BOMBAS CENTRIFUGAS Prof.: Ing. Martnez Carrasco, Ricardo 1 RESUMEN El objetivo de la prctica es la de obtener las curvas caractersticas de una bomba centrfuga monoblock monofsica marca Hidrostal modelo 32-125 con una potencia de 0.5 Hp, cuya frecuencia es 60 Hz y de 3450 RPM, aplicable para 50/60 ciclos y corriente de 115/220 V. Las curvas corresponden a: Carga total, NPSH, potencia y la eficiencia en funcin del caudal. La prctica se lleva a cabo a las condiciones ambientales de 19C760 mmHg de presin. A esta condicin se tomaron datos para una presin de succin entre 1.2 y 13 inHg as como una presin de descarga entre 15 y 2 psi. Tambin se tomaron datos de intensidad de corriente, voltaje, potencia, y tiempo. Se determino la carga total, potencia, eficiencia, y NPSH. La carga mxima calculada fue de 12.364m y la eficiencia mxima motor-bomba de 23.6% con un caudal de 0.00244 m3/s De acuerdo a los resultados experimentales obtenidos, se concluye que la carga hidrulica, eficiencia y NPSH, dependen del caudal desarrollado por la bomba . Se recomienda hacer mantenimiento a la bomba pues la eficiencia es muy baja. BOMBAS CENTRIFUGAS Prof.: Ing. Martnez Carrasco, Ricardo 2 INTRODUCCIN Entodaplantaindustrialdondeserealizanprocesosu operacionesunitariasqueinvolucranlanecesidaddetransportar fluidosdeunpuntoaotroesnecesariocontarconundispositivo queaumentelaenergamecnicadelfluido.Sisetrabajacon lquidos, el dispositivo mencionado recibe el nombre de bomba. Las bombassonmquinashidrulicasqueproporcionanenergaalos lquidos,losfluidossonimpulsadosatravsdelastuberasy equiposdurantelaoperacindebombeo.Esteaparato retroalimentalaenergamecnicadelasustancia,aumentandosu velocidad, presin y/o altura. Labombacentrfugaeseltipoqueseutilizamsenla Industria qumica para transferir lquidos de tubos de tipos, materias primas,materialesdefabricacinetc.,tambinparalosservicios generalesdeabastecimientodeagua,alimentacinalos quemadoresetc.,lasventajasdeestabombaeslasimplicidad,el bajo costo inicial, el flujo uniforme (sin pulsaciones), costos bajos de mantenimiento. BOMBAS CENTRIFUGAS Prof.: Ing. Martnez Carrasco, Ricardo 3 PRINCIPIOS TERICOS Descripcin general Debidoalenormedesarrollodelatecnologaenlapocaactual,el ingeniero necesita tener un buen conocimiento de las bombas, pues ya casi no hayindustriaoserviciopblicoquenouseequiposdebombeodeun determinado tipo u otros. Dentrodel bombeo de lquidos, la mayor parte de bombas caen en dos clasesprincipalesquesonbombasdedesplazamientopositivoybombas centrfugas donde las primeras suministran una cantidad definida de fluido para cadarevolucindelaparatomientrasqueenlassegundas,lasbombas centrfugas suministranun volumen que depende de la presin de descarga o energasuministrada.Acontinuacinampliamosunpocoelconceptode bomba centrfuga. BOMBAS CENTRIFUGAS Prof.: Ing. Martnez Carrasco, Ricardo 4 BOMBAS CENTRIFUGASLa bomba centrifuga consiste en un impulsor rotatorio dentro de un carcaza. El fluidoentraalabombacercadelcentrodelimpulsorrotatorioyesenviado haciaafueraporlaaccincentrifuga.Laenergacinticadelfluidoaumenta desdeelcentrodelimpulsorhastalaspuntasdelasaspasdelimpulsor.Esta energadevelocidadseconvierteenunapresinamedidaqueelfluidosale del impulsor y entra a la espiral o difusor. Bomba Centrifuga PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA CENTRFUGA Lasbombascentrfugasestncompuestasbsicamenteporunconjuntode paletasrotativas,encerradasenunaestructuraenvolventeocarcaza,quese utilizanparaabastecerdeenergaalfluidomediantefuerzascentrfugas.As, omitiendolosdetallesconstructivos,sepuedeafirmarqueunabomba centrfuga consta de dos partes: El elemento rotativo (el impulsor acoplado a un eje) El elemento estacionario (la carcaza) Laspaletasoalabesdelimpulsortienenporfuncindesplazarellquido hacia la carcaza, trasmitiendo velocidad y presin al mismo. La carcaza puede disearse de forma que la velocidad del fluido se mantenga aproximadamenteigualalrededordelimpulsoryquesereduzcaalpasaren direccin a la salida. Este tipo de diseo suele tener forma de espiral (carcazas denominadas volutas). BOMBAS CENTRIFUGAS Prof.: Ing. Martnez Carrasco, Ricardo 5 CLASIFICACIN DE LAS BOMBAS CENTRIFUGAS:Clasificacin segn la carcaza La carcaza permite clasificar las bombas segn tres aspectos; uno de ellos es porelsistemautilizadoparatransformarlaenergacinticadellquidoen energa de presin. a.-Bombas con carcaza tipo voluta En este caso, la carcaza tiene forma de voluta o espiral y se caracteriza por no tener paletas difusoras. Figura 37. Lavolutarecibeellquidoquesaledelimpulsorytransformalamayor partedelaenergacinticaen energa de presin. b.Bombas de difusor o Bomba-Turbina Labombadedifusorsecaracterizaporposeer,fijasalacarcaza, paletas direccionadoras del flujo. El agua que sale del impulsor recorre elcaminoestablecidoporlaspaletasfijas,alolargodelascuales ocurre la transformacin de energa cintica en energa de presin. BOMBAS CENTRIFUGAS Prof.: Ing. Martnez Carrasco, Ricardo 6 Terminologa de Bombas Centrfugas Carga:Esuntrmino usadoparaexpresar presintantoendiseode bombascmoeneldesistemascuandoseanalizacondicionesestticaso dinmicas. Esta relacin suele ser expresada cmo: Carga (en pies) = (presin en psi 2.31)/gravedad especfica Carga Total (H): Es la energa absorbida por el lquido; es la que necesita para vencer la altura esttica total ms las prdidas en las tuberas y accesorios del sistema.Paraelesquemautilizado,haciendounbalancedeenergaentreelvacuo metrodesuccin(punto1)yelmanmetrodescarga(punto2)adems tomando como punto de referencia la altura de la bomba, se tiene: Ecuacin de Bernoull: g DVdes Ltfg DVsucc Ltf Z ZgV V P PH + + ++=2 2) (2) ( ) (2 21 22122 1 2 2gVZP h h2gVZP 111f222w + + = + + + + Como Z1 = 0: f1 221 2w h2gV - VZP - P h - H +||.|

\|+ +||.|

\|= = Donde: H: Carga total (m) V2: velocidad de descarga (m/s) P1: presin absoluta de succin (kgf/m2) g:aceleracindela gravedad (m/s2) P2: presin absoluta de descarga (kgf/m2)Z2: altura hacia el punto 2 (m) : peso especfico del fluido (kgf/m3) Lapresinensistemasestticosestdefinidacmocabezaestticay en un sistema dinmico cmo cabeza dinmica. BOMBAS CENTRIFUGAS Prof.: Ing. Martnez Carrasco, Ricardo 7 Cargaestticatotal:Esladistanciaverticalentrelasuperficiedel lquido que provee a la succin y la superficie del nivel del lquido de descarga. Carga esttica de descarga: Es la distancia vertical entre la tubera de succin y la superficial del lquido de descarga. Carga de succin esttica: Se aplica cuando el lquido de alimentacin est por encima de la bomba. Es la distancia vertical entre el eje de la toma de succin y la superficie del lquido que alimenta a la succin. Empujedesuccinesttico:Seaplicacuandoellquidode alimentacinestpor debajodelabomba. Esladistanciaverticalentreeleje de la toma de succin y la superficie del lquido que alimenta a la succin. Cargadevelocidad:Eslaenergaenunlquidoquesegeneracmo resultado de su viaje a cierta velocidad V. La relacin se puede expresar cmo: hv = V2/2g Donde V = velocidad del fluido; g = aceleracin de la gravedad. Carga por friccin: Es la carga requerida para vencer la resistencia de unlquidoquefluyeenunsistema.Estaresistenciapuedevenirdelafriccin delastuberas,vlvulasyaccesorios,sedanlosvaloresdefriccinen unidades de longitud (de tubera equivalentes). Carga por presin: Es la presin (en unidades equivalentes de longitud) delquidoeneltanqueodepsitotantoenelladodesuccincmoenelde descarga. BOMBAS CENTRIFUGAS Prof.: Ing. Martnez Carrasco, Ricardo 8 PresindeVapor:Elconocerlapresindevaporesextremadamente importantecuandosevaaelegirunabombaysussellosmecnicos.La presin de vapor es la presin absoluta, a la cual el lquido, a una temperatura dada, comienza a hervir o convertirse en gas. La presin absoluta es igual a la suma de lapresin manomtrica y la atmosfrica. NPSH:Lacargadesuccinpositivaneta(porsussiglaseninglsNet Positive Suction Head) es la diferencia entre la presin de succin y la presin devapor.Eneldiseodebombasyenlajergadeaplicacin,NPSHDesla succin neta disponible a la bomba, y NPSHR es la succin neta requerida por la bomba.NPSHD: Depende de la carga de succin o elevacin, la carga de friccin y la presin de vapor del lquido manejado a la temperatura del bombeo. Pv Paga VNPSHDISPONIBLE + =22... (*) a: punto de entrada a la succin. Sea a el punto a nivel del lquido en el tanque antes de la succin: Za hfgVa Pa Pa+ + + =2'2 ... (**) Luego de (*) y (**) se obtiene: Za hfpv paNPSHDISPONIBLE =' NPSHR:Dependeslodeldiseodelabombayseobtienedel fabricantesegneltipo,modelo,capacidadyvelocidad;slopuedeser determinadodurantepruebasdebombeo.Paradeterminarlo,elingenierode BOMBAS CENTRIFUGAS Prof.: Ing. Martnez Carrasco, Ricardo 9 pruebas debe reducir el NPSHD de la bomba a una capacidad dada hasta que labombacavite.Enestepuntolosnivelesdevibracinenlabombaylos sistemascrecen,ysuenacmosiseestuvierabombeandograva.Tambin puede darse como grfica. Si se carece de curva se puede usar la ecuacin: 67 , 0 2) ( 00125 , 0 Qn NPSHREQUERIDO = En forma aproximada Donde:n : RPMQ: caudal en m3/s Grafica NPSHr vs. NPSHd ElNPSHD debeserigualomayorqueelNPSHRparaqueunabomba funciones adecuadamente.Lapotenciaquelabombaentregaalfluido(HPH),Esigualal productodelpesoespecficodelmismo,porelflujodeoperacin,porel cabezal total desarrollado por la bomba a ese flujo de operacin, de tal manera que: HPH = Q gc H g PotenciadeFreno:Lapotenciarequeridaparamoverelmotordela bomba, NPSH NPSHREQUERIDO (del fabricante) NPSHDISPONIBLE qQElcaudalqmarcael mnimocaudalde operacin en la bomba. BOMBAS CENTRIFUGAS Prof.: Ing. Martnez Carrasco, Ricardo 10 Entradaalabombaopotenciadefreno(BHPporsussiglasenIngls, brakehorsepower),eslapotenciaqueseentregaalejedelabomba,es conocida como la potencia al freno (BHP), y sta definida por : BHP = metro FactorVatiida PotenciaLe HPH = Q x x H Donde: -Q= Capacidad en galones por minuto (GPM). -HT = Carga total diferencial. - = Gravedad especfica del lquido. -FactorVatmetro:Voltajemedidoeneltablero/voltajequepasaenla tensin Eficiencia:Si no hubieraningn tipo deprdidas,HPHyBHPseran iguales,peroesobvioqueHPHP