UNIDAD I (Bombas Hidráulicas)

7/25/2019 UNIDAD I (Bombas Hidrulicas)

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Academia de Hidrulica - Apuntes de Bombas Hidrulicas.Prof. Ing. Enrique Martnez R.

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1 Definicin de bomba.Para mover diferentes tipos de lquidos, diferentes en caractersticas fsico qumicas tanto enlas diferentes ramas de la industria y los servicios es necesario que existan a su vez en elmercado diferentes tipos de bombas llamadas hidrulicas o simplemente bombas, que a suvez pueden ser del tipo centrfugo o de las denominadas de desplazamiento positivo.

Elementos constitutivos de una bomba centrfuga.Impulsor.Gira solidario con el eje de la mquina y consta de un cierto nmero de alabes,imparten al fluido energa cintica y de presin, es el elemento ms importante de labombaa.

Corona directr iz. Corona de alabes fijos, recoge al lquido del rodete y transforma laenerga comunicada por el rodete en energa de presin.

Caja espi ral.Transforma la energa dinmica en energa de presin, conduce al fluido hastala tubera de salida o tubera de impulsin.

Flecha. Da accionamiento al impulsor de la bomba, transmite la potencia integra delelemento motriz, motor elctrico o de combustin interna al impulsor de la bomba.

Cojinetes.Soportan la flecha de la bomba e impulsor, permitiendo su giro.

Empaquetadura. Es un elemento esttico de sellado que evita fugas de fluido hacia alatmofra.

Sel lo Mecnico.Es un elemento de sellado dinmico, que evita la fuga de fluido hacia elexterior de la bomba, su ventaja es que gira a la velocidad de la flecha.

Caja de empaq ues. Es el espacio donde se aloja el sello mecnico empaque en labomba, el espacio de est caja de empaque ya viene dado por el diseo de la carcaza ycuerpo principal de la bancada de la bomba.


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INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA

FIG. No. 1.1 PARTES DE UNA BOMBA CENTRFUGA HORIZONTAL

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FIG. No. 1.2DETALLE DEL IMPULSOR Y CARCAZA DE UNA BOMBA

CENTRFUGA


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1.1- Clasificacin General de las Bombas Hidrulicas.Las bombas hidrulicas (positivas y centrfugas), se clasifican de acuerdo con el Instituto deHidrulica de los Estados Unidos de Norteamrica de la siguiente manera:

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FIG. No. 1.3CLASIFICACION DE BOMBAS HIDRULICAS

SEGN EL INSTITUTO DE HIDRULICA DE LOS ESTADOS UNIDOS.


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1.1.1- Segn la Norma Oficial Mexicana.Las Secretaria de Energa (SE), el Fideicomiso para el Ahorro de la Energa Elctrica (FIDE)y la Comisin Nacional de Energa para el Ahorro de Energa (CONAE), expidieron enDiciembre de 1995, la Norma Oficial Mexicana para eficiencia energtica de BombasCentrfugas para Bombeo de Agua para uso Domestico, NOM-004-ENER-1995.

Los aspectos relevantes de la norma vigente NOM-004-ENER-1995.son los siguientes:

1) Objetivos de la norma.2) Campo de aplicacin.3) Referencias.4) Definiciones.5) Clasificacin6) Especificaciones.7) Muestreo.8) Criterios de aceptacin.9) Mtodo de prueba.

10) Etiquetado.11) Vigilancia.12) Sanciones.Apendices.

El cumplimento de la norma, exigeque la eficiencia de la bomba seencuentre dentro de los valores de lanorma.

As como que departe de losfabricantes de motores elctricos,tambin entregue la eficienciadeclarada en los valores de placa.

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ELECTRICA

FIG. No. 1.4PORTADA DE LA NORMA OFICIAL

MEXICANA PARA MOTOBOMBAS DEUSO DOMESTICO.


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1.1.2- Segn el Instituto de Hidrulica (HIS) de los USA.Para el Instituto de Instituto de Hidrulica y Estandares (HIS en Ingls) de los EstadosUnidos, las bombas centrfugas se dividen en dos grandes grupos que son:

a) Bombas centrfugas horizontales. b) Bombas centrfugas verticales.

Las bombas centrfugas horizontales son llamadas as ya que la disposicin de la flecha deaccionamiento es de forma horizontal con respecto al piso (llamado nivel de referencia).

a) Clasificacin de acuerdo a la orientacin del eje.Eje horizontal. El eje de la bomba se encuentra en un plano horizontal lo cual lahace muy utilizada por su fcil operacin y mantenimiento.

Eje vertical. El eje de la bomba se encuentra en el plano vertical; ideal parautilizacin en espacios limitados o para bombeo desde una pileta o reservoriosubterrneo con el objeto de incrementar la NPSH disponible.

Ver figura 1.5 (Bomba centrfuga horizontal).


FIG. No. 1.5 PARTES DE UNA BOMBA CENTRFUGA HORIZONTAL


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Ver figura 1.6 (Bombas centrfugas vertical tipo turbina)


FIG. No. 1.6 BOMBAS VERTICALES TIPO TURBINA.


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b) Clasificacin de acuerdo al nmero de rotores o rodetes:Una etapa. Bomba de un solo rotor, para servicio de baja presin de descarga.

Dos etapas. Bomba de dos rotores en serie, para servicio de media presin dedescarga.

Multietapas.Bomba de tres o ms rotores en serie, para servicio de alta presin dedescarga.

c) Clasificacin de acuerdo al la succin del rotor o rodete.Succin simple. El rodete tiene una sola cavidad de succin por donde ingresa elfluido, su diseo es simple pero el rodete est sujeto a importante empuje axial quepuede causar desbalanceo.

Doble succin.El rodete tiene cavidades de succin de ambos lados por lo cualest hidrulicamente balanceado aunque susceptible a flujos no equilibrados si lacaera externa no fue correctamente diseada.

En una bomba de dos o ms rodetes el diseo del rodete de primera etapadetermina si la bomba es considerada de simple o doble succin.

d) Clasificacin de acuerdo altipo de voluta.Voluta simple. La voluta de la bomba es de un solo labio el cual es fcil de moldearen fundicin, este tipo es usado esencialmente para bajas capacidades de bombeodonde el diseo de doble voluta se hace impartido debido a la relativa poca distanciadel canal de la voluta, el cual es difcil de obtener utilizando la calidad comercial defundicin.

Doble voluta.La voluta de la bomba dispone de dos labios ubicados 180 entre s lo

cual incrementa el balance entra cargas radiales, la mayora de las bombascentrfugas contemplan este diseo.

e) Clasificacin de acuerdo a la ubicacin de las conexiones.Succin lateral/descarga superior. La conexin de succin est ubicada en el finaly concntrica al eje mientras que la descarga est en la parte superior de la carcasaperpendicular al eje; esta bomba tiene siempre baja NPSHR debido a que el lquidoentra directamente en el ojo del rodete.

Succin y descarga superior. Las conexiones de succin y descarga estnubicadas a cada lado de la carcasa y perpendicular al eje, en estos casos la carcazaes del tipo dividida radialmente.

.Succin y descarga lateral. Las conexiones de succin y descarga estn ubicadasa cada lado de la carcasa, la cual puede estar dividida radial o axialmente.


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f) Clasificacin de acuerdo a la orientacin de la divisin de la carcasaHorizontal o axialmente dividida. La carcasa se encuentra dividida axialmente endos partes: una superior y otra inferior la cual no puede ser soportada a nivel delcentro de eje, razn por la cual su uso est limitado por la temperatura del fluido paraevitar des alineamientos debidos a la desigual dilatacin de los componentes desde

la lnea de eje; la junta plana de la carcasa y la irregular disposicin de los bulonesde fijacin dificulta la distribucin de esfuerzos lo cual limita su mxima presin deoperacin.


FIG. No. 1.7 BOMBA CENTRFUGA HORIZONTAL DE CARCAZA BIPARTIDA.

Vertical o radialmente dividida. La carcasa se encuentra dividida en forma radial endos partes: una llamada carcaza y la otra tapa, donde la suportacin se efecta anivel de la lnea de eje, lo que permite la libre dilatacin de sus componentes en casode aplicaciones a elevadas temperaturas; la junta confinada en la carcasa y ladisposicin circular de los bulones de fijacin hace mas manejable la distribucin deesfuerzos, lo cual permite adecuar su diseo para mayores presiones de operacin.


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g) Clasificacin de acuerdo al soporte de los rodamientos.En voladizo. El rotor se encuentra suspendido en un extremo del eje, el cual no estsoportado por un rodamiento, este tipo tiene generalmente una menor NPSHRdebido a que no hay ninguna obstruccin en el eje del rotor que limite la seccin tilde la cavidad; el problema en estos casos est dado por la mayor deflexin del eje

de la bomba durante su operacin.

Entre rodamientos. El eje de la bomba se encuentra soportado en los extremos porun rodamiento encontrndose el rodete entre ambos rodamientos; en este caso ladeflexin es mucho menor aunque la NPSHR de la bomba es mayor al estar el ejebloqueando el "ojo" del impulsor.

h) Clasificacin de acuerdo a la conexin del eje al accionamiento. Acople integral. Tpicamente utilizado en bombas de servicio liviano ya que el ejedel dispositivo de accionamiento es comn al eje de la bomba; el montaje delconjunto de accionamiento-bomba es muy compacto, de bajo peso y de bajo costo.

Acople directo. El accionamiento y la bomba tienen ejes independientes conectadosmediante un acoplamiento flexible el cual posee distanciadores para permitir laremocin de los sellos sin interferir con el motor de impulsin.

Clasificacin de acuerdo con el tipo de servicio.Bombas de no crticas. Utilizadas en servicios generales con lquidos limpios, nocorrosivos y donde la interrupcin del servicio no es esencial.

Bombas de criticidad relativa. Utilizadas para servicios generales con lquidosabrasivos o corrosivos y donde alguna interrupcin en la continuidad del servicioresulta posible sin afectar el proceso.

Bombas crticas. Utilizadas para servicios especiales (refineras, plantas deproceso, uso marino, etc) donde garantizar una mnima interrupcin del servicio esesencial por razones de proceso


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1.1.3- Segn las normas europeas.

1.1.3.1. British Standard Institute (BSI)Son normas Britanicas del Reino Unido, para el diseo, aplicacin, seleccin y operacin debombas centrfugas para las siguientes actividades industriales.

a) Diseo y uso de equipos de bombeo.b) Aplicaciones de bombas para industrias de pulpa y papel.c) Aplicaciones en la industria qumica y de proceos.d) Aplicaciones de la industria petrolera (segn normas del API -610)e) Bombas Miscelaneas paara diferentes aplicaciones.

1.1.3.2 Normas Alemanas (DIN)Deutsches Insti tut fr Normun g

El Deutsches Institut fr Normung e.V.(su marca empresarial es DIN), con sede en Berln,es el organismo nacional de normalizacin de Alemania, elabora, en cooperacin con elcomercio, la industria, la ciencia, los consumidores e instituciones pblicas, estndarestcnicos (normas)para laracionalizacin y elaseguramiento de la calidad.

El DIN representa los intereses alemanes en las organizaciones internacionales denormalizacin (ISO,CEI,etc.).

El DIN fue establecido el22 de diciembre de 1917 como Normenausschuss der deutschenIndustrie (NADI). El acrnimo DIN tambin ha sido interpretado como Deutsche IndustrieNormy Das Ist Norm.
http://es.wikipedia.org/wiki/Berl%C3%ADnhttp://es.wikipedia.org/wiki/Comerciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Industriahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cienciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Consumidorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Normahttp://es.wikipedia.org/wiki/Racionalizaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Garant%C3%ADa_de_calidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Organizaci%C3%B3n_Internacional_para_la_Estandarizaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Comisi%C3%B3n_Electrot%C3%A9cnica_Internacionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/22_de_diciembrehttp://es.wikipedia.org/wiki/1917http://es.wikipedia.org/wiki/1917http://es.wikipedia.org/wiki/22_de_diciembrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Comisi%C3%B3n_Electrot%C3%A9cnica_Internacionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Organizaci%C3%B3n_Internacional_para_la_Estandarizaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Garant%C3%ADa_de_calidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Racionalizaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Normahttp://es.wikipedia.org/wiki/Consumidorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cienciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Industriahttp://es.wikipedia.org/wiki/Comerciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Berl%C3%ADn


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1.2- Campo de aplicacin y uso de las bombas hidrulicas.

Diferencias entre las bombas positivas y las centrfugas.La diferencia entre las bombas positivas y centrfugas es bsicamente en funcin de tresparmetros que podemos decir son fundamentales:

a) Principios tericos de funcionamiento.Los principios tericos y de funcionamiento de las bombas se dividen en dos grande tipos:

- Principio del desplazamiento positivo para las bombas positivas.- Principio de la fuerza centrfuga para las bombas centrfugas.

Estos principios ya fueron analizados y examinados en el curso anterior de la asignatura deMquinas Hidrulicas, aun que es conveniente tenerlos presentes para una mejorcompresin y aplicacin de los temas y contenidos del presente curso.

b) Detalles constructivos y de forma.

En cuanto a los detalles constructivos y de forma entre las bombas positivas y centrfugas,las diferencias son totales, mientras que las positivas tambin llamadas bombasvolumtricas, consisten de cmaras donde el fluido es generalmente comprimido o reducidoen su volumen para as de esa forma adquirir energa.

Dentro de este tipo de bombas tenemos las ya conocidas bombas de engranes internos yexternos, bombas de lbulos, bomba de pistones axiales y radiales, bombas de diafragmaque operan con lquidos y polvos.

A diferencia de las bombas centrfugas que utilizan la fuerza centrfuga para impartir energaal fluido por medio de un impulsor, tambin llamadas bombas rotodinmicas, ya que esteimpulsor es el corazn de la bomba.

c) Lquidos bombeadosLas bombas positivas normalmente por sus capacidades y sus rangos de presin elevadosson ms utilizadas para el manejo de lquidos viscosos y pesados.

Las bombas rotodinmicas o centrfugas son utilizadas para lquidos que normalmentetienen una viscosidad similar a la del agua, aun que en ocasiones mueven fluidos viscosos,pero esto resulta en una eficiencia reducida.

Debido a las necesidades industriales y de servicios que se demandan en las ciudadespodemos mencionar algunas aplicaciones de las bombas positivas y rotodinmicas:


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1.2.1- Bombas de desplazamiento positivo.

a) Aplicaciones en Agua Potable. b) Sistemas hidrulicos de potencia.- Bombas de engranes. - Bombas de engranes.- Bombas de manguera flexible - .Bombas de paletas y pistones.

- Bombas de embolo.c) Aplicaciones de Energa. d) Industria Petrolera y Gas.

Elctrica.- Bombas de tornillo (manejo de combustoleo) - Manejo de lodos.- Bombas de lubricacin.

e) Industria Qumica. f) Medicina- Plantas de procesos qumicos. - Equipos para dilisis.

g) Industria de las artes grficas. h) Industria alimenticia y de bebidas.- Manejo de tintas. - Bombas dosificadoras.

- - Bombas de diafragma.


FIG. No. 1.8EJEMPLOS DE APLICACI N DE LAS BOMBAS POSITIVAS EN

SISTEMAS DE AUTOMATIZACION.


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FIG. No. 1.9 EJEMPLOS DE APLICACIN DE LAS BOMBAS POSITIVAS.


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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICAFIG. No. 1.10 MARCAS COMERCIALES DE BOMBAS POSITIVAS INDUSTRIALES.


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1.2.2- Bombas centrfugas.

Aplicaciones de las bombas centrfugas horizontales y verticales.a) Aplicaciones en Agua Potable. b) Aguas Combinadas.

(Drenajes y Aguas Pluviales)

- Sistemas de rebombeo. - Plantas para Aguas Combinadas.- Plantas para Agua Potable - Plantas de Tratamiento de Agua.- Plantas Potabilizadoras.- Plantas Desalinizadoras.- Sistemas Hidroneumticos.


FIG. No. 1.11 BOMBAS CENTRFUGAS EN LNEA.


FIG. No. 1.12 PLANTA DE BOMBEO DE AGUA POTABLE (XOTEPINGO)


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ccc Plataformas petroleras marinas. Procesos industriales.


FIG. No. 1.13 APLICACIONES DE LAS BOMBAS CENTRFUGAS DE PROCESOS.

1.2.3 Aplicaciones especiales de las bombas hidrulicas en los campos de:a) Aplicaciones de Energa Elctrica. b) Industria Petrolera y Gas.- Sistema de Pozos Alimentadores - Estaciones de Bombeo y

para Agua cruda. compresin de hidrocarburos- Planta de tratamiento de agua cruda. - Estaciones de rebombeo.- Sistema de bombas del condensador y - Estacin de distribucin atorres de enfriamiento. consumidores finales.

c) Aplicaciones de Especiales. d) Industria Qumica.- Sistemas contra Incendio. - Plantas de Proceso.

-.Manejo de pulpa y papel - Plantas de Almacenamiento.


FIG. No. 1.14BOMBAS CENTR FUGAS EN SISTEMAS CONTRA

INCENDIO.


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FIG. No. 1.15 DIAGRAMA ESQUEMATICO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO.

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