positivo

Nf (Hp) = ��������∗ ��� !�

"�"#∗ή �

Para evaluar las bombas de desplazamiento positivo en el laboratorio se utiliza

válvulas de agujas en la descarga para poder variar ese caudal tan pequeño.

Factor de reserva de Potencia: no debemos acoplar un equipo a un motor con

una potencia exacta a la calculada. Por lo general se le aplica un factor de

reserva que va de acuerdo con el orden del caballaje que dio la ecuación Nf

(Hp) anterior, estos factores son:

Potencia absorbida * (Kw) Incremento de Potencia (%)

P < 0,75 (1 hp) 50 [ * (1,50)]

0 �P<3 (4hp) 30 [ * (1,30)]

3 �P<7,5 (10hp) 20 [ * (1,20)]

7,5 �P<15 (20hp) 15 [ * (1,15)]

15 �P 10 [ * (1,10)]

Manual de eficiencia Energética : José Merino

* Es la potencia con la formula Nf (Hp) =

�������� ��������� ��������! #" $&% '()+*+,�-/.

����

Para bombas centrifugas en procesos petroleros (normas API-610)

Hasta 25 hp------------� 25%

Superiores a 25 hp y hasta 75 hp -----------� 15%

Superior a 75 hp -----------� 10%

EVALUACION DE LA CARGA DINAMICA TOTAL QUE HAN DE VENCER LOS

EQUPOS DE BOMBEO.

Aplicando la ecuación de conservación de energía tenemos:

E1-Hfs(1-2) = E2

No hay equipos de bombeo

E =

P= presión absoluta

� = peso especifico

V^2 /2g = Energía Cinética

Z = Energía Potencial

��

��

����

Presiones

Presurizado

Presurizado

vacio

P manometrica

PVacuometrica

1

2

0 Absoluto

�

Pmanometrica$� la presión manométrica dada en la lectura de un manómetro, es

referida a la presión atmosférica, es decir si se tiene en la descarga de una

bomba un manómetro instalado y la lectura marca 100 psi esta es una presión

manométrica es una presión sobre la presión atmosférica.

Pabs1 = Patm del sitio + P manométrica (lbs/pulg2, lbs/cm2)