Manual Karson

BOMBAS VERTICALES

TIPO TURBINA

MANUAL

DE

DISEO

BOMBAS

MANUAL DE DISEO DE

BOMBAS VERTICALES TIPO TURBINA

INDICE

INTRODUCCION

SECCION 1

1.1.- Conceptos de hidrulica 1.2.- Definiciones basicas

SECCION 2

PASO 1.- Elementos basicos para el diseo y calculo de un equipo de bombeo y obtencin de la informacion necesaria. PASO 2.- Calculo de la carga dinamica total (C.D.T)

PASO 3.- Calculo de cuerpo de tazones o ensamble de tazones 3.1.-Calculo de la Carga por paso y no. de pasos 3.2.-Calculo de Potencia consumida. 3.3.-Analisis de la flecha de tazones PASO 4.- Calculo de la columna de equipo 4.1.-Tubo. de columna 4.2.-Transmisin 4.3.-Analisis d empuje axial y juego axial (Estiramiento) PASO 5.- Determinacion del cabezal de descarga

PASO 6.- Calculos del elemento motriz

PASO 7.- Consideraciones de ingenieria 7.1-Analisis del NPSH (Carga Neta de Succin Positiva).

SECCION 3

Ejemplo de calculo

BOMBAS

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 1

AUTOR: ING. RAUL SUAREZ GONZALEZEDICION Y DIBUJO: ALEJANDRO JARALILLO HERRERA

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 2

El agua para ser utilizable no siempre la tenemos en el punto donde la necesitamos, por lo que en la mayor parte de los casos es necesario transportarla y/o elevarla al sitio donde la requerimos, y cada vez ms frecuente es necesario tambin darle una determinada presin para su adecuada utilizacin.

Para ello necesariamente tenemos que agregarle cierta cantidad de energia, la cual nos permite lograr colocar el agua donde nos es util.

La mejor manera que ha encontrado el hombre hasta el momento de lograr esto es a travez de una bomba, cuya funcin es generar la presin necesaria para vencer la altura a la que queremos tenerla, as como subsanar todas las perdidas de presin generadas por la friccin en

las tuberias y accesorios para su transporte, esto se logra a travez de un intercambio de energia el cual se lleva a cabo haciendo girar un impulsor mediante una flecha o eje, y el cual por su geometra es decir el diseo de sus alabes generar dicha presin.

El objetivo del presente manual de diseo, es dar una gui lo mas objetiva y accesible posible para aprender a disear adecuadamente un equipo de bombeo.

Contiene una seccin de hidrulica bsica, la cual es muy importante comprender para generar un buen diseo y clculo, y recomendamos al estudiante nuevo medite con cuidado estos conceptos que son basicos para comprender el transporte de agua, que como ya mencionamos

INTRODUCCION

SECCION 1CONCEPTOS DE HIDRAULICA

Se define a la Hidrulica como una rama de la fisica que estudia el comportamiento de los fluidos.

En nuestro caso el fluido a estudiar siempre sera agua, y se conoce como hidrostatica el estudio del comportamiento de agua en reposo e hidrodinmica el estudio del agua en movimiento.

El agua siempre toma la forma del recipiente que la contiene y se toma para fines prcticos, como incompresible, es decir no la puedo comprimir o cambiar el volumen que ocupa en el recipiente que la contiene.

El agua tambien tiene un peso el cual siendo destilada es decir limpia y sin gases ni solidos disueltos en ella es de 1kg por cada litro o decimetro cubico de agua, a este concepto se le conoce como densidad, es decir, es el peso por unidad de volumen de liquido.

Otro concepto interesante es la gravedad especifica, la cual es el valor relativo del peso de cualquier liquido con respecto al agua que pesa 1 kg/Lt.

Es decir si un liquido tiene una gravedad especifica de 1.2, significa que hablamos de un liquido que es 20% mas pesado que el agua destilada, dicho liquido puede ser tambien agua pero con sales disueltas como es el agua de mar, o bien si la gravedad especifica es 0.9 se trata de

Otro concepto basico para entender el comportamiento del agua es la Presin que se define como:

La fuerza que ejerce el agua en una determinada area.

Es decir, el agua confinada en un recipiente, necesariamente ejerce una fuerza contra las paredes y base de dicho recipiente.

Debido a su peso mismo, esta fuerza dividida entre el area donde la ejerce se conoce como presion y su formula matemtica es :

P= F/A y sus unidades comunes son kg/cm2

En donde: P = presin F = fuerza A = area

Esta fuerza es el peso del agua sobre el punto donde se est midiendo, por lo que dependemos de la altura de la columna de agua en dicho punto .

Cuando en el sistema cerrado anterior nosotros abrimos una valvula, el agua fluye por la tuberia, esta lo hace a una cierta velocidad, la cual depende de dos variables basicas:

1.- El gasto o sea los lts/seg que quiero que fluyan en esa tuberia.

2.- El dimetro de la misma, es decir entre menor sea el dimetro de la tuberia de conduccin tengo una menor area y la velocidad aumenta y entre mayor sea el gasto que quiero pasar por un dimetro dado, tambin tengo una mayor velocidad.

Por lo que defino la velocidad con la siguiente formula:

V= Q/(A x 1000)

donde:

V = velocidad a la que pasa un fluido en mts/seg Q = gasto que esta pasando en lts/seg

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 3

EJEM. Si nosotros tomamos un recipiente de 1 cm x 1 cm y lo llenamos de agua a una altura de digamos 1 mt. la presin sera igual a:

P = Peso/Area Para obtener el peso debemos sacar cuantos decmetros cubicos de agua hay en el recipiente que sera:

0.1 x 0.1 x 10 = 0.10 dm3 y si sabemos que la densidad del agua es 1 kg/dm3, deduzco que el peso o fuerza ejercida es 0.1 kg y como el area es 1 cm2 , la presion sera 0.1Kg/cm2 por cada metro de columna de agua.

Esto no cambia si el agua a 1 mt de profundidad esta contenida en este pequeo deposito, a que si esta en un lago y al mismo metro de profundidad, el area analizada es solo un centmetro cuadrado del fondo de ambos recipientes, ambos sienten una fuerza de 0.1 kg por centmetro cuadrado. Si en lugar de 1 metro de profundidad tengo dos metros, la presin sera lo doble pues tengo el doble de peso de agua en el mismo centmetro cuadrado del fondo.

Esto significa que para obtener una presin de 1kg/cm2 yo necesito una columna de 10 mts y a esta relacin entre presin y elevacin se le conoce como: METROS DE CARGA.Por lo que con este simple factor de conversin yo puedo saber que presin puedo esperar en la parte inferior de un tanque elevado con agua en reposo, o en un tubo que viene desde un deposito en la cima de una colina de determinada altura (fig. 1), esta es la misma presin que requiero para empujar el agua hacia la cima de una colina o hacia la superficie si la tengo dentro de un pozo de cierta profundidad, presin que me la tiene que dar la bomba diseada para elevar el agua a la altura necesaria.

Es decir, yo requiero, de 1 kg/cm2 de presin para elevar 10 mts de carga de desnivel desde un punto de referencia.

Por lo que nosotros no vamos a poder llevar agua a 50 mts de altura, con una bomba que nos de, digamos 30 mts de carga.

Presin estatica se refiere a los kgs/cm2 de presin en un sistema cerrado y sin movimiento.

En una linea de tuberia, cuando nosotros tenemos agua dentro de ella y estan cerradas todas las vlvulas de salida, esta linea puede tener una presin esttica, esta presin esttica es una presin potencial disponible para operar un sistema.

Hay dos maneras de crear esta presin esttica en la linea, llevando el agua a un tanque o deposito a un punto mas alto del que la necesitamos mediante una bomba, presurizando directamente

fig. 1

fig. 2

Presin en el manometro:

P= h10 En Kg/cm2

D1 V2V1 D2

Para un mismo gasto en L/s, V1 > V2 debido a que D1 < D2

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 4

Entendiendo el concepto de velocidad ahora trataremos de definir el de friccin.

La friccin es una perdida de presin o carga al transportar agua en una tuberia y se debe a la resistencia al flujo que ofrecen las paredes del tubo, asi tambin como cualquier tipo de accesorio o elemento que oponga resistencia al flujo como: vlvulas, conecciones, etc. por donde circula dicha agua.

Esta resistencia depende de la velocidad a la que pasa el agua por el tubo o accesorio y a la rugosidad del tubo mismo.

Esta rugosidad significa que entre mas rugosa sea la pared mayor friccin tengo en la tuberia y entre mas velocidad del agua mayor friccin tengo tambin.

En este momento podemos hablar ya de lo que se conoce como:

Presin dinamica presin de operacin

Esta presin es variable en diferentes puntos de la tuberia debido a estas perdidas por friccin por la tuberia y accesorios, as como la perdida o ganancia por elevacin.

Debemos calcular nuestra bomba para obtener una presin minima necesaria, que sea capaz de vencer todos los desniveles desde donde tengo el agua hasta donde la necesito llevar, as como vencer todas las perdidas por friccin tanto en la tuberia de conduccin como en los accesorios, y as tener la presin necesaria en el punto de salida de linea para que un sistema de distribucin de agua funcione adecuadamente. Ejem. un sistema de riego agricola o sistema de agua potable), presin que pudiera ser cero si yo

Tanto la ecuacin como un nomograma de calculo (pag. 8) lo presentamos en el presente manual , as como tambien existen tablas obtenidas experimentalmente que nos indican la friccin en accesorios, tabla que tambien presentamos. (tabla 1), y desde fuego la tabla 2 que nos indica la friccin o perdida de carga que se experimenta en la columna de la bomba vertical tipo turbina de

computadora las podemos calcular, y existen tambien tablas basadas en dichas formulas, que nos ayudan a determinar dicha friccin.

Para calcular las perdidas por friccin en tuberias existen formulas, las cuales a travez de una

Una regla de diseo en base a experiencia es:

Disear con una velocidad igual o menor a 1.50 mts/seg. en la tuberia de conduccin posterior al cabezal de descarga de la bomba. Y en la columna de la bomba podemos disear hasta velocidades de 4 mts/seg dado que para fines de friccin se considera corta la columna con respecto a la

1/81/43/81/23/4

11-1/41-1/2

22-1/2

33-1/2

4568

1012

0.140.210.270.330.460.610.790.931.211.391.692.102.403.003.504.505.507.00

0.851.251.802.102.903.404.805.607.008.40

10.0012.5014.00

-----

5.07.09.0

12.014.018.024.028.036.041.052.060.070.081.0

100.0130.0160.0195.0

19263644597096

116146172213246285

-----

912161823293846586986

100116

-----

5689

121520232935435257

-----

2.03.04.05.06.07.09.0

11.015.017.021.024.0

100.0110.0

30.040.045.035.0

0.460.600.750.901.401.602.503.003.504.005.005.506.50

-----

0.741.001.401.602.302.703.604.505.406.508.50

10.0012.0013.0016.0020.0025.0032.00

0.650.861.151.502.002.503.504.005.006.007.008.509.50

-----

0.50.70.91.11.52.02.52.93.64.45.56.37.29.0

11.014.017.020.0

0.400.500.650.801.001.501.702.002.503.004.004.505.006.007.00

10.0012.5015.00

1.62.33.04.05.06.08.09.5

13.015.018.020.023.0

-----

2.03.04.05.06.07.09.0

11.014.016.019.022.025.030.036.050.061.072.0

0.50.70.91.11.52.02.52.93.64.45.56.37.2

-----

1.62.33.04.05.06.08.09.5

13.015.018.020.023.0

-----

0.400.500.650.801.001.501.702.002.503.004.004.505.00

-----

0.30.40.50.60.81.01.41.62.02.52.93.44.0

-----

0.160.220.290.360.480.620.830.971.301.501.802.102.40

-----

0.741.001.401.602.302.703.604.505.406.508.00

10.0012.00

-----

0.460.620.831.201.401.602.302.703.504.004.805.606.40

-----

0.160.220.290.360.480.620.830.971.301.501.802.102.40

-----

Tabla No. 1 Friccin en accesorios.

TAMAOREDUCCION ABRUPTAAMPLIACION ABRUPTA

Usando los 3 primeros diametros para el tamao del tubo.

Diametro menorDiametro mayor=

VALVULA DE COMPUERTA

ABIE

RTA 1/4

1/4 1/4

1/2

1/2 1/2

3/4

3/4 3/4CE

RRAD

A

CERR

ADA

CERR

ADA

VA

LV

. GL

OB

OA

BIE

RT

AV

AL

V. A

NG

UL

OA

BIE

RT

A

VA

LV

UL

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HE

CK

AB

IER

TA

CA

MB

IOS

DE

DIA

ME

TR

O

CO

DO

90

S

TA

ND

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D

CO

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90

C

UR

VA

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45

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90

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UA

DR

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AD

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TE

E

EN

LIN

EA

TE

E

EN

AN

GU

LO

PULG.

LONGITUD EQUIVALENTE DE TUBO RECTO (EN PIES)

dD

dD

dD

dD

dD

dD

dD

PAG. 5BOMBASBOMBAS

RR

2468

1012151820253035404550556065707580859095

100110120130140150160170180190200220240260280300320340360380400450500550600650700750800850900950

10001100120013001400150016001800200022002400260028003000320035003800420045005000550060006500700080009000

100001200014000160001800020000

2.104.216.318.42

10.52

0.900.961.021.081.151.211.281.401.531.661.791.912.052.182.302.432.602.923.193.523.844.174.464.805.105.485.756.066.387.037.668.308.959.58

10.2111.5012.7814.0515.32

7.4027.057.098.0

147.0

0.080.090.100.110.130.140.150.180.220.250.280.320.370.410.450.500.540.680.820.971.141.341.541.741.902.202.462.872.973.524.174.855.506.247.008.78

10.7112.7814.20

1.202.413.614.816.027.229.02

10.8412.03

0.900.981.061.151.221.311.391.471.551.631.842.042.242.452.652.863.063.263.473.673.884.084.494.905.315.716.126.537.358.168.989.80

10.6111.4112.2413.0514.3015.51

1.907.00

14.7025.0038.0053.0080.00

108.20136.00

0.060.070.080.090.110.120.140.150.170.190.230.280.330.390.450.520.590.660.750.830.911.031.191.401.621.872.132.392.953.594.245.045.816.707.627.80

10.0813.40

1.492.232.983.724.465.606.697.449.30

11.1513.0214.88

1.081.141.281.421.561.701.841.992.132.272.412.562.702.843.133.413.693.984.264.555.115.686.256.817.387.958.529.109.95

10.8011.9212.7814.20

2.144.557.80

11.7016.4025.0035.0042.0064.0089.00

119.00152.00

0.0690.0750.9500.1130.1350.1590.1900.2200.2400.2700.3100.3400.3800.4100.4900.5800.6700.7800.8900.9801.2101.4901.8102.0802.4302.7503.1503.5104.1604.9005.8806.9008.400

0.861.291.722.142.573.213.864.295.366.437.518.589.65

10.7211.7812.8713.9215.0116.0617.1618.2119.30

1.041.151.251.371.461.581.671.791.882.002.102.312.522.712.923.153.343.754.174.595.005.475.846.016.687.307.988.769.45

10.5011.5512.6013.6514.60

0.571.202.033.054.306.509.10

11.1016.6023.0031.2040.0050.0060.0072.0085.0099.70

113.00129.00145.00163.80180.00

0.060.070.080.090.100.110.130.140.160.180.190.230.270.320.360.410.470.580.710.840.991.171.321.491.671.972.362.773.223.924.655.506.457.08

0.630.941.261.571.892.362.833.153.804.725.516.307.087.878.669.44

10.2311.0211.8012.5913.3814.7114.9515.7417.3118.8920.4622.04

1.361.441.521.601.761.922.082.242.392.562.873.193.513.834.154.474.795.125.596.076.707.188.018.789.58

10.3911.1812.7814.3715.96

0.260.560.951.432.013.004.245.207.30

11.0014.7018.8023.2028.4034.0039.6045.9053.0060.0068.0075.0084.0093.00

102.00122.00143.00166.00190.00

0.080.0840.0950.1000.1200.1400.1700.1900.2100.2400.3000.3700.4400.5200.6000.6800.7800.8801.0401.2001.4401.6402.0302.3902.7903.3203.7004.7405.9007.190

0.610.821.021.231.531.842.042.553.063.574.084.605.115.626.136.647.157.668.178.689.199.70

10.2111.2312.2513.2814.3015.3216.3417.3418.3819.4020.4222.4724.5226.55

1.021.121.231.331.431.531.631.842.042.252.452.662.863.083.273.593.884.294.605.135.646.136.647.158.179.20

10.2012.2514.30

0.200.330.500.791.081.491.822.733.845.106.608.209.90

11.8013.9016.1018.4020.9023.7026.5029.4032.6035.8042.9050.0048.0067.0076.0086.0096.00

107.00118.00129.00154.00182.00211.00

0.040.040.050.06

0.0640.070.080.100.120.150.170.200.230.270.300.350.410.490.560.680.820.941.101.251.612.012.443.414.54

0.520.650.780.981.181.311.631.962.292.612.943.273.593.924.244.584.915.235.565.886.216.547.187.848.489.159.81

10.4611.1111.7612.4213.0714.3815.6913.9918.3019.6120.9222.2223.5324.8426.14

1.281.421.561.701.841.982.132.262.492.692.993.203.543.904.254.614.975.686.357.078.509.95

11.3812.7614.20

0.110.170.230.360.500.610.921.291.722.202.803.324.014.655.406.207.107.908.109.80

10.8012.0014.5016.8018.7022.3025.5029.0034.1035.7039.6043.1052.0061.0070.0081.0092.00

103.00116.00128.00142.00156.00

0.040.050.060.070.080.090.100.120.140.170.200.220.270.330.380.450.520.660.810.981.401.872.402.973.60

0.450.540.680.820.911.131.361.591.822.042.272.452.722.893.183.333.633.784.094.224.545.005.455.916.356.827.267.718.179.639.089.99

10.8911.8012.7113.6214.5215.4316.3417.2518.1620.4022.7024.9627.23

1.091.161.271.371.461.561.731.912.042.262.502.732.963.183.644.084.545.466.377.288.189.10

0.070.100.150.210.250.380.540.710.911.151.381.581.922.162.573.003.283.544.084.334.966.007.008.109.20

10.5011.8013.3014.0015.5017.8021.3025.1029.1033.4038.0042.8047.9053.0049.0065.0078.0098.00

117.00137.00

0.020.027

0.300.0370.0410.047

0.050.070.080.090.110.130.150.170.230.280.330.480.630.811.021.23

0.510.640.770.891.021.151.281.411.531.661.791.912.042.172.302.422.552.813.063.313.573.824.084.334.604.845.115.626.136.647.157.668.178.689.199.69

10.2111.4912.7714.0415.3216.5917.8719.1520.4221.7022.98

0.060.090.130.170.220.280.340.410.470.530.630.730.810.911.001.121.221.461.771.972.282.622.913.263.614.014.405.206.207.208.209.30

10.5011.7013.1014.0016.0019.8024.0028.7033.7039.0044.9051.0057.0064.0071.00

0.490.570.650.730.820.900.981.061.141.221.311.391.471.551.631.791.962.122.292.452.612.772.943.103.273.593.924.254.584.905.235.545.876.196.547.358.178.999.80

10.6211.4412.2613.0713.8914.7115.5216.3417.9719.61

0.040.060.080.090.110.140.160.190.210.240.270.310.340.380.410.490.580.670.760.880.981.081.221.351.481.772.082.412.773.143.543.974.414.865.406.708.109.60

11.3013.2015.1017.2019.4021.7024.0026.7029.20

34.940.90

0.570.620.680.740.790.850.910.961.021.081.131.251.361.471.591.701.821.922.042.162.272.502.722.953.183.403.643.844.084.314.555.115.686.256.817.387.958.509.089.65

10.2310.7711.3412.4813.6114.7215.9017.0218.10

TUBO 8"

TUBO 10"

TUBO 12"

TUBO 14"

TUBO 16"

TUBO 20"

TUBO 24"

TUBO 30"

PERDIDAS POR FRICCION A CADA 100 PIES DE TUBERIA (EN PIES) BASADA EN LA FORMULA DE WILLIAMS & HAZEN TAMAOS DE TUBO DE FIERRO STANDARD EN PULG.

Vel.Pies

x Seg.

Vel.Pies

x Seg.

Vel.Pies

x Seg.

Vel.Pies

x Seg.

Vel.Pies

x Seg.

Vel.Pies

x Seg.

Vel.Pies

x Seg.

Vel.Pies

x Seg.

Vel.Pies

x Seg.

Vel.Pies

x Seg.

Vel.Pies

x Seg.

Perd.CargaPies

Perd.CargaPies

Perd.CargaPies

Perd.CargaPies

Perd.CargaPies

Perd.CargaPies

Perd.CargaPies

Perd.CargaPies

Perd.CargaPies

Perd.CargaPies

Perd.CargaPies

1/2" 3/4" 1" 1-1/4" 1-1/2" 2" 2-1/2" 3" 4" 5" 6"

0.040.050.06

0.0760.080.100.110.120.140.150.170.210.240.270.320.360.400.450.500.550.620.730.871.001.141.321.471.621.832.002.202.742.903.964.655.406.217.127.968.95

10.1111.2012.0414.5517.1018.4022.6025.6026.90

DIAMETRO

GPM

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 6

1/2

0.62vel. cargapps pies

15.80D. NOM.

D.I. (plg).

gastoGPM LPS

D.I. (mm).3/4


20.931


26.64

1-1/4


35.051-1/2


40.892


52.50

2-1/2


62.713


77.93

4


102.26

6

6.06vel. cargapps. pies

153.90

PERDIDAS POR FRICCION A CADA 100 ` PIES DE TUBERIA (EN PIES)BASADA EN LA FORMULA DE WILLIMS & HAZEN

TAMAOS DE TUBO DE PVC STANDARD EN PULG.

D.NOM. 8

D.I. (plg) 7.57

D.I.(m m)192.40

D.NOM. 10

D.I. (plg) 9.47

D.I.(m m)240.60

D.NOM. 12

D.I. (plg) 11.93

D.I.(m m)303.00

D.NOM. 15

D.I. (plg) 14.70

D.I.(m m)373.38

D.NOM. 18

D.I. (plg) 17.85 D.I.(m m)453.36D.NOM. 21

D.I. (plg) 21.18 D.I.(m m)538.04

D.NOM. 24

D.I. (plg) 23.83

D.I.(m m)605.31D.NOM. 27

D.I. (plg) 26.86 D.I.(m m)682.17

3Capacidad-m /h

Capacidad-gpm

Fri

ccio

n en

tu

bo d

e co

lum

na-

@ 1

00

pie

s (e

n p

ies)

y

@ 1

00

mts

. (en

mts

)

Factor de Conversin: 1 L.P.S. = 15.85 G.P.M.

TABLA DE FRICCION EN TUBERIA DE COLUMNA

5030 40 60 70 80 100 200 300 400 500600 800700 1 000 2 000 3 000 4 0005 000 7 000

9.0

8

6.8

1

11

.35

13

.62

15

.89

18

.16

22

.70

45

.40

68

.10

11

3.5

0

90

.80

13

6.2

0

18

1.6

01

58

.90

22

7.0

0

45

4.0

0

90

8.0

0

68

1.0

0

1 1

35

.00

1 5

89

.00

10

8

6

4

2

3

5

7

9

1.00

0.80

0.70

0.90

0.60

3x1-

1/4

8 x

38x

2-1/

28

x 2

10x3

-1/2

12x3

-1/2

10 x

3

12 x

310x2

-1/2

10 x

2

4 x

2

4x1-

1/2

4x1-

1/4

5 x

2 5x1-

1/2

5x1-

1/4

6x2-

1/2

6 x

26x

1-1/

2

14 x

4

12 x

212

x2-1

/214

x3-1

/214 x

3

14x2

-1/2

16 x

4

16x3

-1/216

x 3

16x2

-1/2

Nota: La frciccin fue determinada en pruebas de laboratorio con tubo nuevo (C=140)Las etiquetas sobre las lineas diagonales muestran el diametro nominal (en plg.) exterior del tubo de columna, y el diametro exterior del tubo de cubierta, en su caso. Para el tubo de columna, se tomo el diametro interior para la construccion de la tabla mostrada, este valor fue redondeado al tamao nominal del tubo, esto hasta 12 plg. solamente. (por ejemplo, 10 plg. = 10.2 plg. ID). Para tubo de 14 pulgadas y mayor, el diametro importante es el equivalente al dimetro exterior del tubo menos 3/8" de espesor de pared (por ejemplo, 16 plg. = 15-1/4" ID). Para la cubierta interior ( en caso de lubricacion aceite), El calculo fue basado en el diametro exterior de tubo standard (acero al carbon). De este modo 8" x 2" en la tabla , realmente seria 8.071" x 2-3/8", y 16" x 3" es 15-1/4" x 3-1/2".

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 7

TABLA No. 2 FRICCION EN TUBERIA DE COLUMNA

TABLA No. 3

3Capacidad-m /h

Capacidad-gpm

Fric

cion

-(pie

s)

Fric

cion

-(mts

)

10 20 30 40 60 80100 200 400 700 1 000 2 000 4 000 10 000

2.27

4.54

9.08

13.6

2

18.1

622

.70

45.4

0

90.8

0

158.

90

227.

00

454.

00

908.

00

2 22

7.00

108

6

4

2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.10

0.08

0.06

0.04

0.02

0.01

3.0482.438

1.829

1.219

0.609

0.305

0.244

0.183

0.122

0.061

0.030

0.024

0.018

0.012

0.006

0.003

Dia

met

ro d

e la

Des

carg

a

pulg

.

4 5 6 8 14 161/

22

3 10 12

Factor de Conversin: Plg. x 25.40 = mm

FRICCION EN CABEZALES DE DESCARGA

8700

7100

5500

4000

3000

2000

1000900

800

700

600

500

30

24

20

18

16

14

.01

12

10

9

8

400

300

200

150

100

90

80

70

60

50

40

30

20

15

7

6

5

4

3

2.5

2

1.5

1.0

.9

.8

.7

.6

10

7

6

8

9

5

4

3

2

1.5

1.0

.9

.8

.7

.6

.3

.5

.4

.2

.1

GA

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GA

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1 2 3 4A 4B

12

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80

100

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300

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1000

400

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30

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50 p

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PVC

)

BOMBASBOMBAS

RR

Pag. 8

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 9

DEFINICIONES BASICAS

1.1.- GASTO Este se da en LTS/SEG y es la razn a la cual el volumen de agua cruza la seccin transversal del tubo en una unidad de tiempo.

1.2..- NIVEL DINAMICO Es la distancia vertical desde el nivel de referencia hasta la superficie del agua cuando se encuentra en operacin el equipo de bombeo.

1.2..- NIVEL ESTATICO Es la distancia vertical desde el nivel de referencia hasta la superficie del agua cuando se encuentra apagado el equipo de bombeo.

1.3.- DIAMETRO DEL ADEME Es el diametro mximo disponible para colocar el equipo de 1.4.- TIPO DE LUBRICACION Esto se refiere al tipo de lubricacin para la transmision, puede ser agua aceite.

1.5.- TIPO DE IMPULSOR Los tipos de impulsor pueden ser semi-abierto cerrado.

1.6.- VELOCIDAD (RPM) Es el numero de R.P.M. que necesita la bomba para cumplir las condiciones de diseo, las mas comunes son ( 1 760 RPM. o 3600 RPM ). Estos datos nos los da el cliente, pero nosotros podemos dar algunas sugerencias para que el sistema de bombeo sea mas eficiente.

ABATIMIENTO

NIVELESTATICO

NIVELDINAMICO

PROFUNDIDADDEL POZO

DESCARGA LIBRE

ELEVACION TOPOGRAFICA

NIVEL DE REFERENCIA

TUBERIA DE CONDUCCION ALA DESCARGA

DIAMETRODE ADEME

IMPULSOR TIPOCERRADO

IMPULSOR TIPOSEMI-ABIERTO

BOMBASBOMBAS

RR Pag.10

SECCION 2

PASO 1

ELEMENTOS BASICOS PARA EL DISEO Y CALCULO DE UN EQUIPO DE BOMBEO Y OBTENCION DE LA INFORMACION NECESARIA

- Gasto.- Nivel dinmico.- Dimetro del ademe.- Tipo de lubricacin que se desea.- Tipo de impulsor ( Semi-abierto Cerrado ).- Velocidad de operacin ( R.P.M.).- Gravedad especifica del agua a bombear- Temperatura del agua a bombear.- Altitud- Presin de operacin a la descarga de la bomba.- Elevacin topogrfica

Datos que ya definimos en la SECCION 1 de este manual y que es indispensable analizar y comprender, al menos los mencionados en la lista de arriba, y que se obtienen de la siguiente manera:

Cuando se trata de un pozo nuevo, lo correcto es practicar un aforo en dicho pozo, es decir determinar cuanta agua es capaz de dar y a que profundidad, lo cual se logra con una bomba de prueba diseada para tal fin y un motor de combustin al que podamos variar las revoluciones y experimentalmente tomamos los datos que arroje dicho aforo, que es bsicamente el gasto que nos da el pozo a una determinada profundidad y a determinadas revoluciones por minuto que gira la flecha de la bomba. En este

Resumiendo:

1.1- Gasto: del aforo o gasto de diseo (explicado anteriormente).

1.2.-Nivel Dinmico: del aforo o nivel de bombeo en el caso de un carcamo.

1.3.-Dimetro del ademe: del aforo directamente o checandolo del carcamo de bombeo.

1.4.-Tipo de lubricacin: Lo sugerimos nosotros o directamente el usuario

1.5.-Tipo de impulsor: Lo sugerimos nosotros o dierctamente el usuario

1.6.-Velocidad (rpm): Se sugiere inicialmente 1760 rpm que es la velocidad normal y posteriormente si de acuerdo a las condiciones de operacin del equipo no se logran con esa velocidad se escogera otra.

1.7-Gravedad especifica: Se obtiene pesando un decimetro cbico del agua a bombear.

1.8.-Temperatura del agua: Se toma directamente con termometro.

1.9.-Altitud sobre el nivel del mar: Se debe conseguir si estamos bombeando en un lugar de excesiva altitud pues puede afectar el NPSH.

1.10.-Presin de operacin a la descarga de la bomba: Esta informacin puede estar previamente definida por el cliente o bien la calculamos en el paso 2 de este manual.

1.11.- Elevacin Topografica: Es el desnivel topografico desde el cabezal de descarga hasta la descarga del agua.

Si se trata de un pozo que no es nuevo debemos tener los datos del equipo anterior o aforo anterior.

Si hablamos de una bomba para uso industrial, un carcamo de rebombeo, o disponemos de toda el agua que queramos, nos basaremos en el gasto deseado o de diseo.

Lo primero con lo que debemos contar para poder realizar el diseo de un sistema de bombeo son los siguientes datos:

PASO 2CALCULO DE LA CARGA DINAMICA TOTAL (C.D.T.)

A continuacin se procede a calcular la carga dinmica total ( CDT ), esta la obtenemos de la siguiente manera.

CDT = Nivel dinamico + Elevacin + Fricciones en columna + Fricciones en descarga o conduccin + presin de operacin.

Estos conceptos ya se explicaron en la seccin de definiciones y conceptos de hidrulica pero podemos revisarlos nueva y brevemente de la siguiente manera:

4.1.2.- Elevacin Es el nivel mximo al cual deseamos llevar el agua con respecto al cabezal de descarga. (pag. 3 y 9)

4.1.3.- Fricciones en columna Son las perdidas de carga, generadas por el rozamiento que existe entre las paredes del tubo debido a la velocidad del agua que circula dentro de el y a la rugosidad.

4.1.4.-Fricciones en conduccin Son las perdidas de carga, generadas por el rozamiento que existe entre las paredes del tubo de descarga debido a la velocidad del agua que circula dentro de el, as como en los accesorios que existan en el trayecto de la descarga o conduccin despues del cabezal de descarga. (ver pg. 9)

4.1.1.- Nivel Dinmico Es la distancia vertical desde el cabezal de descarga nivel de superficie, hasta el nivel del agua cuando se encuentra en operacin el equipo de bombeo. (ver pag. 3 y 9).

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 11

Para fines de calcular la friccin en la columna de la bomba proponemos un diametro inicial de acuerdo a la tabla 4 que luego ratificaremos en el diseo del tubo de columna. Y para la conduccin posterior al cabezal

PASO 3DISEO DEL CUERPO O ENSAMBLE DE TAZONES

Con el gasto de diseo, buscamos la curva de operacin que nos de mejor eficiencia, y tratando de quedar en el lado izquierdo del punto de mejor eficiencia.

Debemos siempre, tomar en cuenta el diametro del ademe, para as poder localizar la curva de operacin de acuerdo a la familia del modelo de tazn que corresponde, tomando en cuenta el dimetro mximo disponible.

3.1 CALCULO DE LA CARGA POR PASO Y No. DE PASOS

TABLA No. 4 Dimetro inicial propuesto

DIAMETRO DEL TUBO DE COLUMNAGASTO (L/s)

5 - 1212 - 2020 - 4040 - 7070 - 110

110 - 160

34681012

CURVA DE OPERACION

12

1 - Carga terica por paso dimetro nominal.2.- Carga terica por paso dimetro recortado.

4.1.5.-Presin de operacin Es la presin que se requiere en el ultimo punto de salida del agua, expresada en: MTS o PIES (Recordemos que: 1 kg/cm2=10 mts y 1 Lb/Plg2 = 2.31 Pies) puede esta presin de operacin ser cero si deseamos el agua a descarga libre.

(Para estos conceptos revisados y los calculos posteriores, es necesario ver y analizar los diagramas de las pags. 3,5,6,8 y 9, as como las tablas 1 y 2 de las pags. 4 y 7.

longitud adicional, normalmente nos vamos a un diametro mayor al de columna de la bomba, aunque todo depende de un analisis de fricciones y ecnomico entre el costo de la tuberia y el costo de energia de caballaje adicional con un

3.1.-Calculo de la Carga por paso y no. de pasos En la curva de operacin seleccionada nos posicionamos en el gasto de diseo y trazamos una linea vertical hasta tocar la curva de operacin, de mayor dimetro, obteniendo el porcentaje de eficiencia de ese punto de operacin, luego trazamos una linea horizontal en direccin a la carga total, la cual nos va a dar el nmero de metros que eleva un paso de dicho modelo de tazn-impulsor, y obtenemos el No. de pasos dividiendo la CDT

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 12

Lo anterior matemticamente hablando sera:

c.p.p.2 = F1 x F2 x c.p.p. 1 (ecn 2.1)

Donde F1 = (ef2/ef1) y F2 = (g1/g2)

c.p.p.2 = carga real o ajustada por paso.

ef2 = ef1 menos los puntos por tazn no esmaltado y menos los puntos por los numeros de pasos de nuestra bomba. ef1 = Es la eficiencia obtenida en las curvas de operacin. g1 = Gravedad especifica del agua destilada = 1.0

RECORTE DEL IMPULSOR

Si la carga real por paso multiplicada por el no. de pasos es muy diferente a la C.D.T. requerida, (esto es porque se toma el entero mayor de la divisin), debemos corregirla y la manera de hacerlo es mediante un recorte del diametro del impulsor.

Es decir disminuir un poco el diametro del impulsor para que disminuya su carga por paso y la CDT sea ms cercana a la que requerimos realmente.

Para calcular el recorte de un impulsor debemos hacer un proceso inverso o sea: partir primero de obtener la carga real por paso, es decir la carga dinamica total dividida entre el no de pasos obtenidos anteriorment (ecn 2.2), con esa carga real por paso obtenemos la carga terica por paso dividiendo la carga real por paso entre los factores de correccin obtenidos en la ecn 2.1. O sea: c.p.p2 = CDT/No de pasos

c.p.p1 = c.p.p2 / (F1 x F2).

Con esta carga terica por paso, cruzada con el gasto del

La eficiencia de la curva de operacin menos los puntos restados nos dara la nueva eficiencia o eficiencia real.

Para saber cual es la carga real por paso obtengo un factor de correccin el cual es la divisin de la eficiencia real entre la eficiencia de la curva de operacin, con este factor lo multiplico por la carga por paso sin corregir, para obtener la carga real por paso y de aqui obtenemos el no de pasos real.

Es decir obtenemos una solucin de tipo grafica

Solo debemos de tomar en cuenta los factores de correccin F1 y F2 mencionados anteriormente basados en disminuir la eficiencia a una eficiencia real y en la gravedad especifica real del agua a bombear.

Tambin tenemos que hacer la correccin por concepto de gravedad especifica, es decir que si la gravedad especifica del agua es diferente a 1.0 tenemos que obtener un segundo factor de correccin que es igual a la gravedad especifica del agua destilada (1.0) entre la gravedad especifica del agua que se pretende bombear.

Siempre las curvas de operacin nos muestran ciertos dimetros tipicos de operacin de impulsor a ciertos dimetros tipicos, a medida que el impulsor tiene menor diametro, la curva tiene menor carga a un determinado gasto.

La primera curva es la que corresponde al dimetro nominal del impulsor, debemos ubicar o interpolar la curva en la que nuestro impulsor operara, esto se logra ubicando de una manera relativa el dimetro nuevo (determinado en la seccin anterior), contra el dimetro nominal en la curva de

Existe una curva de caballaje por paso (Tabla "A" pag. 13), tambin de acuerdo al dimetro del impulsor, con la cual obtenemos los caballos de potencia consumidos por el equipo, en la parte inferior de la curva de operacin del modelo seleccionado.

Estos caballos se obtienen, trazando una linea vertical del gasto en direccin a la curva elegida, tomando en cuenta tambien el recorte si lo hubo, de este punto trazamos una

3.2 CALCULO DE LA POTENCIA CONSUMIDA

Esta potencia obtenida es la potencia que requiere la bomba en la flecha.

A esta potencia se debera agregar la potencia perdida en la flecha de acuerdo a la tabla "B" de la pag. 13

Hasta este momento tenemos el siguiente cuadro resuelto:

* Modelo de tazn e impulsor y el no. de pasos * Diametro al que va a operar nuestro impulsor. * Carga dinamica total real a obtener * Caballos de potencia que nos va a consumir nuestro equipo.

obtenemos los HP que nos consume un paso de dicho modelo de tazn-impulsor.

Este valor lo multiplicamos por el no. de pasos obtenidos en la seccin anterior y obtendremos los hp totales consumidos por nuestra bomba en cuestin.

g2 = Gravedad especifica del agua que se pretende bombear. c.p.p.1 = Carga por paso torica obtenida en las curvas de operacin.

No. de pasos = CDT/(c.p.p.2) (el entero mayor de esta divisin)(ecn 2.2)

La Eficiencia real es a la que va a trabajar realmente nuestra bomba, hasta ahora solo tenemos el punto de eficiencia obtenido en el inciso anterior, la cual es una eficiencia con tazn esmaltado y con un numero de pasos tal, que no hay necesidad de corregir dicha eficiencia.

Pero debemos analizar, los puntos de eficiencia que hay que disminuir por no. de pasos y por no ser esmaltado, dato que podemos ver en las tablas de la curva de operacin.

entre la carga que nos da por paso a la eficiencia del punto de operacin, esa eficiencia sin embargo no es la real a la que trabajara nuestra bomba, por lo que hay que hacer algunas consideraciones al respecto.

BOMBASBOMBAS

RR

Pag. 13

Diametro-mm

Diametro-Plg.

Prdi

das e

n la

flec

ha @

100

pie

s de c

olum

na (e

n h.

p.)

0.70.5 0.6 0.8 0.9 1.0 1.5 2 2.5 3 4 5 6 7 8

15.24

12.70

17.78

20.32

22.85

25.40

38.10

50.80

63.50

101.6

0

76.20

127.0

0

177.8

0

203.2

0

152.4

0

0.7

0.2

0.9

0.3

0.5

0.1

1.5

2

4

2.5

3

5

1.0

0.6

0.15

0.8

0.25

0.4

TABLA "B" PERDIDAS DE POTENCIA EN LA FLECHA

3 450

1 750

2 875

1 160

965

870 700

580

485

7251 450

Nota: kW = 0.746 x hpNota: kW = 0.746 x hp

TABLA "A" CURVA DE POTENCIA CONSUMIDA

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 14

3.3 ANALISIS DE LA FLECHA DE TAZONESDebemos tener en cuenta que la potencia que nos consume nuestra bomba, no debe exceder los limites de resistencia a la torsin que tiene la flecha del ensamble de tazones.

Esta resistencia depende del dimetro de la misma flecha, la velocidad de rotacin a la que funciona, el empuje axial mximo a que est sometida dicha flecha y del material de

Para analizar nuestra flecha de tazones, en la tabla No.5 nos indica a que dimetro de flecha corresponde cada modelo de tazn-impulsor, tenemos que tomar en cuenta la potencia en la flecha que ya calculamos en el punto anterior, y el empuje axial, ya que el dimetro de flecha del ensamble de tazones debera ser mayor o igual la dimetro mnimo permisible que aparece en la tabla 6, de otro modo se tendra que consultar a la fbrica para realizar un diseo especial o un

TABLA No. 5

Flecha Dimetro Altura Flecha Altura Longitud Columna Paso

Modelo Tazones Mximo Succin Succin Descarga Cuerda Descarga Adicional L. Agua L.Aceite

EmpujeAxial

Kg/Mt

PesoElementoRotativo

KgS E D C T L1 L2

6lsc 3/4 5 15/16 6.500 4.000 6.250 1.500 3" - 4" STD 5.100 20.100 30.100

6hxhc 7/8 5 5/8 6.500 4.000 7.825 1.500 4" STD 4.750 19.750 29.7506hhc 1 5 3/4 6.500 4.000 7.825 1.500 4" STD 5.100 20.100 30.100

7hxhc 1 7 5.850 4.000 6.250 1.500 4" STD 5.850 20.200 30.200

8lsc 1 3/16 7 5/8 8.500 4.000 9.400 1.500 4" STD 6.500 23.500 33.500

8msc 1 3/16 7 3/4 10.350 5.000 9.400 1.500 4" STD 6.250 25.100 35.100

8hxhc 1 3/16 7 3/4 7.500 5.000 3.000 2.000 6" STD 6.100 21.600 31.6008hhc 1 3/16 7 3/4 7.500 5.000 2.000 2.000 6" STD 7.625 23.125 33.125

8mfhc 1 3/16 7 3/4 7.750 5.000 2.000 2.000 6" STD 6.700 22.450 32.450

10lsc 1 3/16 9 15/16 10.750 5.000 9.400 2.000 6" STD 8.600 27.350 37.350

10msc 1 3/16 7 3/4 10.000 5.000 9.400 2.000 6" STD 7.825 25.825 35.82510hxhc 1 1/2 9 11/16 8.750 5.000 9.000 2.000 8" STD 8.500 25.250 35.250

10hhc 1 1/2 9 11/16 8.750 5.000 9.000 2.000 8" STD 8.500 25.250 35.250

12lsc 1 1/2 11 15/16 11.250 5.000 9.250 2.000 8" STD 9.925 29.175 39.17512msc 1 1/2 11 13/16 11.250 5.000 9.250 2.000 8" STD 9.850 29.100 39.100

12hxhc 1 15/16 1 11/16 11.750 7.000 10.000 2.750 10" STD 11.625 30.625 40.62514msc 1 15/16 13 3/4 11.500 7.000 13.250 2.750 10" STD 12.750 31.500 41.500

14hhc 1 15/16 14 6.625 4.000 10.000 2.750 10" STD 14.000 27.875 37.87518hhc 1 15/16 21 1/2 10.500 4.500 9.750 C/Brida Brida 12" STD 18.625 39.125 49.1258msa 1 7 7/8 4.000 4.500 9.400 1.500 4" STD 6.000 18.500 28.500

8mfha 1 3/16 7 3/4 7.750 5.000 3.000 2.000 6" STD 6.700 22.450 32.45010msa 1 1/2 6 5/8 10.000 5.000 9.400 2.000 6" STD 6.800 24.800 34.800

10hxha 1 1/2 9 11/16 8.750 5.000 9.000 2.000 8" STD 8.500 25.250 35.250

10hha 1 1/2 9 11/16 8.750 5.000 9.000 2.000 8" STD 8.500 25.250 35.25012msa 1 1/2 11 5/8 11.250 5.000 9.250 2.000 8" STD 10.500 29.750 39.750

12hxha 1 15/16 11 3/4 11.750 7.000 10.000 2.750 10" STD 11.625 30.625 40.62514msa 1 15/16 13 3/4 11.500 7.000 13.250 2.750 10" STD 12.750 31.500 41.500

Longitud Flecha 1er. Paso

P

C

D

S

T

E

L1

P'

C

E

S

T

D

L2

L1 = (S-E) + (TxNo. Pasos) + (D-C) + P

L2 = (S-E) + (TxNo. Pasos) + (D-C) + P'

CALCULO DE LA FLECHA DE TAZONES PARA BOMBAS VERTICALES

Lubricacin Agua

Lubricacin Aceite

donde:

L1 = Longitud flecha de tazones lubricacin aguaL2 = Longitud flecha de tazones lubricacin aceiteP = Proyeccin lubricacin agua 10 Pulg.P' = Proyeccin lubricacin aceite 20 Pulg.T = Altura tazn intermedioS = Altura succinE = Distancia inicio de succin a inicio flechaD = Altura descargaC = Longitud de la cuerda de la descarga

Esquema 1er. Paso L. Agua Esquema 1er. Paso L. Aceite

CUADRO DE ESPECIFICACIONES PARA EL CALCULO DE LA FLECHA DE TAZONES

2.2

3.3

6.1

5.1

3.6

8.3

5.4

11.5

15.6

6.1

6.2

15.4

20.4

8.9

11.8

12.7

14.8

29.8

52.0

16.4

15.6

11.2

15.3

20.1

18.6

23.0

14.8

1.6

1.4

1.6

2.7

3.2

3.2

3.2

3.2

3.2

5.4

5.4

6.8

7.8

6.3

6.0

12.0

15.0

20.0

68.5

3.2

3.2

5.4

6.8

6.8

7.7

12.0

15.0

TABLA 6CABALLAJE ACEPTADO EN FUNCION DEL DIAMETRO DE FLECHA

Y EMPUJE AXIAL EN FLECHA DE LINEA ROSCADA ASI-C1045 @ 1760 RPM

Para material diferente a C1045 multiple por el siguiente factor.

Para velocidad diferente a 1760 RPM multiplique por el siguiente factor:

EMPUJEAXIAL

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 15

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 16

4.1 TUBO DE COLUMNA

4.2 TRANSMISION

PASO 4

DISEO DE LA COLUMNA DEL EQUIPO

De acuerdo al gasto que nos solicitan, elegimos el diametro de tubo con la tabla No. 4, (pag. 11).

El diametro de tubo elegido debe acoplar con el tazn de descarga, si no coincidieran, se hace un acoplamiento mixto

checando con la fabrica, ya que es una restriccin que debemos tomar en cuenta.

La longitud de la rosca del tazn de descarga (C) lo encontramos en la tabla No. 5 (pag. 14).

Aqui el unico problema es calcular el dimetro de la flecha de nuestra transmisin, y el dimetro a seleccionar va en relacin a los H.P. que va a consumir nuestra bomba.

La tabla No.7, nos indica los caballos de potencia mximos que resiste una flecha a un determinado dimetro, estos HP ya fueron calculados en el paso 3, lo nico que debemos hacer es escoger un dimetro que este dentro del rango de resistencia de la flecha.

En el caso de que nuestros Hp se encuentren muy cerca de los valores que nos limitan el dimetro de nuestra flecha se recomienda a criterio seleccionar el diametro siguiente.

Se debe tener mucho cuidado al escoger nuestra transmisin ya que es un elemento muy importante de nuestra bomba.

Para un diseo ms preciso debemos tener en cuenta el empuje axial en los tazones y el peso mismo de las flechas, para obtener los kg de fuerza a los que esta sometida dicha flecha, y con la tabla 6 (ya analizada) obtenemos el caballaje mximo que resiste la flecha involucrando tambin el material y velocidad a la que gira. Dependiendo del tipo de lubricacin, los componentes y funcionamiento de la columna se analizan en las proximas paginas.

3/41

1-3/161-1/2

1-11/161-15/16

1.9 - 4.925.5 - +

3/4 - 1-15/162-3/16 - +

0.6520.750

1.0531.500

-1-1/2

22-1/22-1/2

3

29.498.0

147.0294.0490.0686.0

155075

150250350

9.933.049.599.0

165.0231.0

8.2627.5541.3382.65

137.75192.85

H.P. MaximosDIAMETRO (Pulg)3460FLECHA

FLECHA FACT. PARA MAT. ESPECIALES

CUBIERTA 1760

CMS. PULG 316SS 416SS

1160 970

SELECCION DEL DIAMETRO DE LA FLECHA EN RELACIONA LOS H.P. (Maximos) EN ACERO CR-1045 RECTIFICADO Y PULIDO A 1760 R.P.M.

TABLA No. 7

Lubricacin Aceite. Nom. de la Parte. Mat. Estandar Longitud.

Tubo de columna. Acero al carbn 3.05 Mts. Coples de tubo. Acero al carbn Varios. Flecha intermedia. CR-1045 3.05 Mts. Coples de flecha. CR-1018 Varios. Cubiertas Acero al Carbn 1.52 Mts. Chumaceras Bronce, SAE 40. - Estabilizador Neopreno. -

CALCULO DEL EMPUJE AXIAL. Debemos calcular el empuje axial al que est sometida la flecha del cuerpo de tazones, el cual es el empuje hacia abajo ocasionado por la reaccin al girar los impulsores, dato que aparece en la tabla en kg/mt de carga y depende del modelo del tazn, ms el peso del impulsor mismo que aparece en la misma tabla 5.

Ejem. 12ms de 6 pasos con CDT de 125 mts, su empuje axial sera:

125 mts x 11.80 kg/mt = 1,475.00 kg de empuje.6 pasos x 6 kg/paso = 36 kg de peso.

Empuje axial total = 1,511.00 kg = 3,328.19 Lbs.

Con este empuje entramos en la tabla 6 y nos da el caballaje mximo que resiste una flecha de " (es la que viene en el 12ms) C-1045, el cual es alrededor de 235 h.p..

Ahora debemos mencionar que la flecha de tazones es de material T-416 de acero inoxidable y tiene un factor de incremento de 1.053 C-1045 antes de que experimente una

ruptura debido al efecto de torsin por los que la potencia mxima que resiste esta flecha de tazones de 1-1/2" es en realidad 235 x 1.053 = 247.5 h.p.

Ntese que la tabla 6 aplica con mayor exactitud en casos criticos para el anlisis de diseo de flecha para la transmisin intermedia, solo que el empuje axial debera incluir tambin el peso mismo de todas las flechas intermedias.

La longitud de la flecha de tazones, esta dada por: Longitud de la flecha = Longitud de flecha en la succin (A) + Longitud de tazon intermedio x No. de tazones intermedios (B) + Longitud de la flecha en descarga (C) + Proyeccin.

Hay que notar que el No. de tazones intermedios es el no. de pasos totales menos 1.0

Proyeccin.- En el caso de lubricacin agua es de 10" En el caso de lubricacin aceite es de 20" de los cuales los primeros 10" lleva una funda o cubierta.

Lubricacin agua. Nombre de la Parte Material Estandar

Tubo de columna. Acero al carbn Coples de tubo. Acero al carbn Flecha intermedia. CR-1045 Coples de flecha. CR-1018 Mariposas. Bronce SAE 40 Hule P/Mariposa. Neopreno.

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 17

TRANSMISION EN CASO DE LUBRICACION AGUA

Nuestra flecha tiene una longitud 120.5 pulgadas ( 3.06 Mts ), las cuales se unirn a otra flecha del mismo dimetro por medio de un cople.

Esta flecha tiene un metalizado donde deberan trabajar las mariposas, estas mariposas o porta chumacera tienen en su interior un buje o chumacera de hule cuya funcin es la de lubricar con el agua misma a la flecha. La funcin de la mariposa es la de estabilizar la flecha cuando gira y se encuentra esta

8"

Metalizado

Metalizado

Metalizado

TUBO DE COLUMNAde Acero al carbon

COPLES DE TUBOde Acero al carbn

FLECHA INTERMEDIAde C-1045

COPLES DE FLECHAde C1018

MARIPOSASde Bronce SAE 40

HULE PARA MARIPOSASde Neopreno

TAZON DE DESCARGA

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 18

TUBO DE COLUMNAde Acero al carbon

COPLES DE TUBOde Acero al carbn

ESTABILIZADORde neopreno

FLECHA INTERMEDIAde C-1045

COPLES DE FLECHAde C-1018

CUBIERTASAcero al carbn

CHUMACERASde bronce SAE 40

TAZON DE DESCARGA

TRANSMISION EN CASO DE LUBRICACION ACEITE.

Nuestra transmisin intermedia cuando es lubricacin aceite consta de una flecha cuya longitud es 3.05 MTS. y se une por medio de un cople a otra flecha.

Cada transmisin o columna interior, tiene dos chumaceras, dichas chumaceras tienen la funcin de unir las cubiertas y lubricar las flechas.

Las cubiertas tienen una longitud de 1.52 MTS que es la mitad de una flecha y su funcin es la de alojar a la flecha para que no este en contacto con el agua, y pueda lubricarse con el aceite, que viene desde el gotero que esta en el cabezal de descarga, y para que las chumaceras por medio de las venas que se encuentran en su interior permitan ir lubricando dicha flecha.

Al mismo tiempo tiene una funcion de estabilizacin, evitando vibracions que pudiera ocurrir.

Entre las cubiertas y el tubo de columna se colocan cada tres tramos de cubierta un estabilizador, el cual es de neopreno y su funcin es la de amortiguar los movimiento radiales de las cubiertas, al estar en movimiento la flecha.

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 19

Transmision motriz.

Nuestra transmision motriz tiene una longitud de 3.05 mts., la cual tiene la particularidad que en un extremo de ella cuenta con un cuerda acme, la cual nos permite ajustar el juego axial en los impulsores por medio de la tuerca de ajuste, esta tuerca tiene en cada una de sus caras un opresor para asi evitar que se descalibre nuestra bomba cuando ya esta perfectamente calibrada.

Tambin cuenta con un metalizado que se encuentra a la altura del estopero (cuando se trata de lubricacin agua) y por ultimo tiene un cople y un niple para unirse a nuestra flecha intermedia.

Cuando es lubricacin aceite, se tiene una cubierta superior que esta roscada en su exterior, y que sirve para tensar la totalidad de la cubierta, por medio de una tuerca tensora alojada en el cabezal de descarga.

En la cuerda acme tiene la flecha por uno de sus lados un cuero y una cua de arrastre, esta permite que el movimiento de motor se trasmita a nuestra flecha.

Tuerca de ajuste rosca acmepara juego axial

CuaTapa

Flecha motriz

Cople

8"

Metalizado

Metalizado

Tuerca de ajuste rosca acmepara juego axial

CuaTapa

Flecha motriz

Cople

TRA

MSM

ISIO

N M

OTR

IZ P

AR

A L

UBR

ICA

CIO

N A

GU

A

TRA

MSM

ISIO

N M

OTR

IZ P

AR

A L

UBR

ICA

CIO

N A

CEI

TE

Flecha Motriz

Flecha Motriz

Cople de flecha

Niple

Cople de flecha

Cople de tubo

Flecha intermediaFlecha intermedia

Cople de flecha

Cople de Tubo

Mariposa

Cabezal de descarga Cabezal de descarga

Estopero EstoperoTensor

Elemento motriz

Elemento motriz

Tubo de columna

Tubo de columna

Estabilizador

Cubierta superiorroscada al cabezal dedeescarga

Chumacera

DISTANCIA DEL METALIZADO SUPERIOR Y LONGITUD DE NIPLE

DE 3/4", 1", 1-3/16", 1-1/2", 1-11/16", 1-15/16"FLECHA MOTRIZ LUBRICACION AGUA

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 20

DIAMETROFLECHAMOTRIZ

X

CABEZALES3-4 6-8 10 12 10 EST.

10 2.5 17 4.5 21 4.0 17 4.5 22 5.0LONGITUD DEL NIPLE LUBRICACION AGUA

N = C + T - P - E - X

3/41

1 3/161 1/2

1 11/161 15/16

818176717171

36.50036.50041.50046.50046.50046.500

41.50041.50046.50051.50051.50051.500

46.00046.50051.00056.00056.00056.000

41.50041.50046.50051.50051.50051.500

46.00046.00051.00056.00056.00056.000

C C C C CE E E E E

Notas: Todas las unidades estn en Pulgadas.El clculo de la longitud de esta medida est basado en la siguiente ecuacin:

N=C+T-P-E-XEn donde: N = Longitud del nipleC = Altura del cabezalT = Longitud del tuboP = Proyeccin Lubricacin Agua = 10"E = Distancia de la base superior del cabezal inicio del estopero.X =Longitud del final del metalizado al inicio de la flecha motrz

12 EST.

22 3.0C E

48.00048.00053.00058.00058.00058.000

Tuerca de ajusteCua

Tapa

Flecha motriz

CopleMOTOR

H PALTURA

DEL MOTOR

CABEZALES3-4 6-8 10 12 10 EST.

10 2.5 17 4.5 21 4.0 17 4.5 22 5.0DISTANCIA DEL INICIO DE LA FLECHA MOTRIZ

AL INICIO DEL METALIZADO Y = (M + E)

US

/ 18

00 R

PMSI

EMEN

S /1

800

RPM

IEM

/18

00-3

600

RPM

US

/ 36

00 R

PM

57.510152025304050607510012515020025057.5101520253040506075100125150152025304050607510012515020025030035057.5101520253040506075100125150200300

20.50020.50020.50026.50026.50028.00028.00031.50031.50034.50034.50040.00040.00046.00046.00046.000

23.00023.00023.00027.00027.00030.00030.00034.50034.50036.50036.50040.50046.00046.00046.00054.500

20.50020.50020.50020.50026.50028.00028.00028.00031.50031.50034.50034.50040.00040.00025.50027.00028.00028.00031.50031.50036.00036.00040.00045.00045.00049.00049.00057.00057.000

23.00023.00023.00029.00029.00030.50030.50034.00035.50038.50038.50044.00044.00050.00050.00050.00023.00023.00023.00023.00029.00030.50030.50030.50035.50035.50038.50038.50044.00044.00028.00029.50030.50030.50034.00034.00038.50038.50044.00049.00049.00053.00053.00061.00061.00025.50025.50025.50039.50039.50032.50032.50037.00038.50040.50040.50044.50050.00050.00050.00058.500

25.00025.00025.00031.00031.00032.50032.50036.00034.50037.50037.50043.00043.00049.00049.00049.00025.00025.00025.00025.00031.00032.50032.50032.50034.50034.50037.50037.50043.00043.00030.00031.50032.50032.50036.00036.00040.50040.50043.00048.00048.00052.00052.00060.00060.00027.50027.50027.50031.50031.50034.50034.50039.00037.50039.50039.50043.50049.00049.00049.00057.500

24.50024.50024.50030.50030.50032.00032.00035.50034.00037.00037.00042.50042.50048.50048.50048.50024.50024.50024.50024.50030.50032.00032.00032.00034.00034.00037.00037.00042.50042.50029.50031.00032.00032.00035.50035.50040.00040.00042.50047.50047.50051.50051.50059.50059.50027.00027.00027.00031.00031.00034.00034.00038.50037.00039.00039.00043.00048.50048.50048.50057.000

25.00025.00025.00031.00031.00032.50032.50036.00034.50037.50037.50043.00043.00049.00049.00049.00025.00025.00025.00025.00031.00032.50032.50032.50034.50034.50037.50037.50043.00043.00030.00031.50032.50032.50036.00036.00040.50040.50043.00048.00048.00052.00052.00060.00060.00027.50027.50027.50031.50031.50034.50034.50039.00037.50039.50039.50043.50049.00049.00049.00057.500

25.50025.50025.50025.50031.50033.00033.00033.00036.50036.50039.50039.50045.00045.00030.50032.00033.00033.00036.50036.50041.00041.00045.00050.00050.00054.00054.00062.00062.00028.00028.00028.00032.00032.00035.00035.00039.50039.50041.50041.50045.50051.00051.00051.00059.500

C C C C CE E E E E

M A

R

C

A

&

R

. P

.

M.

Notas: Todas las unidades estn en Pulgadas. El clculo de la longitud de esta medida est basado en la siguiente ecuacin:

Metalizado

M

Y = M + E

En donde: M = Altura del motorE = Dist. de la base superior del cabezal al inicio del estoperoY = Long. del inicio del metalizado al final de la flecha motrz

MY

C

E

12 EST.

22 3.0C E

23.50023.50023.50029.50029.50031.00031.00034.50034.50033.50037.50043.00043.00049.00049.00049.00023.50023.50023.50023.50029.50031.00031.00031.00034.50034.50037.50037.50043.00043.00028.50030.00031.00031.00034.50034.50039.00039.00043.00048.00048.00052.00052.00060.00060.00026.00026.00026.00030.00030.00033.00033.00037.50037.50039.50039.50043.50049.00049.00049.00057.500

25.50025.50025.50031.50031.50033.00033.00036.50036.50036.50039.50045.00045.00051.00051.00051.000

X

T 120"

Longitud Niple N

P 10"

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 21

LONGITUD DEL NIPLE

LUBRICACION ACEITE

Tuerca de ajusteCua

Tapa

Flecha motriz

CopleMOTORH P

ALTURA DEL

MOTOR

AL TURA CABEZALES3-4 6-8 10 12 10 -12 EST.

10 17 21 17 22LONGITUD DEL NIPLE

N = M + C - 20

US

/ 18

00 R

PMSI

EMEN

S /1

800

RPM

IEM

/18

00-3

600

RPM

US

/ 36

00 R

PM

57.510152025304050607510012515020025057.5101520253040506075100125150152025304050607510012515020025030035057.5101520253040506075100125150200300

20.50020.50020.50026.50026.50028.00028.00031.50031.50034.50034.50040.00040.00046.00046.00046.000

23.00023.00023.00027.00027.00030.00030.00034.50034.50036.50036.50040.50046.00046.00046.00054.500

20.50020.50020.50020.50026.50028.00028.00028.00031.50031.50034.50034.50040.00040.00025.50027.00028.00028.00031.50031.50036.00036.00040.00045.00045.00049.00049.00057.00057.000

15.50017.00018.00018.00021.50021.50026.00026.00030.00035.00035.00039.00039.00047.00047.00013.00013.00013.00017.00017.00020.00020.00024.50024.50026.50026.50030.50036.00036.00036.00044.500

22.50024.00025.00025.00028.50028.50033.00033.00037.00042.00042.00046.00046.00054.00054.00020.00020.00020.00024.00024.00027.00027.00031.50031.50033.50033.50037.50043.00043.00043.00051.500

26.50028.00029.00029.00032.50032.50037.00037.00041.00046.00046.00050.00050.00058.00058.00024.00024.00024.00028.00028.00031.00031.00035.50035.50037.50037.50041.50047.00047.00047.00055.500

22.50024.00025.00025.00028.50028.50033.00033.00037.00042.00042.00046.00046.00054.00054.00020.00020.00020.00024.00024.00027.00027.00031.50031.50033.50033.50037.50043.00043.00043.00051.500

27.50029.00030.00030.00033.50033.50038.00038.00042.00047.00047.00051.00051.00059.00059.000

C C C C C

M A

R

C

A

&

R

. P

.

M.

Notas: Todas las unidades estn en Pulgadas. El clculo de la longitud de esta medida est basado en la siguiente ecuacin: La longitud de la flecha motrz y el tubo ser de 120" para respetar la longitud el niple

M

N = M + C - 20

En donde: N = Longitud del Niple M = Altura del Motor C = Altura del Cabezal 20 de Proyeccin

10.50010.50010.50016.50016.50018.00018.00021.50021.50024.50024.50030.00030.00036.00036.00036.000

17.50017.50017.50023.50023.50025.00025.00028.50028.50031.50031.50037.00037.00043.00043.00043.000

21.50021.50021.50027.50027.50029.00029.00032.50032.50035.50035.50041.00041.00047.00047.00047.000

17.50017.50017.50023.50023.50025.00025.00028.50028.50031.50031.50037.00037.00043.00043.00043.000

22.50022.50022.50028.50028.50030.00030.00033.50033.50036.50036.50042.00042.00048.00048.00048.00010.500

10.50010.50010.50016.50018.00018.00018.00021.50021.50024.50024.50030.00030.000

17.50017.50017.50017.50023.50025.00025.00025.00028.50028.50031.50031.50037.00037.000

21.50021.50021.50021.50027.50029.00029.00029.00032.50032.50035.50035.50041.00041.000

17.50017.50017.50017.50023.50025.00025.00025.00028.50028.50031.50031.50037.00037.000

22.50022.50022.50022.50028.50030.00030.00030.00033.50033.50036.50036.50042.00042.000

20"Proyeccin

25.00025.00025.00029.00029.00032.00032.00036.50036.50038.50038.50042.50048.00048.00048.00056.500

Flecha Motrz Lubricacin Aceite

Tubo 120"

Niple N

Flecha Motrz 120"Cabezal

C

Motor M

BOMBASBOMBAS

RR Pag. 22

4.3 ANALISIS DE EMPUJE AXIAL Y JUEGO AXIAL (ESTIRAMIENTO)

La flecha de la columna de la bomba (no la de los tazones), experimenta un fenmeno de estiramiento, debido a que los impulsores producen una reaccin empuje hacia abajo, asi como por el efecto del peso mismo de la flecha de la columna, por lo cual debemos calcular este fenomeno, para por medio de la tuerca de ajuste compensar dicho estiramiento y eliminar el peligro de que dichos impulsores arrastren sobre el tazn as como para que nuestros impulsores trabajen en el lugar optimo de eficiencia .

Para poder sacar el estiramiento tenemos que observar la tabla No. 8

ESTIRAMIENTO

Este estiramiento. depende de tres cosas bsicamente.

a) El empuje hacia abajo ejercido por el impulsor al estar en funcionamiento, el cual depende de la C.D.T., la geometra y el peso del impulsor.

b) El largo de la flecha de la columna.

EXPLICACION DEL USO DE LA TABLA

Para obtener el empuje axial del impulsor nos vamos a la tabla 5, y con la C.D.T. (calculada en el paso 2), y el No. de pasos, obtenemos el empuje total hacia abajo que soporta la flecha de la columna en conjunto, es decir:

HT= (Empuje axial x CDT) + (peso del impulsor x No. de pasos)

El resultado de est operacin es el empuje hacia abajo, solo falta considerar el peso mismo de la flecha, lo que obtenemos directamente de la tabla No 7, multiplicando el peso de una flecha, por el numero de flechas que tiene la bomba.

Luego la tabla 8 nos relaciona la carga axial total y el dimetro de la flecha, obteniendo el estiramiento por cada 100 pies, y as obtenemos el estiramiento total.

226.8272.1362.8454.0544.0635.0725.7816.5907.2

1,088.61,270.01,451.51,632.91,814.41,995.82,177.22,358.72,540.02,721.62,948.33,175.03,401.93,628.74,082.34,535.95,443.06,350.07,257.08,165.09,072.09,979.0

10,886.011,793.012,701.013,608.014,515.0

500600800

1,0001,2001,4001,6001,8002,0002,4002,8003,2003,6004,0004,4004,8005,2005,6006,0006,5007,0007,5008,0009,000

10,00012,00014,00016,00018,00020,00022,00024,00026,00028,00030,000

0.0470.0560.0750.0940.1120.1310.1500.1690.1870.2250.262

0.0260.0320.0420.0530.0630.0740.0840.0950.1050.1270.1480.1690.1900.2110.2400.2530.274

0.0180.0220.0300.0370.0450.0520.0600.0670.0750.0900.1050.1190.1350.1500.1640.1790.1940.2090.2240.2430.260

0.0120.0140.0190.0240.0280.0330.0380.0420.0470.0560.0660.0850.0940.1030.1130.1220.1310.1410.1530.1640.1760.1880.2110.2340.281

0.0090.0110.0150.0190.0220.0260.0300.0330.0370.0440.0520.0590.0670.0740.0810.0890.0960.1070.1110.1200.1290.1390.1480.1670.1850.2220.2590.296

0.0070.0080.0110.0140.0170.0200.0220.0250.0280.0340.0390.0450.0510.0560.0620.0670.0730.0790.0840.0910.0980.1050.1120.1260.1400.1680.1960.2240.2520.280

0.0060.0090.0110.0130.0150.0180.0200.0220.0260.0300.0400.0440.0480.0530.0570.0620.0660.0710.0770.0820.0880.0980.1100.1320.1540.1760.1980.2200.2420.2640.286

0.0090.0110.0120.0140.0160.0180.0210.0250.0280.0320.0360.0390.0430.0460.0500.0530.0580.0620.0670.0710.0800.0890.1060.1240.1420.1600.1760.1950.2130.230

1.9 cm3/4"

2.54 cm1"

3.01cm1-3/16"

3.81cm1-1/2"

4.28 cm1-11/16

4.92 cm1-15/16"

5.5 cm2-3/16"

6.19 cm2-7/16"

ALARGAMIENTO DE FLECHAEN PULGADAS POR CADA 100 PIES (30.4) MTS. DE FLECHA

TABLA No. 7TABLA No. 8

DIAMETRO DE LA FLECHA

KGS

Resultados obtenidosPor medio de la ecuacin:

H.T. = (Empuje axial x C.D.T.) + (peso del Impulsor x No. de pasos)+Peso de las flechas

En donde:

E = Alargamiento (Pulg)L = Largo de la flecha (pies)e = Modulo de elasticidad (29,000,000)H.T. = Carga Axial (Lbs)G.S.A. = Seccin area de flecha (Pulg )

L x 12 x H.T.

L x 12 x H.T.

e x G.S.A.

29,000,000 x Area de la flecha

Datos optenidos de las curvas de operacin

Pi x d E2. =G.S.A4

1 Pie = 12 Pulg.1 Kg = 2.20 Lbs.1 Pulg. = 2.54 Cm1 Mt = 3.28 PiesEQUI

VALENCIA

S

LBS

CARGA AXIAL

PESO DE 10' DE FLECHA Y COPLE (Kg.) 7.05 12.50 17.68 28.26 35.91 47.65 59.33 73.67

E =

E =

BOMBASBOMBAS

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PASO 5DETERMINACION DEL CABEZAL DE

DESCARGA

PASO 6CALCULO DEL ELEMENTO MOTRIZ

Este es de acuerdo al diametro del tubo utilizado.

Sus partes son: Estopero, prensa empaque, empaque grafitado, bridas tanto succin como descarga

Y en lubricacin aceite ademas de estos elementos tambin lleva estrella, deposito y conexiones.

El elemento mtriz es el motor que dara la potencia para poner a funcionar el equipo de bombeo, puede ser elctrico o de combustin interna.

Lo debemos escoger de acuerdo al caballaje que consume nuestro equipo y tomando en cuenta las perdidas mecnicas en las flechas y nunca limitado, pues corremos el riezgo de forzarlo.

Tapa tuerca cubierta (estrella)Casquillo chumacera

Casquillo chumacera

Empaque tuerca cubierta

Empaque tuerca cubierta

Anillo prensa-empaque

Anillo prensa-empaque

Empaque grafitado

Empaque grafitado

Tuerca cubiertaCubierta superior

Brida de descarga

Brida de descarga

Brida de succin

Brida de succin

DEPOSITO DE ACEITE

Lubricacin manual

CABEZAL DE DESCARGA LUBRICACION ACEITE

CABEZAL DE DESCARGA LUBRICACION AGUA

Metalizado

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PASO 7CONSIDERACIONES DE INGENIERIA

7.1.- ANALISIS DEL NPSH. (CARGA NETA DE SUCCION POSITIVA)

Este punto es para obtener algunos datos criticos de diseo en el equipo de bombeo, que siempre hay que

tomar en cuenta en lo que respecta a condiciones de operacion y diseo.

El NPSHR requerido.- Es la carga neta positiva absoluta requerida en metros, que debera existir en la succin de la bomba para prevenir la vaporizacin cavitacin del fluido.

Esta cantidad de carga en metros depende del diseo y geometria del impulsor y lo define el fabricante en sus curvas de operacin. Dicha carga varia de acuerdo al gasto y es basada en agua clara y con una gravedad especifica de 1.0El NPSHD disponible.- Es la carga neta Positiva absoluta que se dispone en metros en la succin de la bomba, si esta es menor que la requerida se tendra el problema de vaporizacion o cavitacion en el sistema.

Esta carga disponible depende de las condiciones de como este operando la bomba, mas que de la bomba misma,

Estas condiciones de operacin a las que nos referimos son: presin atmosfrica a la altitud de instalacin, temperatura del agua a bombear, la sumergencia de la

Para obtener el NPSH requerido, existe una curva que se encuentra dentro de las curvas de operacin, en la parte inferior de estas.

El valor en metros, lo encontramos trazando una linea vertical partiendo del gasto en direccin a la curva y de este punto trazamos una linea horizontal y obtenemos el NPSH requerido.

El siguiente paso es obtener el NPSHD (NPSH Disponible) qu se calcula de la siguiente manera.

Para obtener dicho NPSHD, se debe siempre tomar un punto de referencia constante; en el que se haran las mediciones de presin o carga en metros ya sea, a favor (+), o en contra (-), que en el casode las bombas verticales se toma como punto de referencia la entrada de agua en el primer impulsor de la bomba.

+NPS H A= 1 + 2 3 - 4 - 5

=L/10mt

=Perdidas por friccinen la succin, en mts.

=Presin de vapor del agua a la temperaturade bombeo.

1 a) =PATM

4

5

3

2Q (MTS) HV= 4(D x 5.04) 2

23

4

.- Carga de velocidad en metros de agua en la succion. (Normalmente es despreciable).

.- Carga estatica en mts. sobre o bajo el nivel del primer impulsor. Siendo esta carga positiva si el nivel del liquido esta sobre el impulsor o negativa si esta bajo el nivel de primer impulsor. (Sumergencia Desnivel)

.- Todas las perdidas por friccin en metros incluyendo valvulas y accesorios que hubiera entre el primer impulsor y la conduccin de succin

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-100-500

0+500

+100015002000250030003500400045005000550060006500700075008000850090009500

10 00015 000

-304.8-152.4

0.0+152.4

304.8457.2609.6762.0914.4

1066.81219.21371.61524.01676.41828.81981.22133.62286.02438.42590.82743.22895.63048.04572.0

31.030.529.929.428.928.327.827.326.826.325.825.424.924.424.023.523.122.722.221.821.421.020.616.9

788775760747734719706694681668655645633620610597587577564554544533523429

15.215.014.714.414.213.913.713.413.212.912.712.412.212.011.811.511.311.110.910.710.510.310.18.3

35.234.633.933.332.832.131.531.030.429.829.228.828.227.627.226.726.225.725.224.724.323.823.419.2

213.8212.9212.0211.1210.2209.3208.4207.4206.5205.6204.7203.8202.9201.9201.0200.1199.2198.3197.4196.5195.5194.6193.7184.0

05

101520253035404550556065707580859095

100

0.06230.0890

0.1250.1730.2380.3230.4320.5730.7520.9771.2571.6052.0312.5503.1773.9314.8295.8947.1498.619

10.332

0.200.290.410.570.781.061.421.882.473.204.125.276.668.37

10.4212.9015.8419.3423.4628.2833.90

PIES METROSPLG. HG MM. HGLEC. BAROMETRICA PRESION ATMOSF.

PSI PIES AGUAPUNTO DE EBULLISiON

DEL AGUA (F)TEMP.

CPRESION

MTS. H2O PIES H2O

LEC

TU

RA

S B

AR

OM

ETR

ICA

S Y

PRES

ION

AT

MO

SFER

ICA

CO

RR

ESPO

ND

IEN

TES

A D

IFER

ENT

ES A

LTIT

UD

ES

TABLA DE PRESION DE VAPORIZACION DEL AGUA

A DIFERENTES TEMPERATURAS

1 .- a) Presin atmosfrica (PATM)en metros en el lugar de instalacin la cual depende de la altura sobre el nivel del mar en el lugar de instalacin. Se adjunta tabla.

b) En el caso de que el punto de succin en el primer impulsor fuera un tanque a presin (en el caso de bombas enlatadas o levantadoras de presin) al valor del inciso a) debera agregarse la presin del tanque, es decir que esta presin nos incremetaria el NPSHD.

5 .- Presin de vapor del agua bombeada a la temperatura del agua bombeada, expresada en mts de carga (adjuntamos tabla).

Sumando y restando los c inco e lementos mecionados anteriormente obtenemos el NPSHD el cual debera siempre ser al menos un metro mayor que el NPSHR para no tener problemas de cavitacin.

Si esto no sucediera, deberan cambiarse las condiciones de operacin de la bomba y la manera mas fcil de hacerlo es generando sumergencia en el primer impulsor, cuando las condiciones lo permitan

Debido a la discusin anterior, la temperatura, la gravedad especifica y el nivel de sumergencia requerido tiene una gran importancia ya que si la bomba no se encuentra con un NPSH disponible mayor que el NPSH requerido, se tendra el fenomeno de cavitacin, el cual hace que por condiciones de presin y temperatura dentro del impulsor, se generen burbujas dentro del mismo, que al pasar a una zona de baja a una de alta presin estallan, generando datos importantes al impulsor y al funcionamiento de la bomba en

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SECCION 3EJEMPLO DE CALCULO

PASO l Definicin de datos:

Gasto = 30 LPS Nivel Dinmico = 30 Mts. Dimetro de ademe = 14" Tipo de Lubricacin = Por agua Tipo de impulsor = CerradoVelocidad de operacin = 1,760 RPM Gravedad especifica = 1.0 Temperatura = 301 C Altitud = 1,760 S.N.M Presin de operacin = 3.0 kg/cm2 Datos adicionales: Conduccin de 1,000 mts en tubo de 8" y un desnivel de 6 mts desde el cabezal de descarga al punto de descarga del agua.

PASO 2 Calculo de la C.D.T.

PASO 3 Calculo del ensamble de tazones.

3.1 - CALCULO DE LA CARGA REAL POR PASO Y DEL No. DE PASOS.

C.D.T. = 30 mts (nivel dinamico) + 6.0 mts (elevacion topografica) + 1.27 mts (friccion en la columna = 3.20 mts. x 39.65 mts. de col /l00 Tabla 2 pag.7) + 4. 1.0 mts (friccion en la descarga .41 x l000/100 pag. 6) + 30 mts. (presion de operacion 3.0 kg/cm2 x 10) Por lo tanto: C.D.T. = 71.37 mts

Lo primero que hacemos es definir el no. de tramos, lo cual hacemos una aproximacion inicial de 10 mts. adicionales al nivel dinamico y con la tabla 4 de la pag. 11 se propone un diametro de tuberia de columna de acuerdo al gasto de diseo.

En nuestro caso escogemos 13 tramos (39.65 mts) de columna y 6" de diametro.

Con esta informacion procedemos al calculo de la carga dinamica total.

Con el gasto de diseo 30 1.p.s. busco en las curvas de operacin el mas eficiente, en este caso 10 ms-l c, con su curva de operacin obtengo los siguientes datos: Carga por paso = 12.57 mts.Eficiencia = 80.58 %Potencia por paso = 6.13 HP No. de pasos= 71.37/1 2.57 = 5.68 o sea 6 pasos. Puntos de eficiencia a quitar = 3% por tazon no esmaltado y por no. de pasos no hay necesidad de quitar ningun punto en eficiencia.

Con esta informacion procedemos a obtener el factor de correcin en la carga por paso: Fl = (80.5-3.0)/80.5 = 77.58/80.5 = 0.96

Para el factor de correccin por densidad gravedad especifica:

F2 = 1.0 es decir no hay necesidad de corregir por gravedad especifica dado que esta es 1.0

Por lo que la carga ajustada por paso sera:

12.57x 0.96 = 12.07 mts/paso

Y el no. de pasos ajustado sera = 71.37/1 2.07 = 5.91 pasos o sea 6 pasos.

Y la carga que nos dara este ensamble de tazones sera :

6 x l 2.07 = 72.42 mts.

Lo cual excede ligeramente la C.D.T. de diseo que es 71.37 mts.

BOMBASBOMBAS

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Si esta carga excediera demasiado de la C.D.T. de diseo, debemos pensar en la opcin de recortar el impulsor, para lo cual seguimos un proceso inverso es decir dividir la C.D.T. entre los 6 pasos 71.37/6 = 11.90 mts por paso, ajustamos la carga por los puntos de eficiencia a restar, dividiendo entre el factor de eficiencia Fl mencionado arriba es decir 11.90/.96 = 12.39 mts/paso. En lugar de 12.57 mts/paso en diametro nominal.

Ahora intersecto en la curva de operacin los 30 L.p.s. Con los 12.39 mts y obtengo un punto

ligeramente abajo de la curva de dimetro nominaly hago una interpelacin entre el diametro de Curva nominal, el punto de operacion y diametro de Curva mas cercana hacia abajo, dimetros que obtengo de la curva de operacion.

Tendremos tambin que hacer dicha interpolacin en la potencia viendo tambien las curvas de potencia, dando esta Potencia por paso menor a la de diametro nominal o de curva no. 1.

Con la potencia por paso solo la multiplico por el no. de pasos: 6.13 hp's x 6 pasos = 36.78 HP Ahora, calculamos las perdidas en la flecha, tomando en cuenta que son 130 pies de columna

y con la tabla "B" pg. 13 0.53xl3O/lOO = 0.69 hp's.

Por lo que la potencia total consumida por la bomba es: 37.47 HP

Este estiramiento se calculo con la tabla No 8 de la pag. 22.

Aqui vemos en la tabla no. 5 que el modelo l0ms cuenta con una flecha de 1 3/16"; la bomba consume 37.47 hp's de acuerdo a la tabla No. 6 y 7 pg's 15 y 16, dicha flecha nos resiste perfectamente.

En caso de un analisis fino o en casos extremos de ensambles de tazones de muchos pasos, es necesario ver la explicacion de las pag's 14 y 16 de este manual de diseo.

3.2 CALCULO DE LA POTENCIA CONSUMIDA

3.3 ANALISIS DE LA FLECHA DE TAZONES

4.1 TUBO DE COLUMNA.

4.2 TRANSMISION

4.3 ANALISIS DEL EMPUJE AXIAL Y ESTIRAMIENTO DE LA FLECHA.

De hecho el tubo de columna ya lo seleccionamos al calcular la friccin en la columna con la tabla no.4, solo lo confirmamos y es de 6". En caso que la friccin fuera excesiva pudimos haber seleccionado un dimetro mayor.

Debemos checar que la descarga del cuerpo de

tazones ensamble con la columna, esto lo vemos en el cuadro de especificaciones de tazones, tabla 5 que en el caso del 1Oms-2c es 6" por lo que si hay un ensamble correcto de otra manera se tiene que recurrir a conecciones especiales (reducciones) para hacerlo ensamblar.

PASO 4

De acuerdo a la tabla 7 y con la velocidad de operacion (1,760 RPM) vemos que debemos tener flecha de 1" que resiste hasta 50 hp y nosotros

solo consumimos 37 hp. La transmision motriz debera ser del mismo dimetro 1".

El empuje axial de un ensamble 1Oms-2c de 6 pasos con 69.27 mts de carga asi como el peso de los impulsores y las flechas seran de acuerdo a la tabla siguiente:

6.2 kg/mt x 69.27 mt = 429.47 0.050

5.4 kg/Impulsor x 6 Impulsores = 32.4 12.50 kg/flecha x 13 tramos = 162.9 Total = 194.9 despreciable

Empuje AxialKg

Estiramiento Pulg

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que tenerlo en cuenta cuando hagamos el ajuste inicial de los impuisores para compensar dicho estiramiento y dejar un espacio adicional entre y el impulsor y el tazn para evitar que exista rozamiento.

El estiramiento por concepto del peso de la flecha es lo que hay que "levantar la transmision" con la tuerca de ajuste antes de arrancar, pero el estiramiento por el empuje axiai de los impulsores existe cuando la bomba est en operacin ya hay

Tendra que ser del mismo diametro de la columna, en este caso 6" por lo que debera ser 6 X 6Xl6 l/2, que significa 6" de succion 6" de descarga y 16 l/2"

del plato del ensamble del motor elctrico o cabezal de engranes.

PASO 5 Cabezal de descarga

PASO 6 Consideraciones del NPSH

PASO 7

COTIZACION FINAL

En nuestra curva de operacin aparece la grafica de NPSH requerido, en este caso en 30 Lps es de 2.87 mts. solo debemos calcular el NPSH disponible el cual tendra que ser mayor para evitar la cavitacin. Carga a favor:Presion atmosfrica a 1760 mts s.n.m. = 31.8 pies x .3048 = 9.69 mts

Carga de velocidad = 30 x 30 /(6*4)*5.04 = 0.14 mts Normalmente este termino es despreciable.

Sumergencia de la bomba =39.65-30.0 = 9.65 Mts (Long.columna-nivel dinamico)

Suma de cargas a favor = 9.69 +.l 4 + 9.65 = 1 9.48 mts

Carga en contra:Presion de vapor a la temperatura de bombeo = .432 mts. a 30C

Fricciones en la succion = no hay pues normalmente no hay accesorios en la succion excepto el colador de fabrica que se considera despreciable tal friccion.

Suma de cargas en contra = .432 mts Entonces el NPSH disponible es:

= 19.48 - .432 = 19.05 Mts.

Por lo que es mayor que el requerido no hay ningun problema de cavitacin.

PortadaIndiceIntroduccinPgina 3Pgina 4Perdidas por Friccin a cada 100 pies de TuberaPerdidas por Friccin a cada 100 pies de TuberaFriccin Tubera de ColumnaNomograma para Clculo de PrdidasDeifiniciones BsicasSeccion II Diseo del cuerpo o Ensamble de TazonesClculo de la Potencia ConsumidaTABLA - Curva de Potencia ConsumidaTABLA - Curva de Potencia Consumida3.3 Anlisis de la Flecha de TazonesClculo de la Flecha de Tazones para Bombas VerticalesCABALLAJE ACEPTADO EN FUNCION DEL DIAMETRO DE FLECHA Y EMPUJE AXIAL EN FLECHA DE LINEA ROSCADA ASI-C1045 @ 1760 RPM4. DISEO DE LA COLUMNA DEL EQUIPO4.1 TUBO DE COLUMNA4.2 TRANSMISIONTRANSMISION EN CASO DE LUBRICACION AGUATRANSMISION EN CASO DE LUBRICACION ACEITE.TRANSMISION MOTRIZFLECHA MOTRIZ LUBRICACION AGUALONGITUD DEL NIPLE - LUBRICACION ACEITE4.3 ANALISIS DE EMPUJE AXIAL Y JUEGO AXIAL (ESTIRAMIENTO)ALARGAMIENTO DE FLECHAPASO 5 - DETERMINACION DEL CABEZAL DE DESCARGAPASO 6 - CALCULO DEL ELEMENTO MOTRIZPASO 7 - CONSIDERACIONES DE INGENIERIA7.1 ANALISIS DEL NPSHSECCION 3 - EJEMPLOS DE CLCULO

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