UNIDAD 2. Bombas Centrífugas

UNIDAD 2.BOMBAS CENTRÍFUGAS.Concepto y clasificación de las

bombas centrífugas

Prof.: I.I.M. Baltazar Abimael Chuc Baquedano.

EQUIPO Balam Homa Ángel AntonioCan Chim Jesús HumbertoChan Canché Saúl ErnestoDzul Chuc Leslie Giovana

TIPOS DE BOMBAS:

BOMBAS

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO

POSITIVO

MOVIMIENTO RECIPROCANTE Ó

ALTERNATIVO

DE EMBOLO Ó PISTÓN Y DE DIAFRAGMA

MOVIMIENTO ROTATIVO

DE ENGRANANES, LÓBULOS, PALETAS, TORNILLOS SIN FIN

BOMBAS CENTRÍFUGAS

MOVIMIENTO ROTATIVO IMPULSOR Ó RODETE

Bombas centrífugas

Dirección de flujo

Posición del eje

Presión engendrada

Número de flujos en la

bomba

Tipos de rodetes

Número de rodetes

Clasificación de las Bombas Centrífugas

Bombas centrífugas (rotodinámicas): También denominadas bombas centrífugas, donde la dinámica de la corriente juga un papel esencial en la transmisión de la energía; bajo el principio de funcionamiento de la acción centrífuga.

Bombas centrífugas

Las bombas que son turbomáquinas pertenecen a este grupo, son siempre rotativas, se fundamentan en la Ecuación de Euler, su órgano transmisor de energía se denomina rodete.

Bombas centrífugas

Bombas centrífugas Principio de funcionamiento de las bombas: Las bombas son maquinas hidráulicas, utilizadas para impulsar toda clase de fluidos en estado líquido, con ausencia o presencia de solidos en suspensión ó dilución.

Operan bajo el principio de funcionamiento de las máquinas generadoras; por tanto, las bombas son máquinas diseñadas para absorber energía mecánica y restituirla a un fluido de trabajo en forma de energía hidráulica.

Principio de funcionamiento de las bombas:La selección de la bomba adecuada para cualquier aplicación entre la multitud de estilos, tipos y tamaños, puede ser difícil para el usuario. el mejor método es hacer investigaciones preliminares, analizar el fluido de trabajo, llegar a decisiones básicas (concepto ingenieril) y selecciones preliminares, analizando la aplicación con el proveedor de la bomba.

Bombas centrífugas

Tipos de bombas: Bombas centrífugas

Características:

En las bombas centrífugas existe una relación inversa entre la capacidad (caudal) y la carga.

Comunican energía cinética al fluido que transforman en presión

Bombas centrífugas

Caudales medios/elevados. Presiones bajas: cargas limitadas. Construcción sencilla y bajo coste. Pueden requerir operación inicial de cebado. No producen pulsación en la descarga. Pueden manejar líquidos con sólidos en suspensión.

Bombas centrífugas

Bombas centrífugas. Características

TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:

• SEGÚN LA DIRECCIÓN DEL FLUJO• BOMBAS DE FLUJO RADIAL: EL RODETE ENVÍA

POR FUERZA CENTRIFUGA, EL FLUJO DEL FLUIDO EN DIRECCIÓN RADIAL A LA PERIFERIA

• BOMBAS DE FLUJO AXIAL: EL RODETE ENVÍA POR FUERZA CENTRIFUGA, EL FLUJO DEL FLUIDO EN DIRECCIÓN AXIAL A LA PERIFERIA

• BOMBAS DE FLUJO RADIO AXIAL Ó MIXTO: DIRECCIÓN COMBINADA

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MSc. Ana Carolina Mustiola


• SEGÚN LA POSICIÓN DEL EJE

• BOMBAS DE EJE HORIZONTAL:

• BOMBAS DE EJE VERTICAL:

• BOMBAS DE EJE INCLINADO:

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• SEGÚN LA PRESIÓN ENGENDRADA

• BOMBAS DE BAJA PRESIÓN

• BOMBAS DE MEDIANA PRESIÓN

• BOMBAS DE ALTA PRESIÓN

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• SEGÚN EL NÚMERO DE FLUJOS EN LA

BOMBA:

• BOMBAS DE UN SOLO FLUJO Ó DE

SIMPLE ASPIRACIÓN:

• BOMBAS DE DOS FLUJOS Ó DE DOBLE

ASPIRACIÓN:

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• SEGÚN EL TIPO DE RODETES:• BOMBAS DE IMPULSOR ABIERTO: NO POSEE

CARA POSTERIOR NI ANTERIOR, LOS ALABES SE FIJAN EN EL NÚCLEO O CUBO DEL RODETE

• BOMBAS DE IMPULSOR CERRADO: LAS CARAS POSTERIOR Y ANTERIOR FORMAN UNA CAJA, ENTRE AMBAS CARAS SE FIJAN LOS ALABES, PUEDE TENER SIMPLE ASPIRACIÓN O DOBLE ASPIRACIÓN.

• BOMBAS DE IMPULSOR SEMI-CERRADO Ó SEMI-ABIERTO: NO POSEEN LA CARA ANTERIOR LOS ALABES SE FIJAN SOLO A LA CARA POSTERIOR DEL RODETE.

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• SEGÚN EL NÚMERO DE RODETES:

• BOMBAS DE UN ESCALONAMIENTO: UN SOLO RODETE ADOSADO AL EJE

• BOMBAS DE VARIOS ESCALO-NAMIENTOS: VARIOS RODETES MONTADOS EN EL EJE, DE MANERA QUE EL CAUDAL RECOGIDO A LA SALIDA DE UN RODETE SE DIRIGE AL SIGUIENTE

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TIPO DE BOMBAS ROTODINÁMICAS:• SEGÚN EL NÚMERO ESPECÍFICO DE REVOLUCIONES: LA

CLASIFICACIÓN MÁS PRECISAS DE LAS BOMBAS ROTODINÁMICAS ES LA CLASIFICACIÓN NUMÉRICA ASIGNADA A LAS BOMBAS GEOMÉTRICAMENTE SEMEJANTES, ESTE NÚMERO OSCILA ENTRE 35 Y 1800

NS = N P1/2 H-5/4

LOS NÚMEROS ESPECÍFICOS DE REVOLUCIONES SON:(A) NS = 40 A 80, RODETE SEMIAXIAL DE FLUJO

MIXTO,(B) NS = 80 A 140

(C) NS = 140 A 300,

(D) NS = 300 A 600, RODETE SEMIAXIAL O DE

FLUJO MIXTO,(E) NS = 600 A 1800, RODETE AXIAL RÁPIDO

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Partes constitutivas de una bomba centrífuga

Es importante mencionar que existe gran variedad de diseños pero se pueden identificar dos partes fundamentales:

Un elemento estacionario que consiste en la carcasa, los cojinetes y prensa estopas.

Elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una flecha.

Se identifican más de 170 elementos de los cuales los más usados se muestran a continuación:

Ventajas de las bombas centrífugas

Las bombas centrífugas, debido a sus características son las bombas que más se utilizan en la industria. Las razones de estas preferencias son las siguientes:

Son aparatos giratorios.No tienen órganos articulados y los

mecanismos de acoplamiento son muy sencillos.

La impulsión eléctrica del motor que la mueve es bastante sencilla.

Para una operación definida, el gasto es constante y nos e requiere dispositivo regulador.

Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias.

Bajo mantenimiento.

• Tubos y tuberías

Se transportan el fluido por su interior.

Suelen ser de sección circular.

Existen en una gran variedad de tamaño, espesor de pared y material de construcción.

La elección del diámetro de la tubería depende de los costes de instalación, potencia, mantenimiento y repuesto (valores típicos para fluidos líquidos: 0-3m/s).

Accesorios para transporte de fluidos

•Accesorios de conducción

Se utilizan para unir tubos y tuberías.

Tubos de pared gruesa: accesorios roscados, bridas o soldadura:

a, b y c – codos

d y e – “Tes”

f – cruceta

g, h e i – manguitos

j y k – tapones

l – casquillo.

Accesorios

Accesorios

•Válvulas

Disminuyen o detienen el flujo colocando un obstáculo en la trayectoria del fluido.

Válvulas de corte (todo o nada): funcionan abriendo o cerrando totalmente el paso del fluido.

Válvula de bola Válvula troncocónica

Válvulas de regulación de caudal

Reducen la presión y la velocidad del flujo de fluido.

Válvula de atajadera o compuerta

Válvula de asiento

• Dispositivos para expansión Dispositivos para evitar contracciones y expansiones de la tuberías asociadas a

variaciones de temperatura.

Válvulas

M e d i c i ó n d e p r e s i ó n

P o r t u b o s m a n o m é t r i c o s

EstáticaImpactoCinética PPP

•Medida de presión Manómetros de tubo: el desnivel del líquido manométrico

describe la presión del fluido en la conducción.

DISPOSITIVOS DE MEDIDA PARA EL TRANSPORTE DE FLUIDOS

gh

SgSh

SgV

Sgm

SF

P





Presión estática:- Responsable del trabajo mecánico de expansión/ compresión del fluido.- Se mide sobre una superficie paralela al flujo:

PS= Patm+ hmρmg + lρg.





Presión cinética:· - Expresa la capacidad de fluido para realizar trabajo mecánico a expensas

de su energía cinética.· - Se mide en una superficie perpendicular al flujo: PC= Pi - PS

Presión de impacto: · - Es la suma de las anteriores.· - Se mide en una superficie perpendicular al flujo: Pi = Patm+ h’mρmg + l’ρmg

•Medida de caudal

Métodos directos: Medida del volumen que atraviesa un dispositivo por unidad de tiempo.


Contador de paletas: Nº vueltas del motor

Presa: Altura del líquido sobre la presa

Medidor térmico: Variación de Tª por la resistencia eléctrica

•Medida de caudal


Métodos indirectos:

Basados en la aplicación de la Ec. de Bernouilli.

El caudal se determina mediante medidas del cambio de V y P que experimenta un fluido al atravesar un accidente en la conducción:

QV = Vreal · S = C · Vteórica · S

[C Coeficiente de descarga]

Requieren calibración: Estimación del parámetro empírico C (Coeficiente de descarga).

Diafragmas, boquillas y venturímetros

Provocan un estrechamiento de la conducción.

ΔP se mide mediante un manómetro en U.

Aplicando la Ec. De Bernouilli

entre los puntos y :

Medida de caudal: Métodos indirectos

WF)PP

()zz(g)VV(21 10

102

12

0

2

2211v

0121

20

D4

S

SVSVQ

)PP(2VV

])DD(1[

)PP(2VV

410

010real

])DD(1[

g)(h2C

])DD(1[

)PP(2CVCV

410

mm4

10

21teorreal

g)(hPPP mm21

1,2 y 3: Diafragmas 4: Boquilla Venturímetro

])DD(1[

g)(h2CVCV

410

mmteorreal

Medida experimental

de C(Calibrado)

Diafragma

Boquilla

Venturímetro

Tubos de Pitot

Utiliza tubos concéntricos unidos a los tubos manométricos para medir la presión cinética.

Miden velocidades puntuales en vez de velocidades medias.

La integración de las velocidades medidas en la dirección radial permite obtener el caudal total.

Aplicando la Ec. De Bernouilli: g)(h2

CV mmlocal


Rotámetros

Suponen un estrechamiento de sección variable en la conducción.

El flotador dentro de la sección cónica es desplazado a diferente altura en función del caudal.

Se mantiene constante la presión.


BIBLIOGRAFÍA

Calleja Pardo, G.; García Herruzo, F.; de Lucas Martínez, A.; Prats Rico, D. y Rodríguez Maroto, J.M. (1999). "Introducción a la Ingeniería Química”. Síntesis. Madrid. Capítulo 8.

Costa Novella, E.; Calleja, G.; Ovejero, G.; de Lucas, A.; Aguado, J. y Uguina, M.A. (1985). "Ingeniería Química. Vol. III. Flujo de Fluidos”. Alhambra. Madrid.

Levenspiel, O. (1984). "Engineering Flow and Heat Exchange". McGraw-Hill. New York. Traducción al castellano: "Flujo de Fluidos e Intercambio de Calor". (1993). Reverté. Barcelona.

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Coulson, J.H. y Richardson, J.F. (Backhurst, J.R. y Harker, J.H.) (1990). "Chemical Engineering. Vol I. Fluid Flow, Heat Transfer and Mass Transfer”. 4ª edición. Pergamon Press. Londres. Traducción al castellano (de la 3ª edición): “Ingeniería Química. Vol. I. Flujo de Fluidos, Transmisión de Calor y Transferencia de Materia”. (1979). Reverté. Barcelona.

McCabe, W.L., Smith, J.C. y Harriot, P. (2001). "Unit Operations in Chemical Engineering". 6ª edición. McGraw-Hill. New York. Traducción al castellano (de la 6ª edición): "Operaciones Básicas de Ingeniería Química". (2002). McGraw-Hill. México. Sección 2, capítulos 2-6.

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