Post on 13-Jul-2015
Bombas
Operaciones de Transferencia de MOMENTUM
ChemEng IQA
Introducción: Bombas
• Incrementan energía mecánica:– Aumento en velocidad
– Aumento de presión
– Aumento de altura
• Se clasifican en:– Desplazamiento Positivo
– Cinéticas
• La densidad del fluido NO cambia (fluidos incompresibles)
Selección y Operación de Bombas
• Naturaleza del líquido
• Cap. Requerida (flujo volumétrico)
• Condiciones de succión y descarga
• Tipo de fuente de potencia (tipo de motor)
• Espacio, peso, dimensiones
• Costos de adquisición y operación
Selección y Operación de Bombas
• Tipo de Bomba y Fabricante
• Tamaño y tipo de conexiones
• Vel. de operación
• Especificaciones del impulsor
• Materiales
Bombas: Diagrama
Bombas
Desplazamiento Positivo Cinéticas
Rotatorias Recíprocas Axiales Centrífuga
•Engrane•Paleta•Tornillo•Cavidad Prog.•Lóbulo•Peristáltico
•Pistón•Diafragma
Desplazamiento Positivo
• Aplican presión directamente
• Miembros rotatorios
• “Llenan y vacían” el fluido
• Cantidad fija por revolución: eje 1.8 cm^3/rev
• Se dividen en 2: Rotatorias y Recíprocas
D.P. Rotatorias
• Engranes
• Paleta
• Tornillo
• Cavidad progresiva
• Lóbulo
• Peristáltico
D.P. Rotatorias: Engranes
D.P. Rotatorias: Paletas
D.P. Rotatorias: Tornillo
D.P. Rotatorias: Cavidad Progresiva
D.P. Rotatorias: Lóbulo
D.P. Rotatorias: Peristálticas
D.P. Recíprocas
• Pistón
• Diafragma
D.P. Recíprocas: Pistón
D.P. Recíprocas: Diafragma
Cinéticas
• Altas velocidades rotacionales (impulsor)
• Se convierte a energía de presión
– Flujo radial
• Centrífugas
– Flujo axial
• De impulsor
– Flujo mixto
Cinéticas: Radial
Cinéticas: Axial
Cinéticas: Axial
Cavitación
• Si el fluido de trabajo se evapora a la entrada de la bomba, ocurre un ruido y un desgaste conocido como Cavitación
Ejemplificación
NSPHr
• NSPHr = Net Specific Pressure at Head Required
• Carga de succión positiva neta requerida
• Es un indicador del fabricante
• Esta presión es el límite para la cavitación
• El ususario debe de garantizar que el NSPHd(presión de succión Disponible) sea mucho mayor
NSPHR y NSPHD
• NPSHd > 1.10*NPSHr
• Las presiones de vapor:
– Tablas
– Gráficas
– Calculándolas con la ecuación de Antoine
NSPHR y NSPHD
• NPSHd = (Psuc – Psat)/(rho*g)
• Pasar a comprar con NPSHr
• Ejercicio en YT
Ejercicio de Cavitación
Potencia de una bomba
• La potencia de una bomba se da simplemente multiplicando:
• Pot = m*Wb
• m: flujo másico
• Wb= trabajo de bomba por unidad de masa
Ejercicio en YT
Carga Total /Cabeza de la Bomba
• Se despeja para la bomba de la EEM
• El resultante es la carga de la bomba
• A: Succión
• B: Descarga
BombaA B
Carga Total /Cabeza de la Bomba
• Se despeja para la bomba de la EEM
• El resultante es la carga de la bomba
• A: Succión
• B: Descarga
BombaA B
Carga Total /Cabeza de la Bomba
• Se despeja para la bomba de la EEM
• El resultante es la carga de la bomba
• A: Succión
• B: Descarga
BombaA B
No hay cambio de altura
Carga Total /Cabeza de la Bomba
• Frecuentemente se expresa la cabeza de la bomba en unidades de longitud (metros o pies)
• Esto se hace dividiendo por gravedad
• Carga de bomba: 100 J/kg
– (100 J/kg) / (9.8 m/s2)
Carga Total /Cabeza de la Bomba
• Frecuentemente se expresa la cabeza de la bomba en unidades de longitud (metros o pies)
• Esto se hace dividiendo por gravedad
• Carga de bomba: 100 J/kg
– (100 m2/s2) / (9.8 m/s2)
Carga Total /Cabeza de la Bomba
• Frecuentemente se expresa la cabeza de la bomba en unidades de longitud (metros o pies)
• Esto se hace dividiendo por gravedad
• Carga de bomba: 100 J/kg
– (100 m2/s2) / (9.8 m/s2) = 10.2 m
Curva de la bomba
• Se realizan cálculos de la Cabeza de la bomba con diferentes gastos (flujos)
• Se grafican los resultados
• La gráfica resultante es la curva de la bomba
• Tamaño de impulsor es constante
Curva de la bombaFlujo Másico Flujo
Volumétrico
GPM = Gallonsper minute
Pdes-Psuc Vel. suc Vel. desc Cabeza de Bomba
0 Se calcula… Se miden… Se miden… Se miden… Se calcula
1
5
10
20
Ver video YT
Curva de la bomba (1 impulsor)
8”
Curva de la bomba (1 impulsor)
8”
Cabeza (nW)
Curva de la bomba (1 impulsor)
8”
Gasto (V)
Curva de la bomba (Varios impulsores)
6“ 1/25”
4“ 1/2
3”
8”
Tamaño impulsor
Eficiencia de la bomba
6“ 1/25”
4“ 1/2
3”
8”
Eficiencia de la bomba
6“ 1/25”
4“ 1/2
3”
8”
¿Qué TIPO bomba escoger?
Datos de Fabricante de Bomba
• Tamaño de impulsor
• Velocidad
• Potencia
• Eficiencia
• Carga de succión neta requerida (NSHPR)
• Gráfica de Carga vs. Gasto
• Punto de operación
Datos de Fabricante de Bomba
Datos de Fabricante de Bomba
3 x 5 – 12
3: tamaño de conexión de descarga5: tamaño de conexión de succión12: tamaño nominal del impulsor más largo
Datos de Fabricante de Bomba
Datos de Fabricante de Bomba
NPSHR
¿Qué bomba escoger?
¿Qué bomba escoger?
• Se cuenta con un solo equipo
• El proceso opera a 240 gpm
• Contamos con impulsores de 5” y 6” ya que la empresa era pequeña cuando compró la bomba.
• Actualmente instalado el de 6”
• ¿Qué hacer si el proceso crecerá a 500 gpm?
• Favorecer cambios económicos
¿Qué bomba escoger?
Punto de operación actual
¿Qué bomba escoger?
Punto de operación actual
¿Qué bomba escoger?
Punto de operación actual
Eficiencia: 57%
Potencia: 13 HP
Cabeza= 140 ft
¿Qué bomba escoger?
Línea de operación deseada de crecimiento
¿Qué bomba escoger?
Línea de operación deseada de crecimiento
Imposible de operar con impulsores actuales… cambiar a uno mas grande
¿Qué bomba escoger?
Línea de operación deseada de crecimiento
Imposible de operar con impulsores actuales… cambiar a uno mas grande
Cabeza= 220 ft
¿Qué bomba escoger?
• Conclusiones…
Curva del sistema vs. Curva de bomba
• Identificar el punto de operación:
– Se debe de hacer una curva del sistema.
– Se empalma dicha gráfica con la gráfica de la curva de la bomba (sistema vs. bomba)
– La intersección es el punto de operación
¿Qué bomba escoger?
Válvulas abiertas
¿Qué bomba escoger?
Válvulas abiertas
Válvulas 40% cerradas
¿Qué bomba escoger?
Válvulas abiertas
Válvulas 40% cerradas
Válvulas 80% cerradas
¿Qué bomba escoger?
Válvulas abiertas
Válvulas 40% cerradas
Válvulas 80% cerradas
Zona de operación
Leyes de afinidad de Bombas
• Se puede aumentar RPM
• Se puede cambiar el impulsor (diámetro)
• Relaciones de gastos
• Relaciones de potencias
• Solo aplica dentro de la misma carcasa (“misma bomba”)
Leyes de afinidad de Bombas
q = gastoD = diametroP = potencianWp = cabezaN = revoluciones por minuto
Efecto de viscosidad de fluido
• Incrementa potencia necesaria
• Disminuye flujo entregado
• Bajas eficiencias
Efecto de viscosidad de fluido
• Incrementa potencia necesaria
• Disminuye flujo entregado
• Bajas eficiencias
Bombas en paralelo
• Ideal cuando el flujo varía mucho
• Adición de bomba: Duplica la capacidad del sistema, la presión se mantiene igual
• Paralelo cantidad!
• Presión se mantiene igual
• Gasto se aumenta
Ejercicio en YT
Bombas en serie
• Ideal para cuando se requiere aumentar la presión del sistema
• Adición de bomba: Aumenta la presión del sistema; la cantidad se mantiene igual
• Paralelo calidad!
• Presión NO se mantiene igual
• Gasto NO aumenta
Ejercicio en YT