transporte de materiales lÍquidos

MANEJO DE MATERIALES 2010

TRANSPORTE DE MATERIALES LÍQUIDOS.

Se puede realizar de dos maneras que son las más utilizadas como lo son:

Bombas y tuberías.

1. Bombas: Una bomba es una máquina que utiliza energía (motor),

para incrementar la presión de un fluido (gas o líquido), para moverlo

de un punto a otro. Los factores más importantes que permiten

escoger un sistema de bombeo adecuado son: presión última, presión

de proceso, velocidad de bombeo, tipo de gases a bombear

(la eficiencia de cada bomba varía según el tipo de gas).

Las bombas se clasifican en tres grandes grupos:

Centrífugas

Rotatorias

Reciprocantes

1.1 Bombas Centrífugas: Principalmente utilizadas para fluidos en estado

líquido. Esta denominación se aplica a las máquinas que poseen un rodete

con álabes fijos (parte móvil), alojados dentro de una carcasa (parte fija) de

forma adecuada (ver fig.). El rodete está montado sobre el eje de la bomba,

y a su vez éste está acoplado con el motor.

Las bombas centrifugas se caracterizan físicamente por tener la conexión

de aspiración -succión muy próxima al eje de rotación; y su salida por la

periferia de la carcasa.

La acción de bombeo o transporte se produce por un aumento de impulso al

fluido. Este impulso lo genera el giro de los álabes y la forma que tiene la

carcasa. Al mismo tiempo, el movimiento del fluido que resulta a través de

la bomba produce una disminución de presión en la entrada.

Las dos características principales de este tipo de bombas, son el caudal y

la presión; siendo éstas interdependientes, ya que están relacionadas con la

forma, tamaño y velocidad de giro del rodete.

Sus principales ventajas son:

· Caudal constante,

· Presión uniforme,


· Sencillez de construcción,

· Tamaño reducido y

· Flexibilidad de regulación.

Su principal desventaja es que necesitan estar “cebadas” es decir que debe

haber líquido en la cañería de impulsión y en la carcasa.

Este inconveniente se puede solucionar utilizando una válvula de retención

en la cañería de aspiración, o utilizando bombas autocebantes.

Fig. Rodetes de Bombas Centrífugas.

Tipos de bombas centrífugas y sus aplicaciones.

· Bombas Centrífugas Horizontales:

El eje de la bomba se encuentra en el plano horizontal y son muy utilizadas

por su fácil operación y mantenimiento. Se destacan las de diseño “Back

Pull Out” (desarme por atrás) que permiten el fácil desmontaje del conjunto

rotante sin desmontar la carcasa de las cañerías.

Pueden ser mono etapas para presiones de hasta 16 bar, o multietapas con

presiones de hasta 70bar.

· Bombas Centrífugas Verticales:

El eje de la bomba se encuentra en el plano vertical. Pueden ser mono

etapas (generalmente sumergibles para bombeo de líquidos cloacales), o

multietapas (sumergibles o no, para presiones altas)

· Bombas Centrífugas Multietapas:

Tanto las horizontales como las verticales tienen el mismo principio de

funcionamiento a saber:


Se montan uno o más rodetes, con sus respectivas”cajas” envueltas, unidos

a un mismo eje como una sola unidad, formando una bomba de varias

etapas. La descarga de la primera etapa es aspirada por la segunda, la

descarga de la segunda, aspirada por la tercera, y así sucesivamente. La

capacidad de la bomba es el caudal que puede mover una etapa, la presión

es la suma de las presiones de cada una de las etapas, menos una pequeña

pérdida de carga.

Fig. Bomba Centrífuga Normalizada para Uso General (diseño Back Pull Out)

Aplicaciones: Suministro de agua, Drenaje, Riego, Industria alimenticia,

Química y

Petroquímica, Alimentación de calderas, Aire acondicionado, Instalaciones

contra incendio.

Fig. Bomba Centrífuga Partida Axialmente de Doble Aspiración.


Aplicaciones: Bombeo de líquidos limpios o sucios. Suministro de agua

urbano, elevación de aguas negras, bombeo de refrigeración de centrales

eléctricas. Bombeo en buques y en refinerías.

Fig. Centrífuga Multietapa

Aplicaciones: En aquellos casos que se requiere alta presión.

Fig. Bomba Centrífuga Mono etapa Sumergible para Elevación de Líquidos

Cloacales.


Aplicaciones: elevación de líquidos cloacales, desagotes de sótanos.

Fig. Bomba Centrífuga Vertical.


Aplicaciones: Suministro de agua, Industria alimenticia, Alimentación de

calderas,

Servicio contra incendio, Instalaciones de lavado, Ósmosis Inversa y todos

aquellos casos que se requiera alta presión.

Bomba Sumergible de Pozo Profundo o Bomba Buzo.

a) Con Motor en la Superficie:

Aplicaciones: se emplean para la impulsión de aguas naturales y limpias,

para descender el nivel de aguas subterráneas y para el agotamiento de

aguas en minas y en instalaciones potabilizadoras de agua de mar.

Su principal limitación es por los esfuerzos que se producen en el eje.

Pueden trabajar a una profundidad máxima de 120m y elevar un caudal

máximo de 120m3/h.


Una de las aplicaciones más importantes de este tipo de bombas es la

extracción de agua de una napa subterránea.

Para ello se sigue el siguiente procedimiento:

1- Se realiza la perforación

2- Se encamisa la misma, generalmente con un caño de P.V.C.

3- Se introduce la bomba con su correspondiente motor eléctrico,

obviamente el mismo es blindado, y el hecho de que esté sumergido

favorece su refrigeración. La bomba debe estar suspendida por medio de un

cable de acero: jamás de los cables de alimentación eléctrica.

Estas bombas son muy eficientes y pueden trabajar hasta una profundidad

máxima de

600m y elevar un caudal máximo de hasta 280m3/h. Su principal fuente de

desgaste es la arena que erosiona los álabes.

Aplicaciones: extracción de aguas subterráneas, minería, fuentes.

Regulación de caudal en las bombas centrífugas

Se pueden utilizar las siguientes formas para controlar el caudal:

· Regulación del caudal por arranque parada


· Regulación del caudal por estrangulamiento de la tubería que conduce el

fluido mediante el uso de válvulas manuales o automáticas

· Regulación del caudal por variación de la velocidad de la bomba mediante

el uso de

Variador de Frecuencia.

Instalación de las Bombas Centrífugas

Cuando el nivel del líquido a aspirar esta debajo de la bomba es

conveniente que la distancia entre bomba y tanque sea la mínima posible.

Si la bomba no es autocebante es necesario colocar una válvula de

retención y es muy conveniente que está esta precedida por un filtro. Aguas

arriba de la bomba es muy conveniente colocar otra válvula de retención de

manera que al parar la misma el golpe de ariete no la afecte. También es

muy conveniente utilizar una junta anti vibratoria después de la válvula de

retención para evitar que posibles vibraciones se trasladen a la cañería y la

afecten.

Las tuberías deben soportase independientemente de la bomba para evitar

tensiones sobre la carcasa.

La bomba no debería soportar el peso de la cañería de aspiración.

A priori es muy normal que el diámetro de la cañería de aspiración sea 1

diámetro mayor que el de la cañería de impulsión.

Si bien muchas bombas están preparadas para ser utilizadas a la intemperie

es costumbre alojarlas en un cuarto de bombas, fácilmente accesible, es

también muy conveniente que dicho cuarto tenga una rejilla que permita

desalojar el agua fruto de pérdidas accidentales.

La base de la bomba debe descansar sobre una superficie lisa y horizontal,

puede ser necesario el uso de placas anti vibratorias en algunos casos.

La exacta alineación de la bomba con su eje de accionamiento es esencial

para su buen funcionamiento.

Una mala alineación de la bomba dará lugar a graves desgastes.

Es necesario volver a comprobar la alineación después que a la bomba se le

han fijado las uniones de las cañerías.

Antes de poner en funcionamiento una bomba centrífuga es necesario que

esta esté cebada.


1.2 Bombas reciprocantes – alternativas: Son unidades de

desplazamiento positivo que descargan una cantidad definida de líquido

durante el movimiento del pistón o émbolo a través de la distancia de la

carrera.

Existen tres tipos distintos:

Aspirante-Impelente

Impelente


Aspirante:

El funcionamiento de esta bomba es muy sencillo, y el mismo consiste en el

desplazamiento hacia arriba y abajo del embolo.

Cuando el embolo sube, se abre la válvula de retención-1 a causa de la

succión que se genera. Posteriormente cuando se llega al punto superior y

el émbolo comienza a bajar se cierra la válvula-1 y abre la válvula de

retención–2 y el liquido fluye hacia la descarga. Por consiguiente, cuando el

embolo sube la presión de este hace que el liquido salga por la descarga.

Teóricamente este tipo de bomba podría levantar hasta 10 metros pero en

la práctica no supera los 7 metros.

Impelente:

El funcionamiento es muy similar a las aspirantes, con la pequeña diferencia

que aquí la descarga está por debajo del nivel del embolo en casi todo su

recorrido.

Asimismo puede observarse que el embolo no tiene válvula de retención

sino que ahora está en la unión del cuerpo de la bomba y conducto de

descarga.

También otra característica, es que parte del cuerpo de la bomba está

sumergido en el fluido a transportar.


Aspirante – Impelente:

Esta bomba es una combinación de las vistas arriba. Aquí cuando el émbolo

sube o baja, se está produciendo la succión o descarga según corresponda.

La succión se produce cuando el embolo sube y la válvula-1 está abierta y la

válvula-2 cerrada. La descarga se produce cuando el embolo baja y la

valvula-1 está cerrada y la valvula-2 abierta.

Otra característica, es que el cuerpo de la bomba no está sumergido en el

líquido (igual característica que las aspirantes).

1.3 Bombas rotativas: Consisten en una caja fija que contiene engranajes,

aspas, pistones, levas, tornillos, que operan con una luz mínima. En lugar de

"succionar" el liquido como lo hace una bomba centrífuga, lo atrapan y lo

empujan contra caja fija en forma muy similar a como lo realiza el pistón de

una bomba reciprocante. Pero a diferencia de una bomba de pistón, la

bomba rotativa descarga con un flujo continuo.

Si se desprecian los escapes, las bombas rotativas descargan un gasto

constante independientemente de las presiones variables de descarga. El

desplazamiento de una bomba rotativa varía en forma directamente

proporcional con la velocidad, solo que la capacidad puede verse afectada

por viscosidades y otros factores.


Su principal aplicación es para líquidos viscosos, pero en realidad pueden

manejar casi cualquier fluido siempre que esté libre de sólidos abrasivos.

Tipos de bombas rotativas y sus aplicaciones.

· Bomba Rotatoria de Engranajes Externos. Constituye el tipo rotatorio

más simple. A medida que los dientes de los engranajes se separan en el

lado de succión de la bomba el líquido llena el espacio entre ellos.

Este se conduce en una trayectoria circular hacia afuera y es expulsado al

engranar los dientes.

Bombas de engranajes internos. Este tipo tiene un motor con dientes

cortados internamente y que encajan en un engrane loco, cortado

externamente. Puede usarse una partición en forma de luna creciente para

evitar que el líquido pase de nuevo al lado de succión de la bomba.

Bombas lobulares. Éstas se asemejan a las bombas del tipo de engranajes

en su forma de acción, tienen dos o más motores cortados con tres, cuatro,

o más lóbulos en cada motor. Los motores se sincronizan para obtener una

rotación positiva por medio de engranajes externos. Debido al que el líquido

se descarga en un número más reducido de cantidades mayores que en el

caso de la bomba de engranajes, el flujo del tipo lobular no es tan constante

como en la bomba del tipo de engranajes.


Bombas de tornillo. Estas bombas tienen de uno a tres tornillos roscados

convenientemente que giran en una caja fija. Las bombas de un solo tornillo

tienen un motor en forma de espiral que gira excéntricamente en un estator

de hélice interna o cubierta. Las bombas de dos y tres tornillos tienen uno o

dos engranajes locos, respectivamente, el flujo se establece entre las roscas

de los tornillos, y a lo largo del eje de los mismos.

Bombas de aspas. Las bombas de aspas oscilantes tienen una serie de

aspas articuladas que se balancean conforme gira el motor, atrapando al

líquido y forzándolo en el tubo de descarga de la bomba. Las bombas de

aspas deslizantes usan aspas que se presionan contra la carcasa por la

fuerza centrífuga cuando gira el motor. El liquido atrapado entre las dos

aspas se conduce y fuerza hacia la descarga de bomba.

Bomba de Tubo Flexible o Peristáltica. Estas bombas constan de un

tubo flexible que se exprime por medio de un anillo de compresión sobre un

eje excéntrico ajustable.

Su principal aplicación es el transvasado y dosificado de precisión de

líquidos. Este tipo de bomba es muy utilizada en la industria farmacéutica.


1.4 Problemas del Funcionamiento con Bombas.

Para obtener los resultados deseados, las características de las bombas

deben ser compatibles con las condiciones reales de funcionamiento. Antes

de aplicar una bomba, conviene hacer un análisis de las características del

sistema de funcionamiento, en el cual deben tenerse en cuenta los

siguientes factores:

1. Capacidad con descripción de las posibles variaciones

2. Presiones máxima y mínima, pulsaciones y variaciones

3. Plan completo de las condiciones de succión

4. Margen de la temperatura de funcionamiento

5. Propiedades del liquido: densidad, viscosidad, corrosión, abrasión y

comprensibilidad

6. Accionamiento y control

7. Clasificación del servicio en continuo o intermitente

Los caracteres mecánicos de las bombas son impuestos por las condiciones

de la operación, como presiones, temperaturas, condiciones de succión y

liquido bombeado. Los caracteres hidráulicos son inherentes a cada tipo de

bomba y están influidos por la densidad, viscosidad, tipo de accionamiento

y tipo de control.

El diseño mecánico se basa en la presión que ha de manejarse y es

importante la revisión de los valores máximos, cargas de choque y


variaciones de presión antes de elegir la bomba. Los materiales utilizados

para las partes componentes deben determinarse de acuerdo con las

exigencias de resistencia mecánica, resistencia a la corrosión y a la erosión

o a la combinación de estas. Las velocidades en los pasajes de la bomba son

mucho más altas que las que se dan en las tuberías y vasijas de presión,

con la consecuencia de que los efectos corrosivos o abrasivos del liquido. Es

posible que la duración de la bomba sea muy limitada a causa del alto

grado de corrosión y erosión, y a veces está justificado el empleo de

materiales resistentes en las zonas críticas. También las temperaturas por

encima de 120º C o por debajo de –18º C pueden afectar a la construcción.

Las temperaturas elevadas exigen el enfriamiento por agua de los cojinetes

y las cajas de empaquetadura; las bajas temperaturas requieren materiales

de resistencia adecuados a la temperatura de funcionamiento.

La mayor parte de las dificultades en las bombas provienen de las

incorrectas condiciones de succión más que de otra causa. La perdida de

succión, la vaporización, el relleno parcial o la cavitación, llevan consigo una

carga normal sobre la bomba y ocasionan alto costo de mantenimiento poca

duración y funcionamiento irregular.

Los líquidos limpios fríos y no corrosivos con acción lubricante no

presentan problemas. Los líquidos no lubricantes, como el propano, y las

mezclas abrasivas, como los catalizadores pulverizados, deben mantenerse

fuera del contacto con las empaquetaduras por un líquido aislante inyectado

en el anillo de engrase o dentro de un casquillo de inyección para lubricar la

empaquetadura y evitar que los sólidos se incrusten en ella.

La viscosidad del líquido que se bombea afecta igualmente a la potencia

requerida y a la velocidad de bombeo. Las bombas de vaivén trabajan muy

bien los líquidos viscosos pero pueden ser necesarias válvulas extra de

succión para reducir las pérdidas y la bomba puede funcionar a una

velocidad más baja. Las bombas rotatorias de alta presión no

son económicas para líquidos extremadamente viscosos. La capacidad y el

diseño de las bombas centrífugas se basan en una viscosidad igual a la del

agua y son muy sensibles al aumento de viscosidad.

Las velocidades relativamente altas conducen a perdidas por turbulencia.


2. Tuberías: Los líquidos se transportan generalmente por tuberías.

Con este sistema, una vez efectuado el desembolso inicial de

instalación, el costo del transporte de los productos es insignificante.

En algunos procesos químicos se ha encontrado el procedimiento

para poner los materiales en estado semilíquidos con objeto de poder

utilizar este medio de transporte.

Problemas a la hora de diseñar tuberías:

- Selección del material adecuado.

- Selección del tamaño adecuado.

- Distribución de las tuberías (facilidad de acceso)

- Selección de válvulas.

- Unión de juntas (sellado)

- Determinación de colores para su identificación.

Diámetro de las tuberías: A la hora de diseñar una tubería se

presentan los problemas típicos de flujo de fluidos:

- encontrar el diámetro óptimo de la tubería para un determinado

flujo.

- encontrar la caída de presión en función de la velocidad de flujo.

Estudio del coste: Tubería con un diámetro pequeño tendrá un

coste menor, pero el costo en bombeo es excesivo. Si tenemos una

tubería con un diámetro menor el coste será mayor, pero el coste por

bombeo será mucho menor.

Con un diámetro menor aumenta el rozamiento y la pérdida de

presión. El fluido tiene que ir a altas velocidades, con lo cual el

bombeo necesario el alto. Si la tubería tiene un mayor diámetro el

rozamiento es menor, la velocidad es menor por lo tanto el bombeo

necesario es menor.

Criterio de selección de materiales: Dependiendo de las

condiciones de trabajo (presiones elevadas, paredes gruesas, altas

temperaturas deslizamiento, bajas temperaturas fragilidad,

corrosión).

Selección del tamaño final de la tubería: Una vez determinado el

diámetro interno hay que seleccionar el espesor de pared y el

material de la tubería para que resista la presión interna de trabajo.


ANEXO:

Series ASK y ASK-MK:

Bombas de canal lateral con opción bajo NPSH,

con cierre mecánico o accionamiento magnético,

varias etapas, auto aspirantes, admiten inclusiones de gas.

Datos técnicos

Caudal de 0,5 m³/h a 42 m³/h

Altura elevación de 20 m a 460 m

Medios admisibles agua a 180 °C

Diseño constructivo bomba combinada horizontal con placa base, 6 tamaños disponibles


Presión nominal PN 40

Motor 0,37 - 55 kW, motores trifásicos

Materiales fundición esferoidal / acero fino

Brida aspiración DN 40 a DN 100

Brida impulsión DN 20 a DN 65

Junta del eje cierre mecánico / con separador - acoplamiento magnético

Dimensiones ver folleto

Peso ver folleto

Ventajas bomba combinada para líquidos, ideal para el uso en condiciones adversas lado aspiración

altura lado entrada también inferior a 0,5 m (¡contacte con Speck Pumpen!)

transporte de líquidos cerca del punto de ebullición

buen comportamiento NPSH

diseño robusto

reducida carga dinámica (n = 1450 1/min)

larga duración y reducido gasto del mantenimiento

alta fiabilidad operacional

gracias al acoplamiento magnético, no se producen derrames ni requieren algún tipo de mantenimiento

Campos de aplicación transporte de agua caliente en sistemas de calderas

recuperación de condensado (agua)

transporte de gas líquido

transporte de agua salada y agua limpia

extracción de aceite de palma


LINKGRAFÍA.

http://sombraquimica.blogspot.com/2008/08/transporte-de-materiales-lquidos.html

http://www.speck-pumps.de/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id=26&Itemid=41&lang=es

http://ocw.uc3m.es/ingenieria-quimica/quimica-ii/material-de-clase-1/MC-F-004.pdf

http://materias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/ApunteTteLiquidos.pdf

http://materias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/ApunteTteLiquidos.pdf








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