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I ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL Facultad de Ingeniería Mecánica Turbomáquinas Integrantes: David Alejandro Vilaña Peña Bryan Steven García Claudio Andrés Paul Angamarca Pupiales Josshua Sebastián Panchi Díaz José Francisco Zúñiga Cadena Rosa Ximena Morales Iles Grupo: Grupo 3, GR2 Fecha: 2015-05-12 Bombas Centrífugas 1. Introducción Una bomba centrífuga es una máquina de fluido hidráulica que transmite la po- tencia de entrada (rotativa del motor), en energía cinética en el fluido median- te un mecanismo giratorio conocido como impulsor. Si bien hallazgos arqueológicos en Chi- na y Egipto sitúan los primeros meca- nismos de bombeo alrededor de 1000 a.C. Históricamente, en el año de 1724, Jacob Leupold, realizó una gran mejora; colocó unos tubos curvados sobre una rueda. Figura 1. Rueda de Jacob Leupold. Fuente: [wilo.es] En este diseño, al girar la rueda con la corriente de un río, el agua es obligada a subir por los tubos hasta el eje de la misma. Sin duda, lo que más llama la atención es la forma curva de los tubos que tienen similitud con los rodetes de las bombas centrífugas actuales. El principio de funcionamiento que es- tas bombas emplean es el intercambio de la cantidad de movimiento entre la máquina y el fluido, de modo que es común encontrar en su diseño uno o varios rodetes que con su giro produ- cen campos de presiones en el fluido. Debido al efecto de la “fuerza centrífu- ga”, el líquido contenido entre los ála- bes incrementa su energía cinética, la cual se transforma parcialmente en energía potencial en la carcasa de la bomba. El movimiento del impulsor genera baja presión en su centro y alta presión ha- cia fuera de éste, lo que ocasiona que exista tendencia del fluido a moverse hacia el centro del rodete.

Bombas centrífugas

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Exposición de bombas centrífugas

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  • I

    ESCUELA POLITCNICA NACIONAL Facultad de Ingeniera Mecnica

    Turbomquinas

    Integrantes:

    David Alejandro Vilaa Pea Bryan Steven Garca Claudio Andrs Paul Angamarca Pupiales Josshua Sebastin Panchi Daz Jos Francisco Ziga Cadena Rosa Ximena Morales Iles

    Grupo: Grupo 3, GR2 Fecha: 2015-05-12

    Bombas Centrfugas

    1. Introduccin Una bomba centrfuga es una mquina de fluido hidrulica que transmite la po-tencia de entrada (rotativa del motor), en energa cintica en el fluido median-te un mecanismo giratorio conocido como impulsor. Si bien hallazgos arqueolgicos en Chi-na y Egipto sitan los primeros meca-nismos de bombeo alrededor de 1000 a.C. Histricamente, en el ao de 1724, Jacob Leupold, realiz una gran mejora; coloc unos tubos curvados sobre una rueda.

    Figura 1. Rueda de Jacob Leupold. Fuente: [wilo.es]

    En este diseo, al girar la rueda con la corriente de un ro, el agua es obligada a subir por los tubos hasta el eje de la misma. Sin duda, lo que ms llama la atencin es la forma curva de los tubos que tienen similitud con los rodetes de las bombas centrfugas actuales. El principio de funcionamiento que es-tas bombas emplean es el intercambio de la cantidad de movimiento entre la mquina y el fluido, de modo que es comn encontrar en su diseo uno o varios rodetes que con su giro produ-cen campos de presiones en el fluido. Debido al efecto de la fuerza centrfu-ga, el lquido contenido entre los la-bes incrementa su energa cintica, la cual se transforma parcialmente en energa potencial en la carcasa de la bomba. El movimiento del impulsor genera baja presin en su centro y alta presin ha-cia fuera de ste, lo que ocasiona que exista tendencia del fluido a moverse hacia el centro del rodete.

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    La figura 2 muestra el campo de presio-nes que es generado en el recorrido del fluido por los labes del impulsor. Es importante notar que tambin existe una diferencia apreciable de presiones entre el lado cncavo y el lado convexo de los labes.

    Figura 2. Presiones en el rodete.

    Fuente: [monografias.com]

    Si bien la fuerza centrfuga producida depende tanto de la velocidad en la pe-riferia del impulsor, como de la densi-dad del lquido, la energa que se aplica por unidad de fluido es independiente de la densidad, razn por la cual en una bomba determinada que rota a cierta velocidad, y que maneja un volumen de-finido de lquido, la energa transferida ser la misma sin importar de que flui-do se trate. Esta es la razn prima por la cual la carga o energa de la bomba se denomina genricamente como altura y se da en metros [m]. Las bombas centrfugas tienen un uso tremendamente extenso en la industria ya que son adecuadas para casi cual-quier servicio. Dentro de ellas, las ms comunes son las que estn construidas con base en la normativa DIN 24255 con un nico rodete, y que constituyen no menos del 80% de la produccin mundial de bombas; esto, porque es ms adecuada para manejar mayores caudales de lquido que su contraparte de desplazamiento positivo.

    Figura 3. Bomba DIN 24255. Fuente: [iruma.com.ar]

    En las bombas de tipo centrfugas no existe vlvulas, el flujo es uniforme y li-bre de pulsaciones de baja frecuencia. Aunque existen diferentes tipos de construccin, todas las bombas centr-fugas tienen en comn una entrada axial del lquido al impulsor de la bom-ba. Una bomba esta compuesta por los si-guientes componentes principales:

    Carcaza de la bomba Rodete (impulsor) Eje Sellos

    Figura 3. Corte de una bomba dinmica. Fuente: [datateca.unad.edu.co]

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    Las curvas caractersticas permiten la mejor comprensin del comportamien-to de una bomba en funcin de sus va-riables de operacin, y son entregadas por el fabricante de a cuerdo a cada tipo de bomba. Estas curvas incluyen las grficas de cabeza, eficiencia, potencia y NPSH-R, versus el caudal manejado por la bomba.

    Figura 4. Curvas caractersticas. Fuente: [monografias.com]

    2. Partes principales de la bomba cen-trfuga

    a) Impulsor (rodete):

    Es la parte ms importante de una bomba, ya que en l existir la mayor concentracin de cargas, originadas por la variacin de presin del fluido en el viaje por el impulsor. Por el ltimo factor mencionado se de-be considerar que en este punto de la turbomquina existen esfuerzos oca-sionados por la carga ejercida para mo-ver el fluido, adems, debe tomarse en cuenta la posibilidad de un alto riesgo de cavitacin en este elemento, ya que al variar la presin del fluido durante su paso a travs del espaciamiento entre los labes del rodete se forman reas de baja, y alta presin, siendo las de baja presin las que se hallan en el espacio de entrada generando una tendencia

    del fluido a regresar a ese punto. Con esta tendencia, al generarse burbujas de vapor cuando el fluido est en la regin de alta presin, y al pasar estas a zonas de baja presin, implotan y se genera el fenmeno llamado cavitacin. Otro factor a considerar en el rodete de una bomba es el fluido que circular por la misma, la circulacin un cido tiene diferente efecto que un flujo de agua. As, debe darse gran importancia a la pureza del fluido, las partculas s-lidas que este lleve y su PH. En base a estos criterios se debe seleccionar la geometra ms adecuada y el material idneo del rodete. Generalmente esta parte es de una aleacin metlica o de un polmero. Como primer punto se debe considerar el PH del fluido ya que la corrosin puede terminar con la turbomquina de forma muy acelerada, el siguiente factor a considerar es la resistencia a la ero-sin ya que las partculas slidas que puedan viajar en el fluido generarn es-te dao y reducirn la vida til del equipo, y como factor final ya con una gama ms reducida de materiales se es-coge el adecuado de acuerdo al lmite de fluencia, la carga que este soportara y un factor de seguridad al criterio del diseador. Entre las aleaciones ms comunes para este tipo de elementos tenemos el bronce y el acero inoxidable. Tambin es importante la geometra del labe, ya que segn esta se forman los tringulos de velocidades, por ende este factor ser clave en el diseo del rodete. De este modo, deber escogerse una geometra que nos permita obtener el cambio de presin y caudal deseado, al tiempo que, genere esfuerzos que pue-dan ser soportados por algn material.

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    Existen diferentes tipos de rodetes en las bombas centrfugas pero estos se pueden resumir en:

    Abierto: Este tipo de rodete entrega una muy ba-ja eficiencia pero permite el trabajo con fluidos sucios sin opcin de obstruc-ciones.

    Semiabierto:

    Este rodete tiene mayor eficiencia que el abierto, pero tiene mayor opcin de obstruccin aunque esta sigue siendo prcticamente nula.

    Cerrado:

    Tiene alto riesgo de obstruccin, por lo cual se debe usar en fluidos limpios, es-te rodete tiene una eficiencia muy alta respecto a los otros tipos.

    Doble aspiracin:

    Este rodete no tiene prcticamente car-gas axiales y permite la movilizacin de grandes caudales.

    b) Carcaza:

    Otra parte importante de una bomba centrifuga es la carcasa, donde se tiene los mismos parmetros de diseo que en el rodete, pero en este caso la ero-sin no es tan importante ya que de he-cho se escoger un material duro. La carcasa soportar altas cargas de presin, entonces en este caso se busca que la corrosin no afecte de manera seria a este elemento, y que este pueda soportar la presin generada por el equipo en su estructura completa. Los materiales ms usuales para la construccin de las carcasas de las bombas centrifugas son hierros fundi-dos, en muchos casos de resistencia a la corrosin.

    c) Eje (Flecha):

    Es el elemento donde se apoyan todas las partes que giran de una bomba cen-trifuga; generalmente estn fabricadas en acero, modificando nicamente su contenido de carbono segn sea la re-sistencia necesaria. La determinacin del dimetro de la flecha debe hacerse tomando en cuenta la potencia mxima que se va a transmi-tir y el peso de los elementos giratorios. Otro aspecto a tomar en cuenta en el di-seo del eje de una bomba centrfuga es la velocidad crtica, ya que al alcanzar esta rapidez se producir la mayor can-tidad de vibraciones, y cualquier des-viacin del dimetro de la flecha de la bomba las incrementa. La flecha de una bomba centrfuga (sin importar su tipo), debe pasar por un proceso de rectificado y pulido. Tambin, debido a la alta friccin y des-gaste en la seccin de los empaques o apoyos, es necesario colocar una camisa de flecha para proteger el eje, y ser una pieza de cambio sobre la cual trabajen los empaques. Las camisas de flecha se fabrican usualmente en latn o acero inoxidable.

    Figura 5. Fecha de una bomba centrfu-

    ga. Fuente: [unet.edu.ve]

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    d) Sellos:

    Su funcin es evitar el paso del aire ha-cia el interior de la bomba, as como, impedir la circulacin hacia fuera del liquido bombeado a travs del orificio por donde pasa la flecha de la bomba. Los sellos se colocan en una cavidad concntrica con la flecha denominada estopero, y sobre ellos se tendr que ejercer una presin para contrarrestar la existente en el interior de la bomba. Un resultado de la presin que se ejerce en el estopero es friccin que podra elevar la temperatura de la flecha, ra-zn por la cual se debe procurar medios de enfriamiento y lubricacin; esto se logra gracias a una pieza llamada jaula de sello, a la cual se hace llegar desde la misma carcaza o desde una fuente ex-terna el lquido refrigerante. La presin de los empaques se efecta por medio de prensaestopas, una pieza metlica que se mueve por medio de tornillos. Los materiales ms usados para la fa-bricacin de sellos son:

    Asbesto, para agua a baja y me-diana presin y temperatura.

    Asbesto y plomo, o bien plsti-cos, para presiones y temperatu-ras ms bajas, as como para fluidos diferentes del agua en procesos de refinacin.

    Fibras sintticas como el tefln para otras substancias qumicas.

    En casos en que se desea que no se pro-duzca ninguna fuga, o bien el lquido ataca a los empaques produciendo su continuo reemplazo, se utilizan los lla-mados sellos mecnicos que consiste de

    dos superficies bien pulidas que estn en contacto una con otra. Una de ellas es fija (unida a la carcasa) y otra es m-vil (unida al eje).

    Figura 6. Sello mecnico. Fuente: [day-seal.com]

    3. Clasificacin de las bombas rotodi-nmicas. Bombas Rotodinmicas La primera clasificacin de las bombas es separarlas en el grupo de bombas de desplazamiento positivo y bombas ro-todinmicas. Las primeras operan de forma volum-trica: Desplazan un determinado volu-men por unidad de tiempo, indepen-dientemente de la presin. Son bombas de mbolos, paletas, en-granajes, etc., utilizadas en oleohidru-lica, donde se requieren unos caudales nfimos con presiones muy elevadas, en nuestro caso no hablaremos ms sobre estas bombas. Las bombas rotodinmicas, en cambio consiguen incrementar la energa del fluido a base de aumentar la energa ci-ntica por medio de la deflexin y el efecto centrfugo que provocan los ala-bes del rodete recuperando esta ener-ga posteriormente en forma de pre-sin. La principal forma de clasificacin de las bombas rotodinmicas es separarlas en bombas axiales, mixtas y radiales,

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    segn la direccin de salida del flujo con respecto al eje. El nombre comn para las radiales es bombas centrifugas, y as se denomina-ran en adelante, a pesar de que algunos autores utilizan este trmino para refe-rirse a todo el conjunto de bombas ro-todinmicas. En las figuras 1,2 y 3 se muestra un es-quema de cada tipo de bomba rotodi-namica.

    La utilizacin de bombas axiales est indicada cuando se necesitan grandes caudales con pequeas alturas de ele-vacin, las centrifugas cuando se nece-sitan grandes alturas y pequeos cauda-les y las bombas mixtas constituyen un caso intermedio. Existen muchas caractersticas que ha-cen a las bombas susceptibles de clasifi-caciones distintas, y as se puede tener bombas de una o varias etapas, bombas de cmara partida, bombas autoaspi-rantes, bombas sumergibles, bombas horizontales o verticales, etc. Bombas axiales o helicoidales Las bombas axiales son turbo mquinas que permiten la transferencia de ener-ga mecnica del rotor al lquido mien-tras este pasa a travs de los alabes en direccin axial. El impulsor tiene la forma de hlice de 2 a 6 aspas, por lo que estas bombas se las llaman tambin de hlice.

    La velocidad de arrastre o de base, en la incidencia del lquido en el alabe a la entrada, conserva su valor en el borde de fuga del alabe a la salida, o sea u1=u2, y en consecuencia la accin cen-trifuga es nula. La ganancia en carga de presin debe lograrse solamente a ex-pensas del cambio en magnitud de la velocidad relativa, con resultados des-acelerativos en esta velocidad, de forma de w2w2 y c2>c1. Como consecuencia de ser nulo el tr-mino:

    , de accin centrifuga, que es el que en las bombas proporciona mayor ganan-cia en carga esttica, se tiene en las bombas axiales una carga esttica redu-cida, ya que el cambio en velocidad re-lativa, que es de donde puede obtener, se hace difcil conseguir valores eleva-dos, pues se exigira una velocidad rela-tiva de entrada muy alta que debera ser reducida a un valor muy bajo en el ducto entre alabes, lo cual es difcil de lograr en el corto recorrido a travs del rodete mvil, Se puede, en algunos ca-sos incrementar la carga, aumentando el nmero de alabes de 5 a 6 con lo que se operan mejor los cambios en la velo-cidad a travs de los ductos entre los alabes, pero se aumentan las perdidas por friccin. Sin embargo si se quieren mover gran-des caudales, que es donde encuentran verdadera aplicacin las bombas axia-

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    les, se debe reducir el nmero de alabes 3 o 4 siempre que la carga sea pequea. Este tipo de bomba no deber utilizarse para las aguas residuales no tratadas o fangos, ya que los trapos pueden que-darse enredados en los labes-gua. Usos y aplicaciones de las bombas axiales Las bombas axiales bombean grandes cantidades de agua con una carga rela-tivamente pequea, normalmente el rango oscila entre uno y tres metros. Las bombas axiales pueden ser utiliza-das para generar cargas de agua de di-ferente ndole, entre las que se encuen-tran: - Agua de ro - Agua residual del pretratamiento - Aguas de tormenta - Lodos activados Bombas radiales o centrifugas La bomba centrifuga, lo mismo que cualquier otra bomba, sirve para pro-ducir una ganancia de carga esttica en un fluido. Imprime pues, una energa a un fluido procedente de una energa mecnica que se ha puesto en su eje por medio de un motor. La bomba centrifuga es una turbo m-quina de tipo radial con flujo de adentro hacia afuera, presentando por lo gene-ral un rea de paso de agua relativa-mente reducida en relacin con el di-metro del rotor o impulsor, con objeto de obligar al fluido a hacer un recorrido radial largo y aumentar la accin centri-fuga lo que justifica su nombre, a fin de incrementar la carga esttica, que es lo que generalmente se pretende con este tipo de bomba, aunque el gasto en parte se sacrifique. Todo esto significa que la velocidad especfica tendr valores re-lativamente bajos o medios. Existen, no obstante, bombas de tipo centrfugo que mueven grandes caudales con pe-quea ganancia en carga en ciertos ser-

    vicios donde se juzga que pueda tener mejores resultados que una bomba axial, pero este no es el caso general. La bomba centrifuga, como maquina radial que es, encuentra lgica aplicacin en cargas relativamente altas y medianas, con uno o varios pasos. Usos y Aplicaciones: Son ampliamente utilizadas en procesos donde se requiere el transporte de una cantidad significativa de flujo a un alto nivel de cabeza para as poder vencer grandes alturas y distancias muy largas. Se estima que aproximadamente el 70% de la produccin total de las bombas corresponde a bombas centrifugas. Esta es una medida de la importancia de este tipo de bombas. Son ampliamente usadas en aplicacio-nes mineras (por su facilidad para ma-nejar slidos), en acueductos, industrias qumicas, oleoductos y aplicaciones domsticas. Bombas de flujo diagonal o mixto Este tipo de bomba ocupa una posicin intermedia entre la centrfuga y la de flujo axial (en realidad, muchas veces se incluye dentro del primer grupo), tanto en la direccin del flujo de agua (que es producido conjuntamente por la fuerza centrfuga y por el empuje de los la-bes) como en el propio funcionamiento. As pues, el flujo es en parte radial y en parte axial (flujo mixto), de modo que la forma del rodete es acorde con ello. Se construyen dndole al impelente una forma tal que las paletas ya no quedan dispuestas en forma radial, En este tipo de bombas el flujo cambia de axial a ra-dial, son bombas para gastos y cargas intermedias y la velocidad especifica de los impulsores es mayor que las de flujo radial.

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    4. Clasificacin de las bombas centr-fugas y aplicaciones. Las bombas centrfugas horizontales

    Las bombas centrfugas con el eje de gi-ro horizontal tienen el motor a la mis-ma altura. ste tipo de bombas se utili-za para el funcionamiento en seco. El l-quido llega siempre a la bomba por me-dio de una tubera de aspiracin.

    Antes de su puesta en marcha deben quedar cebadas por no ser auto-transpirantes. Este proceso puede ser bastante complejo si la bomba no traba-ja en carga y colocada por encima del nivel del lquido. Este caso se presenta muy frecuente con bombas centrfugas horizontales, se debe colocar una vlvu-la en la parte de la aspiracin de la bomba T algn sistema de cebado.

    El rodete solidario al eje y al motor elctrico, montado en toma directa, se pone en rotacin a una velocidad prees-tablecida creando, por efecto centrfu-go, una aspiracin en el conducto cen-tral y una descarga en el conducto peri-frico.

    Figura 7. Bomba Horizontal Fuente: [www.debem.it]

    A = motor elctrico B = linterna de inspeccin C = junta mecnica D = rodete

    E = conducto de descarga F = conducto de aspiracin

    Estn constituidas por un robusto cuer-po bomba y por una linterna para la fi-jacin del motor elctrico y para la ins-peccin de la junta mecnica. El eje de la bomba, en el que est fijado el rodete abierto, se hace solidario al eje del mo-tor elctrico. En la parte trasera del ro-dete se halla la junta mecnica del eje.

    Ventajas de las bombas centrifugas Ho-rizontales

    - Son de construccin ms barata que las verticales.

    - Su mantenimiento y conservacin es mucho ms sencillo y econmico.

    - El desmontaje de la bomba se puede hacer sin necesidad de mover el motor.

    - No hay que tocar las conexiones de aspiracin e impulsin.

    - Fcil de instalar.

    Aplicaciones

    Bombeo de agua limpia y lqui-dos qumicamente no agresivos.

    Aplicaciones domsticas. Distribucin automatizada de

    agua en tanques medio-pequeos

    Sistemas de riego, abastecimien-to hdrico

    Industria qumica para transpor-tar lquidos delgados y ligera-mente contaminados.

    Industria Agrcola para la distri-bucin de los fertilizantes artifi-ciales

    Bombeo del agua de cao en los barcos.

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    Las bombas centrfugas verticales

    Este tipo de bomba tiene un eje vertical

    y el motor generalmente est encima de la bomba. Esto permite que la bomba trabaje siempre rodeada por el lquido a bombear.

    El rodete, solidario al eje y al motor elctrico, montado en toma directa, se pone en rotacin a una velocidad prees-tablecida creando, por efecto centrfu-go, una aspiracin en el conducto cen-tral y una descarga en el conducto peri-frico.

    Estas bombas vienen con diferentes tamaos y varios nmeros de etapas para proporcionar el caudal y la presin para condiciones de diferentes tipos. Estas bombas son adecuadas para una amplia variedad de aplicaciones desde bombeo de agua potable a bombeo de productos qumicos.

    Se debe tener muy en cuenta que estas bombas no deben quedar cebadas an-tes de la puesta en marcha.

    Figura 8. Bomba Vertical Fuente: [www.debem.it]

    A = motor elctrico B = junta de transmisin C = linterna D = cojinete radial E = columna externa F = revestimiento eje G = forro de cermica H = rodete I = tubo de descarga L = conducto de aspiracin M = forro de desgaste Las bombas centrfugas verticales estn constituidas por un robusto cuerpo bomba y por una columna fijada a la placa de los estribos, encima de la que se fija la linterna que constituye el ele-mento de fijacin del motor elctrico. El motor se monta en toma directa a tra-vs de una junta elstica en el eje de la bomba. En la extremidad opuesta del eje - que est soportado por un cojinete radial est fijado el rodete abierto. La forma constructiva de esta bomba per-mite el desmontaje del motor incluso sin desinstalar la bomba de la instala-cin

    Bombas centrfugas verticales no sumergidas

    En las bombas verticales no sumergi-das, el motor generalmente est direc-tamente encima de la bomba. Tambin puede estar muy por encima de la bom-ba para protegerlo de una posible inun-

    dacin o para hacerlo ms accesible.

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    Figura 9. Bomba Vertical no sumergida

    Fuente: [www.debem.it] El eje de la bomba puede ser rgido o flexible por medio de juntas universa-les. Esto soluciona el problema del ali-neamiento. Aplicaciones

    Para lquidos finos, no explosi-vos, que no contengan partculas o fibras slidas, los lquidos no corrosivos.

    Para trasvase de lquidos, circu-lacin y aumento de presin de circulacin de agua potable fra o caliente.

    Para sistemas de abastecimiento de agua, sistemas de aumento de presin, transferencia de lqui-dos, regadios, etc.

    Las bombas centrfugas verticales no sumergidas tienen su campo en:

    - Aplicaciones marinas. - Aguas sucias. - Drenajes. - Irrigacin. - Circulacin de condensadores, etc

    Diferencias entre las Bombas verti-cales y horizontales

    Geometra Se puede usar las mismas bom-

    bas horizontales, solamente hay que modificar los cojinetes.

    Para bombas de gran capacidad, la construccin vertical gene-ralmente es menos cara que la horizontal.

    La ventaja de las bombas verti-cales es que necesitan muy poco espacio horizontal

    6. Curvas Caractersticas La representacin grfica de la altura, la potencia consumida y el rendimiento de la bomba en funcin del caudal se de-nominan curvas caractersticas de la bomba. Estas curvas constituyen la in-formacin bsica necesaria para prede-cir las magnitudes de operacin de la bomba en un circuito dado, y por lo tan-to suelen ser aportadas por los fabri-cantes en sus catlogos. Es de suma importancia el saber inter-pretar de modo preciso las curvas ca-ractersticas de una bomba centrfuga. Son muchos los problemas que pueden venir asociados a una bomba centrfuga y para tratar de resolverlos de la mane-ra ms eficientemente posible, primero se debe conocer de manera exacta y precisa si la bomba est funcionando dentro de los parmetros para los cua-les fue diseada, es decir, el punto en el cual se encuentra trabajando. En el ma-nual de la bomba deberamos encontrar las diversas curvas asociadas a la bom-ba y, por supuesto, el punto de trabajo en el cual debemos mantener a nuestra bomba para que funcione como est previsto. El conocimiento y buena in-terpretacin que tengamos de estos grficos nos aportar la informacin necesaria para una correcta toma de

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    decisin a la hora de resolver nuestro problema. Para la obtencin de las curvas de una bomba se construyen bancos de prueba y ensayo equipados con todo lo necesa-rio para ello.

    Figura 10. Esquema simplificado de un

    banco de ensayos. Fuente: [autora propia]

    Se deben monitorizar las presiones de aspiracin e impulsin de la bomba, de-be existir un medio de regulacin del caudal de salida de la bomba y, por su-puesto, los medios necesarios para la medicin del caudal que suministra la bomba. Por otro lado se conocern los datos fsicos de la instalacin como ve-locidad del impulsor, dimetro de este, altura neta disponible en la aspiracin, etc. El fluido bombeado ser agua a temperatura ambiente.

    Curva Q-H La principal curva caracterstica de una bomba es la que describe la relacin en-tre la altura manomtrica (cada de presin) y el caudal, datos que permiten escoger la bomba ms adecuada para cada instalacin. La altura manomtrica de una bomba es una magnitud, expre-sable tambin como presin, que per-mite valorar la energa suministrada al fluido, es decir, se trata de la cada de presin que debe de vencer la bomba para que el fluido circule segn condi-ciones de diseo.

    Figura 11. Curva Q-H. Fuente: [wordpress.com]

    Se debe tener en cuenta que esta curva as obtenida es slo para un determina-do dimetro de impulsor, si usamos un dimetro distinto, la curva obtenida se-r distinta. Normalmente, en una misma bomba podemos usar distintos dime-tros de rodete, as, el fabricante debera suministrar junto con la bomba, no una curva, sino una familia de curvas en funcin de los dimetros D diferentes de impulsor a utilizar.

    Figura 12. Familia de curvas

    Q-H. Fuente: [wordpress.com]

    Curva P- Q

    Igualmente, se puede conocer en to-do momento el consumo del motor que acciona una bomba centrfuga monitorizndolo sobre el armario elctrico con los instrumentos de medida adecuados, As, tendremos

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    la potencia consumida por la bomba P. De esta forma, se puede obtener la curva de potencia consumida P en funcin del caudal suministrado Q. Trasladando todos estos puntos so-bre los ejes de coordenadas obte-nemos una nueva grfica, en el eje de abscisas tenemos los valores del caudal Q y en el eje de ordenadas los valores de la potencia consumida P.

    Figura 13. Curva de Potencia consumida

    en funcin del caudal. Fuente: [wordpress.com]

    Curva -Q

    Otra curva muy habitual es la que muestra la variacin del rendimien-to de la bomba en funcin del cau-dal Q. Primeramente, expresar que la potencia hidrulica es el traba-jo til realizado por la bomba centr-fuga por unidad de tiempo, es decir viene dada por la expresin:

    En donde es el peso especfico del lquido bombeado. Esta potencia hi-drulica no es igual a la potencia consumida por la bomba ya que existen perdidas debidas a roza-mientos. Por tanto, podemos expre-sar que el rendimiento es el cociente entre la potencia hidrulica y la po-tencia consumida:

    Cabe sealar, aunque es evidente que, si conocemos el rendimiento obtenindo-lo directamente de la curva de la bomba podremos conocer la potencia consu-mida mediante la expresin:

    El rendimiento es el cociente entre dos potencias que conocemos y que son funcin del caudal Q, por tanto, estamos en disposicin de trazar una curva ms, la del rendimiento en funcin del caudal Q. Tiene la forma mostrada en la si-guiente figura.

    Figura 14. Curva de rendimiento en

    funcin del caudal. Fuente: [wordpress.com]

    NPSH(r)-Q

    El NPSH (Net Positive Suction Head, o altura neta positiva en la aspira-cin) es la presin mnima que debe haber en la entrada de la bomba pa-ra evitar fenmenos de cavitacin. La cuarta curva caracterstica a con-siderar de nuestra bomba es la cur-va NPSHr (Net Positive Suction Head) o altura neta positiva de aspi-racin requerida, en funcin del caudal Q. Esta curva representa la energa mnima necesaria que el l-quido bombeado debe tener, medi-da en la brida de aspiracin de la bomba como altura absoluta de l-

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    quido, para garantizar su funciona-miento. Es una caracterstica propia de la bomba que puede ser obtenida solamente en forma experimental en los bancos de prueba de los fa-bricantes. Su fin prctico es el man-tener en la entrada del rodete la presin de aspiracin por encima de la presin de vapor del lquido a la temperatura de bombeo.

    Figura 15. Curva NPSHr - Q.

    Fuente: [wordpress.com]

    7. Seleccin de bombas centrifugas Para la seleccin de una bomba se debe tener claro lo que es una curva caracte-rstica, adems de los siguientes puntos:

    Liquido -Descripcin del lquido -Temperatura -Densidad @ p, T -Viscosidad @ p, T -Presin de vapor @ T -Causas de corrosin -Causas de erosin Condiciones operativas

    -Caudal (mximo, mnimo, normal) -Presin de succin (mnimo, nor-mal) -Presin de descarga (Altura dife-rencial) -NPSH

    Otras Condiciones

    -Materiales preferentes -Tipo de sellado -Tipo de bomba, conexiones

    -Tipo de accionamiento (en caso de motor: Clasificacin de rea, Voltaje y Hz) -Normas a cumplir (ANSI/ISO, NFPA, API, etc.)

    De los mencionados anteriormente los ms importantes a conocer son:

    Caudal Altura manomtrica a vencer

    por la bomba o prdida de pre-sin del circuito

    Valor de NPSHd Diagrama de flujo para la seleccin de una bomba:

    Figura 16. Diagrama para la selec-

    cin de una bomba. Fuente: [http://bibing.us.es]

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    Ahora analizaremos algunos puntos an-tes mencionados para la seleccin de una bomba: Agua a bombear: Dependiendo de la ca-lidad del agua, (potable, de ros, de po-zos, de lluvias, servidas), se deben esco-ger bombas con caractersticas de car-casa, rodete, y sello mecnico, adecua-das al trabajo. Caudal o volumen de agua desea bom-bear: Este valor nos sirve para seleccio-nar la bomba (Q= volumen / tiempo) Presin o altura geomtrica desea a bombear: Este valor nos sirve para cal-cular la altura manomtrica a bombear (H.m.= altura geomtrica + prdidas de carga + presin til ) Distancia hay que recorrer: La longitud recorrida en funcin del caudal, nos permite calcular las tuberas y prdidas de carga. Tipo de energa dispone: Segn el tipo de energa, se puede instalar una bom-ba elctrica monofsica 220v o trifsica 380v, si no dispone de electricidad se debe instalar una bomba a combustin (gasolina, diesel) Utilizar sistema de bombeo manual o automtico: En el caso de riego lo ms comn es arranque manual o con pro-gramador. En el caso de redes de agua potable se utilizan, controles de nivel, hidroneumticos, controlador electr-nico, variador de velocidad.

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    8. Bibliografa

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