Embed Size (px)
Citation preview
INSTITUTO TECNOLOGICO DE
TLALNEPANTLA
EQUIPOS MECANICOS
INGENIERIA ELECTRICA
2013
2
3
1.1 Introducción y Clasificación
General.
• 20% de la energía eléctrica (E.E.) que
se consume en el mundo se origina
por el uso de sistemas de bombeo.
• 25-50% de E.E. consumida en las
industrias es debido a las bombas.
• Se utilizan para áreas:
• Doméstica, comercial, industrial y agrícolas.
• Redes Municipales y aguas de desecho.
Sistemas de Bombeo
4
Objetivos de un Sistema de Bombeo
• Transferir liquidos
desde un punto a
otro.
• Circular liquidos
dentro de un
sistema.
1.1 Introducción y Clasificación
General.
5
• Bombas
• Actuador primario: motores eléctricos, plantas
diesel y sistemas de aire.
• Sistemas de tuberias para conducción fluidos.
• Valvulas para control del flujo dentro del
sistema
• Accesorios, control, instrumentación, et..
• Equipo final del sistema.
• Intercambiadores de calor, tanques, máquinas
hidráulicas, aspersores, etc..
• Componentes principales de un
Sistema de Bombeo.
6
• Carga o Cabeza o Head
• Resistencia propia del
sistema.
• 2 tipos: estatica y friccional.
• Carga estática
• Diferencia en altura entre la
fuente y el punto de destino
• Independiente del tipo de
flujo
Características del Sistema de
Bombeo
destination
source
Stati
c
head
Static
head
Flow
7
• La carga estatica presenta
• Succión de Carga Estática (hS): subir el liquido
en relación con la línea de centro de la bomba.
• Descarga de carga estática(hD) : distancia
vertical de la linea de centro y la superficie del
liquido al tanque de destino.
• Carga estatica a una presión dada.
Carga (m) = Presión (Kg/m2)
Peso Especifico (Kg/m3)
Características del Sistema de
Bombeo
8
• Carga de fricción
• Resistencia al flujo en tuberia y accesorios
• Depende del tamaño, tipo de tubería,
accesorios, valor de flujo y naturaleza del
liquido
• Proporcional al cuadrado del flujo o caudal
• Sistema de tubería cerrada (no abierta a la
atmosfera únicamente tiene carga de
Fricción y no carga estatica. Friction
head
Flow
Características del Sistema de
Bombeo
9
En la mayoría de los casos:
Carga total= carga estatica + carga friccional
System
head
Flow
Static head
Friction
head
System
curve
System
head
Flow
Static head
Friction
head
System
curve
Características del Sistema de
Bombeo
10
Curva de funcionamiento de la
Bomba
• Relacion entre carga y flujo
• Incremento de flujo
• Incremento de la resist. Del sist
• Incremento de la carga
• Decremento del flujo a cero
• Valor cero del flujo: riesgo de
que la bomba se queme.
Head
Flow
Performance curve for
centrifugal pump
Características del Sistema de
Bombeo
11
Punto de Operación de la Bomba
• Punto de Servicio:
Valor de flujo a una
cierta carga
• Punto de
Operación de la
Bomba:
interseccion de la
curva de la bomba
y la curva del
sistema
Flow
Head
Static
head
Pump performance
curve
System
curve
Pump
operating
point
Características del Sistema de
Bombeo
12
Funcionamiento de la bomba en succión (NPSH)
• Cavitacion o vaporizacion: burbujas dentro de la bomba
• Si las burbujas dentro de la bomba colapsan
• Erosion de las superficies de los alabes
• Incremento del ruido y la vibración
• Estrangulamiento de los conductos del impulsor
• Net Positive Suction Head (NPSH) Carga neta de succión
Positiva
• NPSH Posible: que tanto la succion de la bomba
excede la presión de vapor del liquido
• NPSH Requerida: la succión de la bomba necesaria
para evitar la cavitacion.
Características del Sistema de
Bombeo
13
Por principio de Operación.
Clasificación de las Bombas
DynamicPositive
Displacement
Centrifugal Special effect Rotary Reciprocating
Internal
gear
External
gearLobe
Slide
vane
Others (e.g.
Impulse, Buoyancy)
Pumps
DynamicPositive
Displacement
Centrifugal Special effect Rotary Reciprocating
Internal
gear
External
gearLobe
Slide
vane
Others (e.g.
Impulse, Buoyancy)
Pumps
14
Las bombas estan divididas en:
Rotodinamicas o centrifugas
Bombas de desplazamiento positivo
Dentro de estos grupos existen muchos tipos diferentes de
bombas
15
16
Tipos de Bombas
De Desplazamiento Positivo
• Por cada revolución de la bomba
• Una cantidad fija de liquido es llevado desde
un conector
• Y es positivamente descargado en otro
• Si la tuberia se bloquea
• Presión se eleva
• Se puede dañar la bomba
• Usada para fluidos diferentes al agua
17
• Bombas Reciprocantes
• Desplazamiento por movimiento alternativo
como de pistones o membranas
• Utilizados para fluidos viscosos y pozos
petroleros
• Bombas Rotatorias
• Desplazamiento por rotació de engranes,
levas o paletas
• Distintos subtipos
• Usadas para servicios especiales en
industria
Tipos de Bombas
De Desplazamiento Positivo
18
Bombas Roto-Dinámicas
• Modo de operacion
• Rotando el impulsor convierte energy
cinética a presión o velocidad de la bomba al
fluido
• 2 tipos
• Centrifugas: 75% de todas las bombas
instaladas y su uso básico es para agua
• Efectos especiales: condiciones especiales
Tipos de Bombas
19
1.2 Bombas centrífugas.- Diseño,
construcción, materiales y aplicaciones.
Centrifugal Pumps
Como trabajan?
(Sahdev M)
• Liquido se forza dentro
del impulsor
• Alabes pasan la energia
cinetica al liquido: el
liquido rota y abandona
el impulsor
• Carcasa de Voluta
convierte la energía
cinética en energía de
presión.
20
Bombas Centrifugas
Componentes Rotativos y estacionarios
(Sahdev)
1.2 Bombas centrífugas.- Diseño,
construcción, materiales y aplicaciones.
21
Impulsor Sahdev)
• Parte principal rotatoria que provee de aceleración
centrifuga al fluido
• Numero de impulsores = numero de etapas de la bomba
• Clasificación de Impulsor: direccion de flujo, tipo succión
y forma/construcción mecánica
Flecha o eje
• Transfiere torque del motor al impulsor durante el
arranque y operación de la bomba
1.2 Bombas centrífugas.- Diseño,
construcción, materiales y aplicaciones.
Bombas Centrifugas
22
Carcaza
Volute Casing (Sahdev) • Funcion
• Encierra al impulsor como “recipiente a presión”
• Soporte para flecha y rodamientos
• Carcaza de Voluta
• Alojamiento interno del impulsor
• Balancea presión hidráulica sobre la flecha de la
bomba
• Alojamiento Circular
• Alabes rodeando al impulsor
• Utilizado para bombas multietapas
1.2 Bombas centrífugas.- Diseño,
construcción, materiales y aplicaciones.
Bombas Centrifugas
23
Soportada entre rodamientos: Impulsor cargado entre 2 conjuntos
de baleros
Impulsor colgante : Impulsor cuelga sobre un soporte o
chumacera
1.2 Bombas centrífugas.- Diseño,
construcción, materiales y aplicaciones.
24
1.2 Bombas centrífugas.- Diseño,
construcción, materiales y aplicaciones.
25
FUNDAMENTOS DE BOMBEO
PRESIÓN: Pressure
CARGA HIDRÁULICA:Head
ENERGÍA CINETICA: Kinetic Energy
ENERGIA POTENCIAL: Potential Energy
TIPOS DE IMPULSORES
26
Una bomba agrega energía (presión)
a un fluido.
Las bombas pueden desarrollar:
Alta Presión------Bajo Caudal
Alto Caudal------Baja Presión
La confiabilidad y energía de una
bomba son altamente dependientes
de el punto de operación
1.3 Cálculo y selección de bombas centrífugas.
- Curvas de operación, eficiencia y energía.
27
1.3 Cálculo y selección de bombas centrífugas.
- Curvas de operación, eficiencia y energía.
28
1.3 Cálculo y selección de bombas centrífugas.
- Curvas de operación, eficiencia y energía.
29
Voluta atrapa y convierte la energia
cinética a energía de presión.
1.3 Cálculo y selección de bombas centrífugas.
- Curvas de operación, eficiencia y energía.
30
1.3 Cálculo y selección de bombas centrífugas.
- Curvas de operación, eficiencia y energía.
31
1.3 Cálculo y selección de bombas centrífugas.
- Curvas de operación, eficiencia y energía.
32
Carga Total Diferencial (TDH)
TDH = Descarga Total de Carga + Carga Total de Succion
Carga Total = Presión de descarga + carga de Velocidad +carga
estatica
Parametros de Funcionamiento de Bombeo
CARGA O CABEZA HIDRÁULICA: Head
CAUDAL O VALOR DE FLUJO: Flow Rate
POTENCIA: Power
EFICIENCIA: Efficiency
CARGA NETA DE SUCCIÓN POSITIVA: Net
Positive Suction Head (NPSH)
CURVAS CARACTERISTICAS: Characteristic
Curves
1.3 Cálculo y selección de bombas centrífugas.
- Curvas de operación, eficiencia y energía.
33
•Cada bomba exhibe perdidas de energía internamente
•El tamaño de las pérdidas depende en que punto de su curva de operación la
bomba es operada.
•Las pérdidas pueden ser mínimas o substanciales.
•La bomba esta diseñada para un flujo especifico, a una presión específica y a
unas RPM´s especificas.
•Cuando el flujo se desvia del diseño original, el líquido no entra en contacto con
los alabes en el ángulo correcto y una turbulencia y mayores perdidas ocurren.
•Menor pérdida/mayor eficiencia, o sea Best Efficiency Point (BEP)
•La relación entre potencia entregada y consumida es la eficiencia de la bomba
•Las perdidas pueden ser medidas por comparar la potencia hidráulica
entregada y la potencia consumida en su operación
1.3 Cálculo y selección de bombas centrífugas.
- Curvas de operación, eficiencia y energía.
34
Ŋ= Eficiencia de la bomba= lo esperado / su costo
Ŋ p = Potencia de agua/ Potencia de operación de bomba
Ŋ p = GPM x TDH / (HP x 3960)
•Carga Neta de Succión Positiva (NPSH)
•NPSH Requerida (NPSHR)
•NPSH Posible (NPSHA)
•NPSH es una medida de energía de presión en un líquido arriba de la presión de
vapor
•Sí la presión cae abajo de la presión de vapor el liquido ebulliciona(cavitación)
•Todas las bombas requieren que NPSHA sea> 0
•Esto es llamado NPSHR
35
36
Rango de Operación Preferido (POR)
El rango de operación donde se espera que funcione normalmente
una bomba.
Typicamente 40% - 110% del BEP
Generalmente no se especifica en las bombas.
Rango de Operación Permisible (AOR)
Es el rango de flujo sobre el cual la bomba operara con alguna
reducción de su confiabilidad y un incremento en ruido y vibración.
Typicamente 10% - 120% BEP
A menudo etiquetado sobre las curvas características de la bomba e
identificado como :
Minimum Flow (flujo minimo)
Maximum flow often limited by NPSH margin (flujo máximo a
menudo limitado por el margen del CNSP)
37
SISTEMAS DE CURV AS :System Curves
• CARGA ESTATICA: Static Head
•CARGA DINAMICA: Dynamic Head
•FRICCIÓN DE TUBERIA: Pipe Friction
•PERDIDAD POR ACCESORIOS: Fitting Losses
38
Como se sabe la bomba toma energía para mover el fluido a traves de
sistemas de tuberías y otros equipos.
La carga o cabeza de presión utilizada para vencer la fricción de las
paredes de tubería es llamada carga dinamica.
La carga dinámica es proporcional al cuadrado de la velocidad del fluido
La energía para subir un fluido de un punto a otro es suministrada por la
bomba, la presión utilizada para elevar el fluido de un punto a otro se
llama carga estatica
La carga estatica es independiente de la velocidad del fluido
Carga total del Sistema= Carga Estatica + Carga Dinamica
1.4 Bombas centrífugas especiales,
verticales y multietapas
39
40
41
Bombas centrifugas para alta presión.
Las bombas centrifugas de alta presión estan diseñadas para utilizarse en
aplicaciones donde se requieren altas presiones de descarga y flujos bajos. Los
contratistas pueden emplearlas para equipos de limpieza en el mismo sitio de
trabajo o bien instalarlas sobre vehiculos de transporte de agua, Otros usos
incluyen el riego asi como bombas de reserva de emergencia para aplicaciones
en la extinción de incendios.
Normalmente estas bombas descargan alrededor de 145 GPM y presenta cargas
> 300 pies. La bomba puede tener un 2-3” de orificio en la aspiración y hasta tres
puertos de descarga de diferente tamaño para mayor versatilidad. Los impulsores
utilizados en estas bombas son un diseño cerrado y no está abierto como los
utilizados en otros tipos de bombas centrífugas. Del mismo modo el difusor es
más compacto que una voluta regular a fin de generar las altas presiones de
descarga.
Estas bombas no son capaces de manejar sólidos o agua con arena, limo, arena
o desechos, esto obstruiría la bomba si se le permite entrar en la carcasa.
Además, el impulsor y el difusor puede estar hechos de aluminio en lugar de
hierro fundido, ya que no están sujetas a los materiales abrasivos. Se recomienda
que una red de malla siempre se colocque sobre el filtro de aspiración si la
bomba está siendo utilizada en agua sucia
43
Bombas Centrífugas para Basura
Deben su nombre a su capacidad para manejar grandes cantidades de escombros y son
la opción preferida de los contratistas y la industria de alquiler. Los tamaños más
comunes están en el rango de 2-6” en succión y producción de flujos de 200 a 1.600
GPM con cargas de hasta 150-pies.
La regla de oro es que una bomba de basura en general, puede manejar sólidos esféricos
de hasta ½” del diámetro de la boca de aspiración. Los Sólidos (palos, piedras y
escombros) fluyen sin obstruirla, lo que es ideal para las condiciones del agua que se
encuentran típicamente en los sitios de trabajo.
Las Bombas de basura pueden manejar hasta 25% de sólidos en suspensión en
volumen. Ofrecen otra ventaja en que pueden ser rápida y fácilmente desmontables para
servicio o inspección. Mientras las bombas normales requieren herramientas especiales
en estas bombas de residuos se puede acceder a la carcaza con herramientas comunes.
Una bomba de basura cuesta más que el estándar de las bombas centrífugas, la razón es
que motores son de mayor potencia. El impulsor de hierro fundido requiere de dos
paletas de diseño y una voluta grande para manejar el mayor volumen de agua y
residuos. El sello mecánico - como el impulsor y la voluta - se selecciona por su
resistencia a la abrasión.
45
46
Bombas de Diafragma
Utilizan un diseño de desplazamiento positivo y no fuerza centrífuga para mover el agua a
través de su carcasa, esto significa que la bomba suministra una cantidad específica de flujo
por carrera o ciclo de revolución.
Típicamente un árbol de levas accionado por un motor hace girar una varilla de conexión de
compensación que se acopla a un diafragma flexible. La varilla de conexión alternativamente
aumenta (se expande) y baja (contrae) el diafragma a una velocidad de 60(rpm).
Se crea un vacío en el interior de la carcasa de la bomba cada vez que se provoca que el
diafragma. Esto abre la válvula de entrada y sella la válvula de descarga, lo que permite que
el agua y el aire entre en la bomba. Cuando el diafragma se contrae se
sella la presión de la entrada y se abre la válvula de salida de purga de la carcasa de la bomba
de agua y el aire. A diferencia de las bombas centrífugas, el agua dentro de la carcasa es
desplazado positivamente y no se produce la recirculación. Su aplicación se presenta en las
aguas poco profundas
Las más populares son 2-3” para gasolina que producen flujos en el intervalo de 50 a 85
GPM. Ellas tienen la capacidad para manejar aire
y de manejo de agua con un contenido de sólidos mayor que 25% en volumen
47
Otra ventaja del diseño es que en las
bombas de membrana no se corre el riesgo
de ser dañada si funcionan en seco durante
largos períodos de tiempo. Puesto que no
hay impulsor o la voluta, las únicas piezas
de desgaste son la charnela (entrada y
salida) a lo largo de las válvulas con el
diafragma.
48
Bombas sumergibles verticales
Su diseño compacto y aerodinámico hace ideales para los pozos y otros trabajos donde el
espacio es limitado. Existen bombas en tamaños de 2 – 6” para flujos de producción que van
desde 45 a 790 GPM y cargas de hasta 138’.
Las bombas Sumergibles tienen la ventaja de ser capaces de trabajar en la fuente de agua que se
bombea. Como resultado de lo sumergible y no está sujeto a las limitaciones de altura de
aspiración de las bombas centrifugas. No requieren manguera de succión y ayudan a ahorrar
dinero y tiempo. La bomba está limitada sólo por la cabeza de descarga que es capaz de
producir. Las bombas también se pueden clasificar por tamaño del motor y los requisitos de
voltaje. Las unidades más pequeñas con motores de 1/ 3-1/ 2 caballos de fuerza 115-volt son
ideales para uso en el hogar .
49
Los motores de bomba de uso vertical hacen girar el impulsor y generar la velocidad
necesaria para crear la presión de descarga.
El agua fluye a través de la parte inferior y se descarga por la parte superior de la carcasa
de la bomba. Las Bombas sumergibles para basura utilizan un diseño de vórtice que
permite que la bomba pueda manejar algunos sólidos sin pasar a través de la carcasa.
Además, es difícil y a menudo imposible saber si hay un problema una vez que la bomba
está sumergida. Como resultado, la bomba debe proporcionar algunas protecciones
incorporadas para garantizar la seguridad y proteger contra daños en el equipo.
Una bomba de alta calidad tendrá su motor ubicado en un compartimiento estanco y
equiparlo con sensores térmicos que apagan el motor para evitar daños por
sobrecalentamiento. Las bombas también se debe utilizar con GFCI circuitos protegidos
50
En las pérdidas de la Cabeza dinámica o de velocidad se considera, que la
pérdida de carga por fricción:
Función de la velocidad del agua
Menor flujo da menor pérdida de carga
Las perdidas son proporcionales al cuadrado de la velocidad
Considerar que existe una reducción de hasta el 25% de pérdidas cuando la
velocidad se reduce a la mitad
Existe un aumento de pérdidas de un factor 4 cuando la velocidad se duplica.
Las fuentes de fricción pueden ser : paredes de la tubería,Válvulas, Codos, Tees
Reductores / expansores, Las juntas de dilatación, Tanque entradas / salidas
(En otras palabras, casi todo con lo que el fluido bombeado esté en contacto o
pase a través de él, así como el propio fluido)
1.6 Selección de motores eléctricos para
bombas
51
1.6 Selección de motores eléctricos para
bombas
52
1.6 Selección de motores eléctricos para
bombas
53
El punto de funcionamiento se
encuentra cuando las curvas de la
bomba y el sistema se dibujan en el
mismo diagrama
El punto de operación es siempre
donde estas curvas se cruzan
La bomba funciona cuando hay
equilibrio entre la cabeza que la
bomba puede entregar y lo que se
exige por el sistema
54
Bomba y Curvas del
Sistema
Considerar:
Válvulas de control
Los cambios de la
bomba
Bombeo en paralelo
Bombeo en Series
1.6 Selección de motores eléctricos para
bombas
55
1.6 Selección de motores eléctricos para
bombas
56
A los caudales de flujo se debe considerar siempre la misma carga.
Las bombas deben coincidir en carga para que el funcionamiento sea eficaz
Deberán observar criterios mínimos de flujo
Puede ser una buena manera de manejar grandes variaciones de caudal
Bombas en Paralelo.
1.6 Selección de motores eléctricos para
bombas
57
1.6 Selección de motores eléctricos para
bombas
58
BOMBAS EN SERIE.
A las cargas se les debera considerar siempre el mismo caudal.
Una bomba de dobele etapa debera ser valorada para la presión de descarga.
El arranque y apagado es una operación crítica.
1.6 Selección de motores eléctricos para
bombas
59
• Potencia de la bomba del eje (Ps) es la potencia real entregada al
eje de la bomba
• Salida de la bomba / Hidráulica / Agua caballos de fuerza (Hp) es
la potencia al líquido suministrado por la bomba
Como calcular la potencia de una bomba
Hydraulic power (Hp):
Hp = Q (m3/s) x Total head, hd - hs (m) x ρ (kg/m3) x g (m/s2) / 1000
Pump shaft power (Ps):
Ps = Hydraulic power Hp / pump efficiency ηPump
Pump Efficiency (ηPump):
ηPump = Hydraulic Power / Pump Shaft Power
hd - discharge head hs – suction head,
ρ - density of the fluid g – acceleration due to gravity
1.6 Selección de motores eléctricos para
bombas
60
La ausencia de información sobre las especificaciones de la
bomba para evaluar el rendimiento de la bomba
Dificultades en la medición de flujo y las velocidades suelen
estimarse
Calibración incorrecta de los manómetros e instrumentos de
medición
La calibración no siempre se lleva a cabo con los factores de
corrección necesarios.
Dificultades al valorar una bomba
1.6 Selección de motores eléctricos para
bombas
61
1. Selección de la bomba adecuada
2. El control de la velocidad de flujo por
variación de velocidad
3. Bombas en paralelo para satisfacer la
demanda variable
4. La eliminación de la válvula de control de
flujo
5. La eliminación de by-pass de control
6. Inicio / parada de la bomba
7. Ajuste correcto del Impulsor
Mejora de la Eficiencia Energética
62
1. Selección de la Bomba correcta
Curva de funcionamiento para bomba
centrifuga.
Mejora de la Eficiencia Energética
63
Lectura curvas de bombas centrífugas
A. La bomba centrífuga está representada por múltiples curvas que:
• Varios diámetros de impulsor a una velocidad constante.
• Varias velocidades con un diámetro del impulsor constante.
B. La curva consiste en una línea de salida que inicia en cero en "cabeza cerrada" (flujo en
la escala inferior / altura máxima en la escala de la izquierda). La línea continúa hacia la
derecha, con la cabeza reduciéndose y aumentando el flujo hasta el que "fin de la curva"
se alcanza, (esto es a menudo fuera del rango de operación recomendado de la bomba).
C. El flujo y la cabeza están vinculados, uno no se puede cambiar sin variar el otro. La
relación entre ellos se bloquea hasta que el desgaste o bloque cambia las características de
la bomba.
D. La bomba no puede desarrollar presión a menos que el sistema cree una contrapresión
(Estatica (altura vertical), y / o pérdida de fricción). Por lo tanto, el rendimiento de una
bomba no puede estimarse sin conocer los detalles completos del sistema en el que se
opera.
E. La figura 2 muestra: Tres curvas de rendimiento (varios impulsores de velocidad). Las
curvas que muestra la potencia absorbida por la bomba
64
Punto de Mayor eficiencia punto (BEP).
La operación fuera de este rango reduce la vida de la bomba.
La cabeza de succión positiva requerida por la bomba (NPSH [R]).
Los números dentro de círculos indican lo siguiente para la curva inferior (diámetro del
impulsor más pequeño o la curva de velocidad más lenta):
1. Carga máxima recomendada.
2. Cabeza mínima recomendada.
3. Caudal mínimo recomendado.
4. Caudal máximo recomendado.
Los puntos se refiere como "cabeza cerrada” y " fin de la curva ".
Nota 1:
Potencia absorbida por la bomba se lee en el punto donde la curva de potencia cruza la
curva de la bomba en el punto de trabajo. Sin embargo esto no indica el tamaño del motor
requerido. Varios métodos se utilizan para determinar el tamaño de conductor.
i. Seleccione el motor para adaptarse a la velocidad del motor específico o rango de
operación. El costo más efectivo será donde las condiciones de operación no varien mucho.
65
ii. Leer la potencia al final de la curva – es la forma más común en que se proporciona la
potencia adecuada en la mayoría de condiciones de operación.
iii. Leer potencia más un 10% - por lo general no se cambia esta lectura en refinería u otro
tipo aplicaciones en las que no hay variación en las características del sistema.
iv. Mediante el uso de curvas de bombas todo tipo de condiciones de funcionamiento de
los sistemas se pueden considerar – tuberías llenas, tuberías largas, grandes variaciones en
presión estática, o existencia del efecto sifón .
66
Fuera del rango de funcionamiento recomendado, los daños a la bomba se
producen también debido a exceso de velocidad y turbulencias.
Los vórtices resultantes pueden crear daños por cavitación capaces de destruir el
cuerpo de la bomba, la placa posterior, y el impulsor en un corto periodo de
operación.
La siguiente imagen que indica el rango de operación (aproximadamente entre
50% y 120% del punto de mejor eficiencia)
67
Curvas del Sistema
Las curvas del sistema permiten una correcta selección de las bombas y son de gran valor
en la solución de los problemas de la bomba. Para dibujar una curva del sistema, siga
estos pasos:
1. Encuentre los detalles del servicio: agua, altura de aspiración de 2 m, descarga estática
15m (17m altura manométrica total), 360 metros de tubería de 150 mm de acero céd 40.
2. Dibuje un diagrama, flujo en la escala inferior y la cabeza en la escala izquierda.
(estimar la escala requerida en función del tamaño de la bomba existente, aproximar el
flujo máximo - ejemplo flujo máximo como 100 L / S y carga máxima 75m)
3. Marque cabeza estática. es decir: 17m a caudal cero.
4. Marque 2 o 3 otros puntos. es decir: a las pérdidas por fricción 20L / S es de 0,73 m /
100 m de tubería, por lo tanto 0,73 x 3.6 + 17 = 19,6 metros. Marcar en la salida de 20 L
/ S y 19,6 m. Repita el procedimiento para los otros puntos. (recuerde agregar presión
estática cada vez)
5. Úna estos puntos con una línea. Ha finalizado la curva del sistema. (La Curva puede
ser ampliada para adaptarse a las bombas de flujo más altas.)
6. La óptima operación de la bomba es cuando una curva de la bomba cruza la curva del
sistema.
68
7. Si la curva de la bomba no cruza la curva del sistema, la bomba no es adecuada. Si la
curva de la bomba cruza la curva de sistema de dos veces, la bomba será inestable y no es
adecuada.
8. Nota: la "demanda" de presión, es decir, rociadores, etc, se deben agregar a cada salida de
flujo o para cifras aproximadas se pueden añadir a la carga estática.
69
INFORMACIÓN REQUERIDA PARA ADQUIRIR UNA
BOMBA Para asegurarse de que la bomba ha sido seleccionada para su correcta aplicación los
siguientes datos son obligatorios. Si usted no puede proporcionar parte de la información,
debe pedir la ayuda de su proveedor, para la identificación de sus necesidades.
70
1. Seleccionando la bomba
correcta
• Bomba sobredimensionada
Requiere control de flujo (válvula de mariposa
o línea de by-pass)
Proporciona cabeza adicional
Sistema de curvas se desplazan hacia la
izquierda
La Eficiencia de la bomba se reduce
• Si la bomba ya se adquirió.
• VSDs o sistemas de doble velocidad
• Dsiminuir RPM
• Impulsores más pequeños o cambio de ellos
71
Explicando el efecto de la velocidad
• Leyes de afinidad: Relación de
velocidad N
• Valor de flujo Q N
• Carga H N2
• Potencia P N3
• Pequeña reducción (e.g. ½) =
grandes reducciónes (e.g. 1/8)
2. Control de Flujo: Variación de la
velocidad.
72
Variadores de velocidad (VSD)
• Ajuste de velocidad en un rango
continuo.
• Consumo de poder reducido
• 2 tipos • Mecánica: embragues hidráulicos, acoplamientos hidráulicos,
correas y poleas ajustables
• Eléctrica: corrientes de Foucault embragues, de rotor bobinado
controladores de motores, variadores de frecuencia (VFD)
2. Control de Flujo: Variación de la
velocidad.
73
Beneficios de un variador de velocidad
Ahorro de energía (no sólo el flujo reducido!)
Mejor conducción del proceso
Mejora de la fiabilidad del sistema
La reducción de capital y los costes de
mantenimiento
Capacidad de arranque suave
2. Control de Flujo: Variación de la
velocidad.
74
3. Bombas en paralelo para
demandas variables.
(BPMA)
• Bombas múltiples: Se
apagan algunas durante la
baja demanda
• Se utiliza cuando la carga
estática es > 50% del total
de la cabeza
• La Curva del sistema No
cambia
• El Caudal es más bajo, Que
la suma de los caudales
Individuales,
75
4. Eliminando la válvula de control
de flujo.
• Cierre / apertura de la válvula de descarga
("límite") para reducir el flujo
• Aumenta la cabeza:
no se reduce el
consumo de energía
• Las Vibraciones y la
corrosión: presentan
altos costos de
mantenimiento y la
vida útil de la bomba
se ve reducida (BPMA)
76
5. Eliminar el control By-pass
• La descarga de la bomba dividida en
2 flujos
• Una tubería suministra el fluido a su destino
• La 2a tubería devuelve fluido a la fuente
• La Energía se desperdicia debido a que parte
del líquido bombeado se regresa a su tanque
77
6. Control de paro y arranque de la
bomba
Parar la bomba cuando no se necesita
ejemplo:
El llenado de tanque de almacenamiento
Controladores en el tanque para iniciar /
detener son adecuados si no se hace con
demasiada frecuencia.
Método para reducir la demanda máxima
(bombeo en horas no pico).
78
Energy Efficiency Opportunities
7. Ajuste del Impulsor
Cambio de diámetro: el cambio en la
velocidad Consideraciones :
No se puede utilizar con flujos variables
No se ajusta > 25% del tamaño del impulsor
Ajuste del Impulsor, deberá ser igual en todos los lados
El Cambio del impulsor es mejor opción, pero más cara
y no siempre es posible
79
Energy Efficiency Opportunities
7. Ajuste del Impulsor
80
Comparación de eficiencia
energética
Parameter Change control
valve
Trim impeller VFD
Impeller diameter 430 mm 375 mm 430 mm
Pump head 71.7 m 42 m 34.5 m
Pump efficiency 75.1% 72.1% 77%
Rate of flow 80 m3/hr 80 m3/hr 80 m3/hr
Power consumed 23.1 kW 14 kW 11.6 kW
81
Head : Centrifugal pump curves show 'pressure' as head, which is the equivalent height of water with
S.G. = 1. This makes allowance for specific gravity variations in the pressure to head conversion to cater
for higher power
requirements.
Positive Displacement pumps use pressure (ie; psi or kPa) and then multiply power requirements by the
S.G.
Static Head : The vertical height difference from surface of water source to centreline of impeller is termed
as static suction head or suction lift ('suction lift' can also mean total suction head).
The vertical height difference from centreline of impeller to discharge point is termed as discharge static
head.
The vertical height difference from surface of water source to discharge point is termed as total static head.
Total Head / Total Dynamic Head
Total height difference (total static head) plus friction losses & 'demand‘ pressure from nozzles etc. ie: Total
Suction Head plus Total Discharge Head = Total Dynamic Head.
NPSH : Nett positive suction head - related to how much suction lift a pump can achieve by creating a
partial vacuum. Atmospheric pressure then pushes liquid into pump. A method of calculating if the pump
will work or not.
S.G. :Specific gravity. weight of liquid in comparison to water at approx 20 deg c (SG = 1).
Specific Speed : A number which is the function of pump flow, head, efficiency etc. Not used in day to
day pump selection, but very useful as pumps with similar specific speed will have similar shaped curves,
similar efficiency / NPSH / solids
handling characteristics.
Vapour Pressure : If the vapour pressure of a liquid is greater than the surrounding air pressure, the
liquid will boil.
Viscosity : A measure of a liquid's resistance to flow. ie: how thick it is. The viscosity determines the type
of pump used, the speed it can run at, and with gear pumps, the internal clearances required.
Friction Loss : The amount of pressure / head required to 'force' liquid through pipe and fittings.
Pump´s Glosary
