UNIVERSIDAD FERMÍN TORO

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO MECÁNICO

METODOLOGÍA PARA LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS APLICADOS

AL DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

Autor: Jesus Barroso CI 23762572

INTRODUCCIÓN

Desde los inicios, el hombre respondiendo a sus necesidades de alimentación,

habitad y supervivencia como tal, lo ha llevado a saber darle un mejor uso a los

medios que le brinda la naturaleza. Los ríos por ejemplo, el hombre aprovechaba las

corrientes de agua para transportar troncos desde un punto hasta otro. Para la siembra

de sus alimentos direccionaban corrientes de agua para la el riego de plantaciones.

Hoy en día, podemos ver el mismo principio pero de una manera mucho más

desarrollada. Vemos como el hombre ha creado un sinfín de máquinas y herramientas

que facilitan la ejecución de sus trabajos o actividades respondiendo siempre a sus

necesidades.

Uno de los procesos o tareas que tienen lugar en el campo de la industria,

construcción, agricultura y hasta en el hogar, consiste en la circulación o transporte de

fluidos de un lugar a otro y con una intensidad constante. Es aquí donde hablamos de

bombas.

Una bomba es un dispositivo que se encarga de transferir energía a la corriente de

un fluido, impulsándolo desde un estado de baja presión estática a otro de mayor

presión. Para lograr su cometido, es importante seleccionar el tipo de bomba que se

adecue a las necesidades o requerimientos del proceso al que va a estar destinada.

Es por tal motivo que se requiere de la aplicación de cálculos en los que se

involucre las propiedades del fluido que se desea transportar, características del

montaje del sistema relacionado con distancias, alturas, presiones, entre otras. En el

presente informe, se dará a conocer parte de esta metodología que debe aplicarse

para el correcto diseño de bombas, específicamente de las bombas centrífugas.

METODOLOGÍA

Como se mencionó anteriormente, el cálculo de sistemas hidráulicos en los que

trabajamos con bombas centrífugas puede ser crítico para que funcionen

correctamente los equipos y sobre todo para conseguir que el sistema funcione

eficientemente.

Varios de los parámetros que se deben tomar en cuenta, son por ejemplo las

presiones estáticas y las alturas de presión de los fluidos. La presión indica la fuerza

normal por área unitaria en un punto dado actuando en un plano dado. Ya que no hay

esfuerzo cortante presente en un fluido en reposo – la presión en un fluido es

independiente de la dirección.

Para los fluidos – líquidos o gases – en reposo el gradiente de presión en la

dirección vertical depende sólo del peso específico del fluido. La forma de expresar

los cambios de presión con la elevación es:

dp = - γ dz

De donde: dp = cambio en presión; dz = Cambio en altura; γ = Peso específico

Otro parámetro corresponde el peso específico. El peso específico puede

expresarse como:

γ = ρ g

De donde: γ = Peso específico; g = Aceleración de la gravedad.

En general el peso específico es constante para los fluidos. Para los gases el peso

específico varía con la elevación. La presión ejercida por el fluido estático depende

de la profundidad y densidad del fluido y de la aceleración de la gravedad.

En cuanto a la presión estática en un fluido, para un fluido incomprensible, como

un líquido, la diferencia de presión entre dos elevaciones puede ser expresada como:

p2 – p1 = - γ (z2 – z1)

De donde:

p2 = Presión a nivel 2 ; p1 = Presión a nivel 1 ; z2 = Nivel 2 ; z1 = Nivel 1

La ecuación anterior puede transformarse a:

p1 - p2 = γ (z2 - z1) ó p1 - p2 = γ h

De donde:

h = z2 - z1 (Diferencia en elevación) ó p1 = γ h + p2

Para la altura de presión, la ecuación anterior puede transformarse en:

h = (p2 - p1) / γ

De donde: h expresa la altura de presión, es decir, la altura de una columna de

fluido de peso específico ( γ ) requerido para dar una diferencia de presión ( p2 - p1 ).

En las bombas centrífugas, es importante tener en cuenta los triángulos de

velocidades y alturas. En tal sentido, debemos considerar que el órgano principal de una

bomba centrífuga es el rodete que, en la siguiente figura, se puede observar con los álabes

dispuestos según una sección perpendicular al eje de la bomba; el líquido llega a la entrada

del rodete en dirección normal al plano de la figura, (dirección axial), y cambia a dirección

radial recorriendo el espacio o canal delimitado entre los álabes.

De allí, se obtiene la ecuación general de las bombas centrífugas, en la que si “N”

es la potencia aplicada al eje de la bomba, se puede poner en función del par motor

“C” y de la velocidad angular “w” de la bomba en la forma:

Despejando “Ht” (Altura total creada por la bomba) se obtiene la ecuación general

de las bombas centrífugas:

Para el salto total máximo:

Siendo Ω2 la sección media de salida del rodete y k2 una constante que depende

del espesor de las paredes de los álabes a la salida.

En cuanto a las pérdidas internas “∆i” son de dos tipos:

a) Las debidas al rozamiento del líquido, que son proporcionales al caudal

circulante q:

Donde “k” es una constante de rozamiento que depende de las dimensiones del

rodete, del estado superficial de los álabes, de la voluta, etc.

b) Las debidas a las componentes de choque que se producen cuando el caudal

que circula “q” es diferente del caudal de diseño “qt” de la forma:

Se observa que para: q = qt, son nulas; k* es otra constante que también depende

de las dimensiones del rodete, voluta, etc.

En consecuencia las pérdidas de carga interiores de la bomba son:

Otras ecuaciones a tomar en cuenta son:

Potencia Eléctrica Potencia Absorbida [ N(W), n(rpm), M(n-m)]

Potencia Hidráulica

Altura Total de Bombeo Rendimiento Total de la Bomba

BIBLIOGRAFÍA

http://www.unet.edu.ve/~maqflu/doc/LAB-1-95.htm

http://todoproductividad.blogspot.com/2013/11/ecuaciones-para-el-

calculo-de-procesos.html

http://www.watergymex.org/contenidos/rtecnicos/Sistemas%20de%20bom

beo%20y%20motores/CURSO%20BASICO%20DE%20EFICIENCIA%2

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