Conceptos basicos bombas centrifugas hidrostal

Hidraulica y Bombas

2. CONCEPTOS BASICOS
BOMBAS
CENTRIFUGAS

3. BOMBA:
•Máquina para desplazar líquidos.
•Le da al fluido la energía necesaria para
su desplazamiento a través del sistema.
CONCEPTOS BASICOS

4. PARTES PRINCIPALES DE UNA BOMBA:
CONCEPTOS BASICOS
RODAMIENTOS
IMPULSOR, IMPELENTE O RODETE
EJE
CARCASA,
CAJA O
VOLUTA
SOPORTE DE ROD.
SISTEMA DE SELLADO

5. TIPOS DE IMPULSOR:
CONCEPTOS BASICOS
IMPULSOR ABIERTO IMPULSOR SEMI ABIERTO IMPULSOR CERRADO

6. CAUDAL:
•Es el volumen de líquido desplazado por
la bomba en una unidad de tiempo.
•Se expresa generalmente en litros por
segundo (l/s), metros cúbicos por hora
(m³/h), galones por minuto (gpm), etc.
CONCEPTOS BASICOS

7. ALTURA DE LA BOMBA (H):
•Es la energía neta transmitida al fluido
•Se representa como la altura de una
columna de líquido a elevar.
•Se expresa normalmente en metros del
líquido bombeado.
CONCEPTOS BASICOS

8. CONVERSION DE UNIDADES (CAUDAL):
1 l/s = 3.6 m³/h
1 m³/h = 4.4 gpm
1 l/s = 15,85 gpm
CONVERSION DE UNIDADES (PRESION):
1 bar = 10,3 m
1 bar = 14,7 psi
1 psi = 0,7 m
1 m = 3” Hg
CONCEPTOS BASICOS

9. GRAVEDAD ESPECIFICA (S):
•Es la relación entre la masa del líquido
bombeado (a la temperatura de bombeo) y
la masa de un volumen idéntico de agua a
15.6 °C. (Relación de densidades)
•Se considera S=1 para el bombeo de agua.
CONCEPTOS BASICOS

10. EFICIENCIA DE LA BOMBA (h):
•Representa la capacidad de la máquina de transformar
un tipo de energía en otro.
•Es la relación entre energía entregada al fluido y la
energía entregada a la bomba.
•Se expresa en porcentaje.
Potencia hidráulica
Potencia al eje de la bomba
CONCEPTOS BASICOS
h=

11. PERDIDAS DE ENERGIA EN BOMBA CENTRIFUGAS:
CONCEPTOS BASICOS
Recirculación
(volumétrica)
Pérdidas en la
entrada del
impulsor
(Hidráulica)
Pérdidas por fricción
(hidráulica)
Fricción del
Impulsor
(Mecánica)
Pérdidas por Fricción
(mecánica)
Filtraciones en la
Prensaestopa
(Volumétrica)

12. EFICIENCIA DE LA BOMBA (h):
h= h mecánica x h hidráulica x h volumétrica
CONCEPTOS BASICOS

13. POTENCIA ABSORBIDA
Potencia absorbida por la bomba en su punto de
trabajo.
Pabs= Q x H x S P: Potencia ( HP )
75 xh Q: Caudal ( l/s )
H: Altura ( m )
S : Gravedad específica
h: Eficiencia ( % )
CONCEPTOS BASICOS

14. ALTURA DINAMICA TOTAL (ADT o HDT)
ADT = Hd+ Hs + hfd + hfs + Padic.
Hd= Altura estática de descarga. (+) si la descarga está por encima del
eje de la bomba y (-) si está por debajo
Hs = Altura estática de succión. (-) si la succión está por encima del eje
de la bomba y (+) si está por debajo
hfd = pérdidas por fricción en la descarga
hfs = pérdidas por fricción en la succión
Padic= cualquier presión adicional que deba vencerse dentro del
sistema. Ejm: Lavador de gases, centrífugas, filtros, intercambiador de
calor.
CONCEPTOS BASICOS

15. ALTURA DINAMICA TOTAL (ADT o HDT)
ADT = Hd+ Hs + hfd + hfs + Padic.
En el cálculo del ADT cualquier valor a favor de la bomba se
considerará con signo negativo y cualquier valor en contra,
con signo positivo.
Para efectos prácticos:
Pmanómetro= Hd+ hfd+ Padic.
Pvacuómetro= -(Hs + hfs)
ADT = Pmanómetro-Pvacuómetro
CONCEPTOS BASICOS

16. CURVAS DE BOMBAS
CENTRÍFUGAS

17. CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS:
•Se define como curva H-Q
•La Altura ( H ), la Eficiencia (h), el NPSH
requerido (NPSHr) y la Potencia Absorbida
(P) están en función del Caudal (Q) .
•Estas curvas se obtienen ensayando la
bomba en el Pozo de Pruebas.
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

18. CURVA DE UNA BOMBA:
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS149
141
125
110
50
55
60
65
70.5
67
69
70
70
69
67%
65
60
5550
Ø149
Ø141
Ø125
Ø110
N
(HP)
15
10
5
2
50-125
n = 3480 RPM
30
20
10
0
(m)
NPSH
(ft)
10
8
6
4
2
(m)
H
(ft)
H
Q ( l / s )
Q ( U.S.gal / min)
50
160
140
120
100
80
60
40
3002001000
40
30
20
10
2520151050
Eficiencia
Velocidad
Modelo
Curvas de
Potencia
Diámetro
impulsor
Curva de NPSH
(Diám.Máx.)

19. CURVA DEL SISTEMA

20. CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
CURVA DEL SISTEMA:
Un «Sistema» es el conjunto de tuberías y accesorios que
forman parte de la instalación de una bomba centrífuga.
Cuando queremos seleccionar una bomba centrífuga
debemos calcular la «resistencia» al flujo del líquido que
ofrece el “sistema”. La bomba debe suministrar la energía
necesaria para vencer esta resistencia más la altura estática
total. La altura estática total es una magnitud que
generalmente permanece constante para diferentes caudales
mientras que la resistencia de las tuberías y accesorios varían
con el caudal.

21. CURVA DEL SISTEMA:
De lo anterior se deduce que “técnicamente
hablando” las bombas proporcionan caudal y no
presión,ya que ésta dependerá siempre de la curva
del sistema. La bomba suministrará siempre la
presión que el sistema le pida para un caudal
determinado
CURVA DEL SISTEMA

22. CALCULO DE LA CURVA DEL SISTEMA
1.El caudal requerido se dividirá por 3 (el resultado se redondea al
valor superior). Este valor será el intervalo. Se toman cinco puntos.
P.e: si el caudal es 15 lpsIntervalo=15/3 = 5. Los
puntos para tabular serán: 5, 10, 15, 20 y 25 lps
2.Con estos valores se calcula las pérdidas para el sistema dado. Estos
valores se tabulan con su caudal respectivo.
3.Se ubica una “Curva de Operación”adecuada para los puntos
tabulados. Sobre esta curva se ubica en primer lugar la Altura
Estática Total (Hesttotal)sobre el Eje Y (H). Luego se ubica los
puntos tabulados. Se unen los puntos comenzando por Hesttotaly
se construye la “Curva del Sistema”.
4.Esta “Curva del Sistema” corta a la “Curva de Operación” de la
bomba. Este punto de intersección será el PUNTO DE OPERACION
del equipo.
CURVA DEL SISTEMA

23. CURVA DEL SISTEMA -PUNTO DE OPERACION:(m)
H
Q ( l / s )
50
40
30
20
10
2520151050
0
He
Hf
CURVA DE LA BOMBA
CURVA DEL SISTEMA
PUNTO DE
OPERACION
ADT
CURVA DEL SISTEMA

24. PÉRDIDAS EN TUBERÍAS Y
ACCESORIOS

25. CALCULO DE PERDIDAS EN TUBERIAS:
FORMULA DE HAZEN -WILLIAMS
hF= 1760 x L ( Q / C )^1.43
D^4.87
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
hF : Pérdidas (m)
L:Longitud de la tubería (m)
Q:Caudal (lps)
C:Coeficiente de Hazen Williams
D:Diámetro de la tubería (pulg.)

26. CALCULO DE PERDIDAS EN ACCESORIOS:
METODO DEL “K”
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOSRe
vd

h
fk
v
2
2g

k=Factor de fricción (depende del tipo
de válvula o accesorio ).
v = Velocidad media (Q/area) (m/seg).
g = Aceleración de la gravedad (9.8
m
2
/seg).
El valor de v2/2g o el valor de v se encuentran en las
tablas de pérdidas

27. CALCULO DE PERDIDAS EN ACCESORIOS:
METODO DEL “K”
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOSFitting K Fitting K
Valves: Elbows:
Globe, fully open 10 Regular 90°, flanged 0.3
Angle, fully open 2 Regular 90°, threaded 1.5
Gate, fully open 0.15 Long radius 90°, flanged 0.2
Gate 1/4 closed 0.26 Long radius 90°, threaded 0.7
Gate, 1/2 closed 2.1 Long radius 45°, threaded 0.2
Gate, 3/4 closed 17 Regular 45°, threaded 0.4
Swing check, forward flow 2
Swing check, backward flowinfinityTees:
Line flow, flanged 0.2
180° return bends: Line flow, threaded 0.9
Flanged 0.2 Branch flow, flanged 1
Threaded 1.5 Branch flow, threaded 2

28. CALCULO DE PERDIDAS EN ACCESORIOS:
METODO DE LA “LONGITUD EQUIVALENTE”
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
Todo accesorio puede ser reemplazado por un valor de
longitud de tubería equivalente. Este valor representa la
longitud de tubería que generaría la misma pérdida que el
accesorio en cuestión al pasar un caudal determinado.
Por ejemplo:
01 Codo de 90°de 4” equivale a 10.10 m de tubería de 4”
01 Válvula Mariposa de 12” equivale a 34.80 m de tubería de
12”

29. LEYES DE AFINIDAD

30. LEYES DE AFINIDAD:
Relaciones que permiten predecir el rendimiento de una
bomba a distintas velocidades. Se tiene:
1. El caudal (Q) varía directamente con relación de
velocidades.
2. La altura (H) varía en razón directa al cuadrado de la
relación de velocidades.
3. La potencia absorbida (P) varía en razón directa al
cubo de la relación de velocidades .
LEYES DE AFINIDAD

31. LEYES DE AFINIDAD:
•Q2 = Q1(n2/n1)
•H2 = H1(n2/n1)²
•P2 = P1(n2/n1)³
n2, n1 : Velocidades (rpm)
LEYES DE AFINIDAD

32. LEYES DE AFINIDAD:
Para el caso de bombas con impulsor cerrado (en donde el
diámetro se puede rebajar), se cumple que:
•n2/n1 = d2/d1
•Q2= Q1(d2/d1)
•H2= H1(d2/d1)²
•P2= P1(d2/d1)³
d2, d1 : diámetros de impulsor (mm)
n2,n1 : velocidades (rpm)
LEYES DE AFINIDAD

33. SUCCIÓN DE LA BOMBA,
CAVITACIÓN Y NPSH

34. 1600
NIVEL SUPERIOR
NIVEL INFERIOR
625
Ø20"
3900
1000
1400
4200
6500
Ø8"
2 TN
B BBOMBA 14"x20"
HIDROSTAL
Ø24"
CODO 20" A 24" SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

35. NIVEL SUPERIOR
NIVEL INFERIOR
Ø20"
1400 1600
4200
Ø24"
Ø8"
3050
1400
3900
B B
CODO 20" A 24" SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

36. CAVITACION:
•Fenómeno que ocurre cuando la presión absoluta dentro del
impulsor se reduce hasta alcanzar la presión de vapor del líquido
bombeado y se forman burbujas de vapor. El líquido comienza a
“hervir”.
•Estas burbujas implosionanal aumentar la presión dentro de la
bomba originando erosión del metal, especialmente en el
impulsor.
•Se manifiesta como ruido, vibración, reducción del caudal y
presión .
•Originan deterioro prematuro de sellos mecánicos, rodamientos,
retenes, etc.
SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

37. SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH
CAVITACIÓN

38. CAVITACIÓN
Ruido
Vibración
Reducción del caudal
Reducción de la presión de descarga.
SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

39. NPSH (Net Positive SuctionHead)
•Carga neta positiva de succión.
•Es la caída interna de presión que sufre un
fluido cuando ingresa al interior de una
bomba centrífuga.
SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

40. NPSH requerido
•Energía mínima (presión) requerida en la succión
de la bomba para permitir un funcionamiento libre
de cavitación. Se expresa en metros de columna del
líquido bombeado.
•Es proporcionado por el fabricante.
SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

41. CASOS ESPECIALES
a)NPSH requerido con impulsor recortado
•Aplica para impulsores cerrados que se pueden
recortar
•Usar Ley de Afinidad para diámetro máximo y
diámetro recortado y hallar nuevas condiciones de
operación.
•Con estas nuevas condiciones se calcula NPSH para el
diámetro recortado
SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

42. NPSHrequerido:
Para calcular, por
ejemplo, el NPSH
requerido para Q= 10
lpsy ADT = 20 m, es
decir el diámetro de
110 mm, se procederá
como se indica en el
gráfico.
SUCCION DE LA BOMBA149
141
125
110
50
55
60
65
70.5
67
69
70
70
69
67%
65
60
5550
Ø149
Ø141
Ø125
Ø110
N
(HP)
15
10
5
2
50-125
n = 3480 RPM
30
20
10
0
(m)
NPSH
(ft)
10
8
6
4
2
(m)
H
(ft)
H
Q ( l / s )
Q ( U.S.gal / min)
50
160
140
120
100
80
60
40
3002001000
40
30
20
10
2520151050
0

43. b)NPSH requerido con cambio de velocidad
•Se aplica la siguiente fórmula:
NPSH
1= NPSH
0*
�
??????
�
�
0,75
Donde:
NPSH
1 : NPSH buscado
NPSH
0 : NPSH conocido
n
1 : velocidad final
n
o : velocidad inicial
SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

44. NPSH disponible
•Energía disponible sobre la presión de vapor del líquido en
la succión de la bomba. Se expresa en metros de columna
del líquido bombeado
•Depende del sistema
Factores que influyen:
1.Tipo de líquido
2.Temperatura del líquido
3.Altura sobre el nivel del mar (Presión atmosférica)
4.Altura de succión
5.Pérdidas en la succión
SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

45. NPSHdisponible
NPSHd= (P+Patm-Pv)+ Hs –Hfs
g.e.
NPSHd: NPSH disponible (m)
Pa : Presión absoluta en el recipiente de
succión (m). Si succiona de la
atmósfera entonces Pa= 0
Patm: Presión atmosférica (m).
Pv : Presión de vapor absoluta del
líquido en psi (m) a la
temperatura de bombeo
g.e.: Gravedad específica del líquido
a la temperatura de bombeo
Hs : Altura de succión ( + ó-) (m)
hfs: Pérdidas por fricción en la tubería
de succión (m)
Presión atmosférica = 10.33 m / 33.90 pies / 1 atm / 14.7 psi
SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

46. SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

47. PARA QUE LA BOMBA NO CAVITE:
NPSHdisponible≥ NPSHrequerido+ 0,5 m
SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

48. SUMERGENCIA

49. SUMERGENCIA MÍNIMA
Eslaaltura(S)deliquido,necesariasobre
laseccióndeentrada(válvuladepie
campana,tubo,etc.),paraevitarla
formaciónderemolinos(vórtexo
vórtices)quepuedanafectaralbuen
funcionamientodelabomba.
SUMERGENCIA MÍNIMA

50. SUMERGENCIA MÍNIMA
La sumergenciase calcula con la siguiente fórmula:
??????=0,026??????+0,235??????/??????
1,5
Donde:
S : sumergenciamínima en m
Q : caudal en lps
d : diámetro interno de la tubería en pulg

51. BOMBAS EN SERIE Y EN
PARALELO

52. BOMBAS EN SERIE Y EN PARALELO
BOMBAS EN SERIE
Se dice que dos bombas funcionan en serie cuando la
totalidad del líquido que sale de una bomba entra en
la siguiente:

53. BOMBAS EN SERIE Y EN PARALELO
BOMBAS EN SERIE
Se puede observar que el caudal que circula por cada
bomba es el mismo, mientras que la altura total
recibida por el fluido, es la suma de las alturas
entregadas por las bombas:
Q
T = Q
A= Q
B
H
T = H
A+ H
B

54. BOMBAS EN SERIE Y EN PARALELO
BOMBAS EN SERIE
A partir de lo anterior se puede construir la curva
característica de trabajo en serie.

55. BOMBAS EN SERIE Y EN PARALELO
BOMBAS EN SERIE
Comportamiento de la curva del sistema

56. BOMBAS EN SERIE Y EN PARALELO
BOMBAS EN PARALELO
Se dice que dos bombas funcionan en paralelo
cuando el caudal total del fluido que circula en el
sistema se divide en dos partes entrando cada una de
ellas a una bomba y luego se vuelven a unir:

57. BOMBAS EN SERIE Y EN PARALELO
BOMBAS EN PARALELO
Se puede observar que el caudal total es la suma de
los caudales que circulan por las bombas,
efectuándose esta división de caudal de tal forma que
la carga entregada por cada bomba sea la misma :
Q
T = Q
A+ Q
B
H
T = H
A= H
B

58. BOMBAS EN SERIE Y EN PARALELO
BOMBAS EN PARALELO
A partir de lo anterior se puede construir la curva
característica de trabajo en paralelo.

59. BOMBAS EN SERIE Y EN PARALELO
BOMBAS EN PARALELO
Comportamiento de la curva del sistema

60. PREGUNTAS?

61. MUCHAS GRACIAS!!