Bombas Centrifugas 4-Elementos Mecanicos

BOMBAS CENTRFUGASCURSO DE CAPACITACIN MDULO 4

TEMAS A DESARROLLAR EN ESTE MODULO

John Crane Argentina

Ing. Hugo Ricardo Cifuente

Prdida de carga en caerasPrdida de carga en accesoriosRecomendaciones para instalaciones

La circulacin de un lquido a travs de una caeras y accesorios produce prdidas por friccin, quees fundamental tenerlas en cuenta en los clculos relacionados con bombas porque afectan a susparmetros ms importantes:

ANPA Altura de impulsin Altura de succin

Existen diversos mtodos para efectuar estos clculos, utilizaremos el ms sencillo que consiste el

Prdida de carga en caeras

Existen diversos mtodos para efectuar estos clculos, utilizaremos el ms sencillo que consiste elentrar en un baco con los siguientes datos: Caudal Dimetro nominal de caera

Para obtener dos valores: La prdida de carga en metros cada 100 metros de caera, o pies cada 100 pies de caera. La velocidad del flujo, o directamente el valor V /2g. Con el que se calculan las prdidas en losaccesorios, mediante la siguiente expresin:

h = K x V / 2g

El valor K se obtiene de los siguientes grficos

2

2

Descarga V2/2g hf Descarga V2/2g hf Descarga V2/2g hf Descarga V2/2g hf

GPM Pies Pies cada 100 pies de caera GPM PiesPies cada

100 pies de caera

GPM PiesPies cada

100 pies de caera

GPM PiesPies cada

100 pies de caera

1 0.00214 0.114 2 0.000568 0.0151 10 0.00293 0.0372 10 0.000987 0.01012 0.00857 0.379 4 0.00227 0.0497 20 0.0117 0.126 20 0.00395 0.03443 0.01927 0.772 6 0.00511 0.1004 30 0.0263 0.262 30 0.00888 0.07024 0.0343 1.295 8 0.00909 0.166 40 0.0468 0.443 40 0.0158 0.1185 0.0535 1.93 10 0.0142 0.248 50 0.0732 0.662 50 0.0247 0.1766 0.0771 2.68 14 0.0278 0.453 60 0.105 0.924 60 0.0355 0.2458 0.137 4.54 18 0.046 0.717 70 0.143 1.22 70 0.0484 0.32510 0.214 6.86 22 0.0688 1.03 80 0.187 1.57 80 0.0632 0.41514 0.42 12.8 26 0.096 1.39 90 0.237 1.96 90 0.08 0.51518 0.694 20.6 30 0.128 1.82 100 0.2927 2.39 100 0.0987 0.62422 1.036 30.2 40 0.227 3.1 120 0.421 3.37 140 0.193 1.16526 1.45 41.6 50 0.355 4.67 140 0.574 4.51 180 0.32 1.8630 1.93 54.6 60 0.511 6.59 160 0.749 5.81 220 0.478 2.7234 2.48 69.4 70 0.696 8.86 180 0.948 7.28 260 0.667 3.7438 3.09 86 80 0.909 11.4 200 1.17 8.9 300 0.888 4.8942 3.78 104.5 90 1.15 14.2 240 1.69 12.6 400 1.58 8.4746 4.53 124 100 1.42 17.4 280 2.29 16.9 500 2.47 13

1" 2" 3" 4"


46 4.53 124 100 1.42 17.4 280 2.29 16.9 500 2.47 1350 5.35 146 140 2.78 33.2 320 3 22 600 3.55 18.660 7.71 209 180 4.6 54.1 380 4.23 30.7 700 4.84 25

220 6.88 80 440 5.67 40.9 800 6.32 32.4500 7.32 52.5

Descarga V2/2g hf Descarga V2/2g hf Descarga V2/2g hf Descarga V2/2g hf

GPM Pies Pies cada 100 pies de caera GPM PiesPies cada

100 pies de caera

GPM PiesPies cada

100 pies de caera

GPM PiesPies cada

100 pies de caera

20 0.000767 0.00487 20 0.000256 0.00132 20 0.000103 0.000451 100 0.00128 0.0032540 0.00307 0.0164 40 0.00102 0.00442 40 0.000412 0.00149 120 0.00184 0.0044860 0.0069 0.0337 60 0.0023 0.00904 60 0.000926 0.00304 160 0.00327 0.0074780 0.0123 0.0564 80 0.00409 0.0151 80 0.00165 0.00505 200 0.00511 0.0111

100 0.0192 0.0843 100 0.00639 0.0224 100 0.00257 0.00747 240 0.00735 0.0155140 0.0376 0.155 200 0.0256 0.078 140 0.00504 0.0136 300 0.0115 0.0233180 0.0621 0.246 300 0.0575 0.163 200 0.0103 0.026 400 0.0204 0.0391220 0.0927 0.357 400 0.102 0.279 300 0.0232 0.0542 500 0.0319 0.0587260 0.13 0.487 500 0.16 0.424 400 0.0412 0.0917 600 0.046 0.082300 0.172 0.637 600 0.23 0.597 500 0.0643 0.138 700 0.0626 0.109400 0.307 1.09 700 0.313 0.797 600 0.0926 0.192 800 0.0817 0.14500 0.479 1.66 800 0.409 1.02 700 0.126 0.256 900 0.103 0.173600 0.69 2.34 900 0.518 1.27 800 0.165 0.328 1000 0.128 0.21700 0.939 3.13 1000 0.639 1.56 900 0.208 0.41 1500 0.287 0.45800 1.23 4.03 1200 0.92 2.2 1000 0.257 0.5 2000 0.511 0.776900 1.55 5.05 1400 1.25 2.95 1500 0.579 1.07 3000 1.15 1.681000 1.92 6.17 1800 2.07 4.79 2000 1.03 1.86 4000 2.04 2.921200 2.76 8.76 2200 3.09 7.02 3000 2.32 4.06 5000 3.19 4.471400 3.76 11.8 2600 4.32 9.7 4000 4.12 7.07 6000 4.6 6.391800 6.21 19.4 3000 5.75 12.8 5000 6.43 10.9 7000 6.26 8.63

8" 10" 12"6"

As como las bombas tienen sus leyes de afinidad, tambin las tienen las caeras y esimportante tenerlas en cuenta:

1 - Si en una caera existente aumentamos el caudal, la prdida de carga aumentar con elcuadrado del cociente de caudales.

hf = hf x ( Q / Q )2 - Si manteniendo el caudal constante se cambia el dimetro de la caera, la prdida de

2 1 2 1

2


2 - Si manteniendo el caudal constante se cambia el dimetro de la caera, la prdida decarga es inversamente proporcional a la quinta potencia del cociente de dimetros.

hf = hf x ( D / D )3 - Si se pretende aumentar el caudal y el dimetro de la caera para mantener el mismovalor de prdida de carga, el caudal aumenta con el cociente de dimetros elevado a la 2,5.

Q = Q x ( D / D ) D = D x ( Q / Q )donde:

hf1: prdida por friccin original hf2: prdida por friccin nuevaQ1: caudal original Q2 : caudal nuevoD1: dimetro original D2: dimetro nuevo

2 1 1 2

5

2 1 2 1

2.5

2 1 2 1

0.4

Siga las siguientes recomendaciones concernientes a las caeras:

Si hay esfuerzos debidos al crecimiento trmico de la caera de succin, un diseosoportado en la lnea central ser la mejor opcin. Si la temperatura de bombeo supera los100C es particularmente recomendable.

Respete una distancia de 10 dimetros desde la succin hasta el primer accesorio.

Codos, Tes y otros accesorios deben instalarse en un ngulo recto respecto del eje de la

Recomendaciones para instalaciones


Codos, Tes y otros accesorios deben instalarse en un ngulo recto respecto del eje de labomba, pero no sobre el plano horizontal. Esto es muy importante en bombas de doblesuccin, porque podra causar esfuerzos desbalanceados en el sentido axial de la bomba.

Los soportes de las caeras se deben instalar a distancias desiguales.

Use muchos soportes para las caeras.

Use muchas juntas de expansin y omegas.

Una vez instalada la caera, desvinclela de la bomba para verificar que no haya esfuerzossobre ella.

Siga las indicaciones "Hydraulic Institute Manual" para la instalar varias bombas en unamisma pileta.

En un diseo de pileta con varias bombas, es preferible que cada campana de succintenga su propio compartimiento para evitar interferencias entre bombas. Si esto no esposible o prctico, se pueden instalar varias bombas en una misma pileta respetando losiguiente:

Las bombas se deben ubicar en una lnea perpendicular a la direccin del flujo.

El espacio mnimo entre bombas debe ser igual a dos o tres dimetros de campana.

Todas las bombas deben funcionar.


Todas las bombas deben funcionar.

El flujo aguas arriba de las campanas de succin debe tener un tramo recto de porlo menos 10 dimetros para alimentar a todas las campanas uniformemente y sinturbulencias.

Cada bomba debe tener una capacidad menor a 15,000 gpm.

La distancia de las campanas a las paredes debe ser por lo menos de 1,5 eldimetro de la campana.

La luz hasta el fondo debe ser aproximadamente 0,50 del dimetro de la campana.

Debe haber un tramo recto de caera con una longitud iguala 10 dimetros entre la succin y el primer codo.


Cuando el flujo pasa por un codo tiende a seguir el radiomayor, despegndose del radio menor. Esto generaturbulencias y una parte del impulsor recibir menos lquidoque otras.

Este es un ejemplo de lo que no se debe hacer.

Ejemplo de instalacin correcta parados bombas alimentadas desde elmismo tanque.


Al observar las lnea del flujo se haceevidente que esta configuracin esmala.

Una Y es lo adecuado paraalimentar dos bombas desde elmismo cao.

Las reducciones deben serexcntricas para evitar la formacinde bolsillos de aire.


Otro problema es tener una descargaen cada libre cerca de la caera desuccin., porque habr ingreso deburbujas. La solucin es alejar loscaos.

Las campanas de succin debe tenersuficiente lquido para alimentarsecorrectamente. Por eso se debe respetar unamnima distancia entre campanas.


Tambin es necesario respetar unasumergencia mnima, que es una funcin delcaudal.

EJEMPLO DE UNA BUENA INSTALACIN

Una instalacin se disea para una aplicacin especfica, porlo tanto puede haber infinitas configuraciones correctas,analicemos la de este ejemplo.

Vlvula de retencin en la succin con filtro: Mantiene lacaera de succin llena de lquido Tramo horizontal con pendiente: Evita que se formen

Tramo mayor que 10 D


Tramo horizontal con pendiente: Evita que se formenbolsillos de aire. Al tener 10D de largo, el flujo llega sinturbulencia Reductor de dimetro excntrico: Evita bolsillos de aire. Tapn de purga y cebado: Es necesario para efectuar estasoperaciones Manmetro con vlvula: Permite saber en que punto trabajala bomba. Debe haber otro en la succin Vlvula de retencin a la salida: Protege a la bomba degolpes de ariete y flujos inversos. Vlvula de bloqueo y regulacin: Ubica a la bomba en elpunto deseado de la curva. Permite intervenirla.

BOMBAS FUNCIONANDO EN SERIE

Verifique que la presin en la segunda bomba no supere lo recomendado por el fabricante.

Verifique que el sello mecnico de la segunda bomba resista la presin.

Cuando se trata de dos bombas multi-etapa en serie esto se vuelve crtico. Considere laposibilidad de instalar una sola bomba de barril.


La secuencia de arranque es importante, es conveniente que la bomba sobrealimentadoraarranque primero y la otra inmediatamente despus.

Para toda bomba que tenga impulsor de doble succin (las tipo DVMX suelen tener unprimer impulsor de doble succin para mejorar el ANPA-r) es importante que la ltima curvaantes de entrar en la succin no venga de un cao paralelo al eje. Esto alimentara un mododesparejo los ojos del impulsor, generando cargas axiales.

La posibilidad de errores de operacin es importante. Considere automatizar.

BOMBAS FUNCIONANDO EN PARALELO

Todas las bombas deben tener vlvulas de bloqueo y retencin, tanto en la succin comoen la descarga.

Si la succin est conectada a un colector, respetar un tramo recto de 10 D para que elflujo llegue sin turbulencias.

El colector de descarga debe estar calculado para la condicin de mximo caudal.


El colector de descarga debe estar calculado para la condicin de mximo caudal.

Las curvas de las bombas deben ser aptas para trabajar en paralelo:- No deben tener gancho- La pendiente debe ser similar y preferiblemente pronunciada.- Lo ideal es que se trate de bombas gemelas.

La posibilidad de errores de operacin es ms importante que en el caso de operacin enserie. Si no es posible automatizar, se deben escribir procedimientos de operacin paracada condicin posible, y entrenar al personal.

El mantenimiento de las vlvulas de retencin es crtico. Una bomba girando en sentidocontrario puede destruirse fcilmente.

ALGUNAS ANCDOTAS SOBRE INSTALACIONES

Una bomba multietapa en una instalacin en paralelo con otra igual. La bomba en cuestinestaba parada y su compaera funcionando. La vlvula de retencin de la bomba paradatena slidos que impedan la obturacin. La bomba comenz a girar al revs y se embal.No se sabe a qu velocidad lleg, pero tuvo que haber sido mucha. El operador, al advertirla anomala y sin saber qu hacer, cerr la vlvula de impulsin. Como el flujo en este casoera inverso, la vlvula de impulsin actuaba como vlvula de succin, consecuentemente,


LA DEJ SIN LQUIDO. La bomba se fren, pero la destruccin fue tan importante que:

- Los impulsores quedaron reducidos a una masa informe de Dplex.- El eje estaba partido en tres partes.- Solamente para abrir la bomba estuvieron 15 das forzando con todo tipo de herramientasy dispositivos.- No se encontraron anillos de desgaste, piezas de etapa y otras piezas pequeas.- La reparacin cost un 80% del valor de una bomba nueva.

ALGUNAS ANCDOTAS SOBRE INSTALACIONES

Otra de bombas multietapas girando al revs: En este caso haba personal de la empresafabricante haciendo la supervisin de puesta en marcha. Mientras cerraban la vlvula desuccin, tan rpido como podan; la bomba se aceler tanto que el rotor del motor elctrico nosoport la fuerza centrfuga y sucedi lo siguiente:.

- Se desprendi la jaula de ardilla del rotor, lo que a su vez hizo estallar al motor. Partes decarcasa volaron en distintas direcciones.


carcasa volaron en distintas direcciones.- El eje del motor, que todava tena el ventilador colocado; sali impulsado por el ventiladorfuncionando como hlice. Vol en lnea recta unos metros para impactar contra una caera dehidrocarburo. De milagro no se rompi. Todava hoy se puede observar al caera abollada.- La bomba no sufri daos.

Dos multietapas funcionando en serie. La bomba sobrealimentada tuvo problemas de sellomecnico durante aos por la excesiva presin. En otro yacimiento se opt por una bomba debarril, sin problemas.- Este tema fue motivo de fricciones entre contratista, fabricante y cliente.- La bomba opera correctamente.- Los sellos mecnicos fueron objeto de varias modificaciones hasta lograr que sean masconfiables.

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