I
Diseño de selección y Bombas centrifugas
Julián Andrés Romero Ruiz
Facultad de Ingeniería Mecánica, Electrónica y Biomédica, Universidad Antonio
Nariño
Estructuras y Propiedades de los Materiales
Peter Roosevel Velásquez Rodríguez
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Diseño y selección de bombas centrifugas, Apuntes de Elasticidad y Resistencia de materiales
este trabajo esta basado en la selección de bombas centrifugas
Tipo: Apuntes
2021/2022
1 / 14
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I
Diseño de selección y Bombas centrifugas Julián Andrés Romero Ruiz Facultad de Ingeniería Mecánica, Electrónica y Biomédica, Universidad Antonio Nariño Estructuras y Propiedades de los Materiales Peter Roosevel Velásquez Rodríguez
II
Resumen Las bombas centrifugas son importantes para la industria porque a través de ellas es posible generar energía que generalmente se utiliza para desplazar líquidos de cualquier densidad esto sucede a través de un aumento de presión, estas máquinas son operadas hidráulicamente. Este tipo de bomba transforma la energía mecánica en un impulsor de energía cinética, el fluido es impulsado hacia el exterior por la fuerza centrífuga las máquinas están basadas en la ecuación Euler, son adecuadas casi para cualquier uso, las bombas centrifugas tienen un elemento muy importante que es el rotor encargado de transferir la energía proporcionada por el motor, manteniendo el fluido en movimiento suministrando el caudal suficiente para generar la presión necesaria; se utilizan para asegurar la potencia necesaria en diferentes tipos de mecanismos Palabras clave : Bomba centrifuga, bomba hidráulica, energía mecánica, energía cinética, ecuación de Euler
Principios básicos para el cálculo de las bombas Bombas centrífugas: muy extendidas, cuentan con una gran variedad de aplicaciones. Están especialmente indicadas para el manejo de productos de baja viscosidad, no siendo aptas para líquidos fuertemente aireados. Este tipo de bomba es el que se debe utilizar siempre que la aplicación concreta lo permita, ya que es la más barata en cuanto a compra, operación y mantenimiento, y también la más adaptable a diferentes condiciones de operación. Diseño del sistema de tuberías y cálculo de las bombas archivo pdf (7 de abril del 2011) https://www.ugr.es/~aulavirtualpfciq/descargas/documentos/BOMBAS%20Y%20TUBE RIAS.pdf Bombas de desplazamiento positivo: Existen diversas clases, como las alternativas (pistón) y las rotativas (lóbulos). Están especialmente indicadas para el bombeo de fluidos de viscosidad elevada Diseño del sistema de tuberías y cálculo de las bombas archivo pdf (7 de abril del 2011) https://www.ugr.es/~aulavirtualpfciq/descargas/documentos/BOMBAS%20Y%20TUBE RIAS.pdf Altura total de aspiración: Representa la presión a la entrada de la bomba. Es la suma algebraica de la altura estática de aspiración (distancia de la superficie libre del líquido al eje de la bomba), presión existente sobre el líquido y pérdidas de carga por rozamiento de la tubería de aspiración. Diseño del sistema de tuberías y cálculo de las bombas archivo pdf (7 de abril
del 2011) https://www.ugr.es/~aulavirtualpfciq/descargas/documentos/BOMBAS%20Y%20TUBE RIAS.pdf Altura total de impulsión: Es la suma algebraica de la altura estática de impulsión, pérdida de carga en la impulsión y presión sobre el líquido en el punto de recepción. La diferencia entre las alturas totales de impulsión y de aspiración es la carga de la bomba, es decir, la energía que ha de ser conferida al fluido. Diseño del sistema de tuberías y cálculo de las bombas archivo pdf (7 de abril del 2011) https://www.ugr.es/~aulavirtualpfciq/descargas/documentos/BOMBAS%20Y%20TUBE RIAS.pdf Carga neta positiva de aspiración: Se representa por las siglas NPSH (de la expresión inglesa "Net Positive Suction Head") y es necesario diferenciar entre dos conceptos: la NPSH requerida (NPSHr) y la NPSH disponible (NPSHdis). La primera depende del diseño de la bomba y representa la energía necesaria para llenar la parte de aspiración de la misma y vencer las pérdidas por rozamientos y aumento de velocidad desde la conexión de aspiración hasta el punto donde se incrementa la energía. Por otro lado, la NPSHdis siempre habrá de ser positiva y lo mayor posible, ya que de este modo se evitará que la presión a la entrada de la bomba descienda por debajo de la presión de vapor del fluido en las condiciones de temperatura existentes en dicho punto, lo que provocaría la aparición de burbujas de vapor, con el consiguiente peligro de que la bomba entre en cavitación lo que reduce su carga y eficacia al tiempo que daña el
Elección del Modelo de Bomba Adecuado Para la selección del modelo adecuado de bomba (una vez establecido el tipo de ésta) se recurrirá a las llamadas curvas características de la bomba, aportadas por el fabricante de las mismas. Se necesitan tres curvas diferentes: - Las de caudal y carga de la bomba, llamadas curvas QH - Las de potencia del motor necesario, kW - Las de Carga Positiva Neta de Aspiración Requerida (NPSHr) Las curvas características se construyen normalmente mediante pruebas realizadas con agua, por lo que sus datos se deben recalcular si se van a bombear líquidos con otras propiedades físicas. El modo de proceder, en el caso de las bombas centrífugas, para el empleo de estas curvas es el siguiente: 1) Conocer el fluido a bombear, la temperatura de bombeo y las propiedades físicas del fluido (densidad y viscosidad) a dicha temperatura. 2) Establecer el caudal volumétrico a desarrollar (m3 /h). 3) Conocer la carga de la bomba, para lo que hay que determinar previamente las alturas totales de impulsión y aspiración. 4) Con la carga y el caudal que se precisan se ha de acudir a la curva QH y, fijando estas dos magnitudes, determinar el diámetro del rodete, que en caso de no resultar un valor exacto nos llevaría a escoger el valor mayor más cercano. 5) Con el diámetro de rodete determinado y el caudal, en la curva de potencia se determina el consumo de la bomba. El valor leído en la curva ha de incrementarse en un 15% como margen de seguridad. Diseño del sistema de tuberías y cálculo de las bombas archivo pdf (7 de abril del 2011) https://www.ugr.es/~aulavirtualpfciq/descargas/documentos/BOMBAS%20Y%20TUBE RIAS.pdf
Diseño y selección de tubería Principios para el diseño, tramos de tubería a considerar: Para llevar a cabo el diseño de las tuberías que componen las distintas líneas de proceso se dividirán éstas en tramos, cada uno de los cuales estará formado por la porción de línea comprendida entre dos equipos consecutivos. De esta forma los diferentes aspectos a calcular (diámetro óptimo de la conducción, pérdidas de carga, etc.) se evaluarán independientemente para cada uno de estos tramos. La definición y descripción de los diferentes tramos de tubería se realizará sobre el correspondiente diagrama de flujo, usándose para designar cada uno de ellos los nombres de los equipos que constituyen su principio y su final. Diseño del sistema de tuberías y cálculo de las bombas archivo pdf (7 de abril del 2011) https://www.ugr.es/~aulavirtualpfciq/descargas/documentos/BOMBAS%20Y%20TUBE RIAS.pdf Determinación del diámetro óptimo de la conducción: Un aspecto muy importante a tener en cuenta para el diseño del sistema de tuberías sistema es el de la velocidad que alcanza el fluido por el interior de las conducciones. Dicha velocidad, en el caso de la circulación isoterma de fluidos incompresibles, viene determinada por el caudal y el diámetro de la sección interna de la conducción, y para cada fluido tiene un valor máximo que no debe ser sobrepasado, ya que de lo contrario puede producirse un deterioro del producto por tratamiento mecánico inadecuado. Los valores aproximados que se usan en la práctica dependen del tipo de fluido que se trate. Las velocidades pequeñas han de ser las más utilizadas, especialmente cuando el flujo es por gravedad desde tanques elevados.
"f", el número de Reynolds (Re) y un parámetro conocido como rugosidad relativa de la conducción, que se representa como ε/d (d sigue siendo el diámetro interno de la conducción) y que se encuentra tabulado para distintos materiales. En concreto y para tubos de acero inoxidable el valor de diseño de ε es de 0.006 cm. Por tanto, para calcular las pérdidas de carga se hace necesario caracterizar el tipo de flujo que se da en la conducción, para lo que es preciso conocer el número de Reynolds. Todo lo anterior es válido para fluidos newtonianos, pero si el fluido no es de esta clase, será necesario, para calcular el factor de fricción de Fanning, recurrir a un gráfico de Moody modificado en el que se usa el número de Reynolds generalizado. A pesar de que la longitud que figura en la ecuación de Fanning se refiere a la de la conducción, los accesorios incluidos en la misma (válvulas, codos, tes, reducciones, etc.) provocan también una pérdida de carga en el fluido. La forma más usual de considerar dicha pérdida de carga es a través del concepto de longitud equivalente. Por longitud equivalente de un accesorio determinado se entiende la longitud de un tramo recto de tubería capaz de producir la misma pérdida de carga que estos elementos. Así la longitud de tubo que se usa en la ecuación de Fanning es la suma de la longitud efectiva de la tubería recta y la longitud equivalente de los accesorios insertos en ella. Dichas longitudes equivalentes se encuentran tabuladas para distintos tipos de accesorio en función de las dimensiones de la tubería Para establecer el número de válvulas a colocar se debe tener en cuenta la disposición de las bombas reflejada en los diagramas de flujo y la necesidad de derivar el flujo. La colocación de las bombas responde a los criterios que se establecerán seguidamente en el apartado correspondiente. Otros elementos que forman parte de las
líneas de proceso y que pueden provocar elevadas caídas de presión por fricción, son los propios equipos. Entre éstos los que más pérdidas de carga provocan son los filtros y los cambiadores de calor, especialmente los de placas. Diseño del sistema de tuberías y cálculo de las bombas archivo pdf (7 de abril del 2011) https://www.ugr.es/~aulavirtualpfciq/descargas/documentos/BOMBAS%20Y%20TUBE RIAS.pdf
Fuente tomado de: https://www.ugr.es/~aulavirtualpfciq/descargas/documentos/BOMBAS%20Y%20TUBERIAS.p df
Bibliografía Diseño del sistema de tuberías y cálculo de las bombas archivo pdf (7 de abril del 2011)[enlinea]https://www.ugr.es/~aulavirtualpfciq/descargas/documentos/BOMBAS%20Y% TUBERIAS.pdf Diseño y selección de bombas. Archivo pdf. Jaime Aguilar Reyes. Agustín Nieves. Eduardo Medina(2014)[ en línea] http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/jspui/bitstream/132.248.52.100/10437/1/decd_2014.pdf Bomba centrífuga. (2021, 23 de octubre). Wikipedia, La enciclopedia libre. Fecha de consulta: 13:16, mayo 4, 2022 desde https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Bomba_centr%C3%ADfuga&oldid=