Bombas Centrifugas PDF

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BOMBAS CENTRIFUGAS En 1689, el físico Denis Papin inventó la bomba centrífuga. Hoy en día este tipo de bomba es el más utilizado en todo el mundo. La bomba centrífuga está basada en un principio muy simple: el líquido se dirige al centro del impulsor y por medio de la fuerza centrífuga se arroja hacia la periferia de los impulsores. Su construcción es razonablemente económica, robusta y simple, y su alta velocidad hace que sea posible conectar la bomba directamente a un motor asíncrono. La bomba centrífuga proporciona un caudal constante de líquido y se puede regular fácilmente sin producir daños a la bomba. Partes constructivas de una bomba centrifuga

Grafico N°1: partes de una bomba centrifuga Fuente: [ CITATION Con09 \l 12298 ]  Rodete o impulsor: El rodete o impulsor es un elemento móvil, formado por unas paletas o

álabes divergentes unidos a un eje que recibe energía del exterior como podemos observar en la figura que nos muestra el despiece de una bomba centrífuga.[ CITATION Zub03 \l 12298 ]

 Difusor: El difusor junto con el rodete, están encerrados en una cámara, llamada carcasa o cuerpo de bomba.  Eje: El eje de la bomba es una pieza en forma de barra de sección circular no uniforme que se fija rígidamente sobre el impulsor y le transmite la fuerza del elemento motor  Carcasa: Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la función de convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía de presión. Esto se lleva a cabo mediante reducción de la velocidad por un aumento gradual del área.  Impulsores: Es el corazón de la bomba centrífuga. Recibe el líquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba.  Anillos de desgaste: Cumplen la función de ser un elemento fácil y barato de remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas holguras entre el impulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro, evitando así la necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los anillos.  Estoperas, empaques y sellos: la función de estos elementos es evitar el flujo hacia fuera del líquido bombeado a través del orificio por donde pasa la flecha de la bomba y el flujo de aire hacia el interior de la bomba.  Flecha: Es el eje de todos los elementos que giran en la bomba centrífuga, transmitiendo además el movimiento que imparte la flecha del motor.  Cojinetes: Sirven de soporte a la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en relación con las partes estacionarias. Soportan las cargas radiales y axiales existentes en la bomba.  Bases: Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella.[ CITATION Con09 \l

12298 ]

Leyes de afinidad a) Si se cambia la velocidad de rotación a N 2, se pueden confeccionar otras curvas características a la nueva velocidad de acuerdo con las relaciones: Q2 N 2 = Q1 N 1

( )

H2 N = 2 N1 N 1

3

( )

BHP2 N = 2 BHP1 N1

3

Cambiando la velocidad y manteniendo constante el diámetro del impulsor, la eficiencia de la bomba permanece igual, pero varían la H, Q y potencia suministrada (HP).

Figura N°1: Efectos de cambio de velocidad de rotación Fuente:[ CITATION Aqu14 \l 12298 ]

b) Cambiando el diámetro del impulsor; pero manteniendo la velocidad de rotación constante, la eficiencia de la bomba no es afectada si el diámetro del impulsor no es variado (reducido) en un valor mayor al 5 %; para las demás variables se tiene:

Q2 D2 = Q1 D1

( )

H2 D = 2 H1 D1

2

( )

BHP2 D = 2 BHP1 D1

3

Maximoaumento ,

D2 =1.2 D1

Máxima reducción ,

D2 =0.8 D1

Figura N°2: Curvas características de la reducción del diámetro del impulsor

Fuente:[ CITATION Aqu14 \l 12298 ]

Figura N°3: Configuración del diámetro reductor Fuente:[ CITATION Aqu14 \l 12298 ]

Curvas características En general, las curvas de la bomba se diseñan según la norma ISO 9906, que especifica las tolerancias de las curvas: Q +/- 9% H +/-7% P +9% ɳ -7% Altura curva QH

La curva QH muestra la altura que puede conseguir la bomba para un caudal dado. La altura se mide en metros de columna de líquido [mLC]; normalmente se aplica la unidad metro [m]. La ventaja de utilizar la unidad [m] como unidad de medida para la altura de una bomba es que la curva QH no se ve afectada por el tipo de líquido que debe procesar la bomba. Caudales bajos dan como resultado gran altura y caudales altos dan como resultado pequeña altura

Figura N°4: Curva QH para bomba centrifuga Fuente: [ CITATION Gru04 \l 12298 ] Rendimiento, curva η El rendimiento es la relación entre la potencia proporcionada y la cantidad de potencia utilizada. En el mundo de las bombas, el rendimiento HP es la relación entre la potencia que la bomba entrega al agua (PH) y la potencia de entrada al eje (P2 ):

η p=

PH ρ . g . Q . H = P2 P2

Donde:

ρ es la densidad del líquido en kg/m3 g es la aceleración de la gravedad en m/s2 Q es el caudal en m3/s H es la altura en m

Figura N°5: Curva de rendimiento de una bomba centrifuga. Fuente: [ CITATION Gru04 \l 12298 ] Como muestra la curva de rendimiento, el rendimiento depende del punto de servicio de la bomba. Por consiguiente, es importante seleccionar una bomba que se ajuste a los requisitos de caudal y garantice que la bomba trabaje en el área de caudal más eficiente. Consumo, curva P2. La relación entre el consumo de la bomba y el caudal se muestra en la figura 6 La curva P2 de la mayoría de las bombas centrífugas es similar a la de la figura 6 donde el valor de P2 aumenta cuando el caudal aumenta.

Figura N°6: Curva de consumo de una bomba centrifuga. Fuente: [ CITATION Gru04 \l 12298 ] Curva NPSH (Altura de aspiración positiva neta) El valor de NPSH de una bomba es la presión absoluta mínima debe haber en el lado de aspiración de la bomba para evitar la cavitación. El valor de NPSH se mide en [m] y depende del caudal; cuando aumenta el caudal, también aumenta el valor de NPSH.

Figura N°7: Curva NPSH de una bomba centrifuga. Fuente: [ CITATION Gru04 \l 12298 ] El valor de NPSH indica hasta qué grado la bomba no es capaz de crear un vacío absoluto, esto es, elevar una columna de agua 10,33 m por encima del nivel del mar. NPSH se puede denominar NPSHr (requerido) o NPSHa (disponible).

NPSHrequerido es la altura de aspiración requerida para la bomba NPSHdisponible es la altura de aspiración disponible en el sistema El valor de NPSH de una bomba se determina mediante pruebas según ISO 9906 que se realizan del siguiente modo. Se reduce la altura de aspiración mientras se mantiene el caudal a nivel constante. Cuando la presión diferencial ha disminuido un 3%, se lee la presión en el lado de aspiración de la bomba; y se define el valor de NPSH de la bomba. Esta prueba se repite con distintos caudales, para finalmente trazar la curva de NPSH. Dicho de otro modo: cuando se alcanza la curva NPSH, el nivel de cavitación es tan elevado que la altura de la bomba desciende el 3%.

CONCLUSION Las bombas a lo largo de los años han sido creadas y mejoradas para facilitar nuestro trabajo y usadas para una cantidad sin fin de aplicaciones. A la hora de seleccionar una bomba para una de estas aplicaciones siempre se deben tomar en cuenta ciertos parámetros como lo son la velocidad específica, el tamaño del impulsor y la velocidad de operación, de modo que las características del funcionamiento dela bomba en relación al sistema en el cual opera sean tales que el punto de funcionamiento esté cerca del punto máximo de rendimiento, optimizando de esta manera el rendimiento de la bomba y minimizando el consumo de energía. La bomba centrífuga está basada en un principio muy simple: el líquido se dirige al centro del impulsor y por medio de la fuerza centrífuga se arroja hacia la periferia de los impulsores. Su construcción es razonablemente económica, robusta y simple, y su alta velocidad hace que sea posible conectar la bomba directamente a un motor asíncrono. La bomba centrífuga proporciona un caudal constante de líquido y se puede regular fácilmente sin producir daños a la bomba

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