GENERALIDADES BOMBAS

La accin de bombeo es la adicin de energa cintica y potencial a un fluido con el fin de moverlo a otro punto. El fluido efecta un trabajo al circular por una tubera o subir a una mayor altura.

Dispositivo mecnico empleado para desplazar sustancias fluidas. Los fluidos pueden ser lquidos o gases.

Las bombas son mquinas hidrulicas, esto implica que no producen cambios en la densidad del fluido.

Suministran energa suficiente a un fluido para impulsarlo de un estado de baja presin esttica a otro de mayor presin esttica.

FORMAS DE SUMINISTRAR

ENERGA

Deteccin brusca de una columna de fluido: Conversin de energa cintica en energa de presin.

q = R Q h / H H/h 2 3 4 6 8 10 12R 0.85 0.81 0.76 0.67 0.57 0.43 0.23

FORMAS DE SUMINISTRAR

ENERGA

Aplicacin directa de una fuerza: Un mbolo o engranaje que suministra la fuerza al fluido.

UAt

xA

tiempo

DesplazadoVolumenQ !

!! QPVAPVFPot ! ! !

FORMAS DE SUMINISTRAR

ENERGA

Intercambio de momentum lineal: Inyeccin de un fluido con mayor energa. Similitud con el fenmeno que ocurre en flujo turbulento (longitud de mezcla de Prandtl).

Inyeccin de aire comprimido: Se inyecta aire comprimido que se mezcla con el fluido de trabajo. La menor densidad del nuevo fluido hace elevar la columna de fluido.

Bomba Centrfuga: Un elemento pone en rotacin el fluido suministrndole energa cintica y energa de presin.

CLASIFICACIN DE LAS BOMBAS

Desplazamiento positivo:

Bombas reciprocantes (pistn y diafragma) y bombas rotativas (de rotor simple o mltiple).

Dinmicas

Centrfugas (flujo axial, mixto, radial), perifricas, especiales (ariete hidrulico, electromagnticas)

BOMBAS CENTRFUGAS

Transforman energa mecnica de un impulsor rotatorio en energa cintica y potencial.

Las bombas centrfugas constituyen cerca del 80% de la produccin mundial de bombas, debido a que manejan un mayor rango de caudales que las bombas de desplazamiento positivo. En caso de requerir mayor altura total, se pueden plantear soluciones como bombas en serie o bombas de varias etapas.

ELEMENTOS DE UNA ESTACIN

DE BOMBEO TPICA

1) Suministro de energa mecnica (motor) 2) Bomba

3) Tubera de succin 4) Vlvula de succin

5) Manmetro de succin 6) Manmetro de descarga

7) Vlvula de descarga 8) Cheque

9) Tanque de descarga

PARTES CONSTITUTIVAS DE LAS

BOMBAS CENTRFUGAS

Est compuesta por elementos rotatorios (impulsor, eje) y estacionarios

(carcasa, sellos, anillos de desgaste).

FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA

CENTRFUGA

Se debe sacar el aire que se encuentra en la tubera de succin y en el impulsor, para que este espacio sea llenado con el fluido a bombear (operacin de cebado).

El motor transmite al impulsor alta velocidad, a travs de un eje. El fluido que se encuentra dentro de los canales formados por los labes adquiere energa cintica.

El fluido es expulsado hacia las paredes de la carcasa. La voluta gua al fluido hasta la tubera de descarga.

FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA

CENTRFUGA

Al desplazarse el fluido impulsado, se origina una diferencia depresiones que hace avanzar nuevos paquetes de fluido que llenan el espacio desalojado.

La fuente de succin alimenta el requerimiento de nuevos volmenes de fluido. Se mantiene una altura de succin constante.

La ganancia de energa que adquiere el fluido se ve disminuida debido a efectos de friccin y choque. La seccin divergente de los canales y de la voluta transforma parte de la energa cintica en energa de presin.

CLASIFICACIN DE BOMBAS

CENTRFUGAS

Segn la conversin de energa: tipo voluta o tipo difusor.

Segn la direccin del flujo a la salida del impulsor:

Radiales: Altas cabezas, bajos caudales. Se usan generalmente para impulsar agua cristalina. 500

Segn la succin: succin simple o doble.

Segn el nmero de impulsores: de una o varias etapas.

Segn la velocidad especfica: de velocidad especfica baja, media o alta (ver clasificacin segn la direccin del flujo).

CLASIFICACIN DE BOMBAS

CENTRFUGAS

DIFERENCIAS ENTRE BOMBAS

CENTRIFUGAS Y BDP Las bombas centrifugas son estudiadas por medio de la

ecuacin de Bernoulli. Las BDP estn regidas por el principio de desplazamiento positivo.

Las bombas centrifugas presentan menores eficiencias que las BDP. No obstante, operan mayores caudales para tamaos relativamente pequeos. Las BDP deben incrementar su tamao significativamente para incrementar el caudal.

Las BDP realizan una descarga intermitente (tiempos muertos). Las bombas centrifugas bombean un caudal constante.

Las BDP son autocebantes.

Las BDP son mejores para bombear fluidos viscosos.

TEORA ELEMENTAL DE BOMBAS

CENTRFUGAS

Las bombas aaden energa a los fluidos mediante un rotor que consta de labes rgidamente unidos a un eje.

Los labes se desplazan nicamente en la direccin tangencial. El trabajo se efecta por el desplazamiento de las componentes tangenciales de la fuerza sobre el rotor.

TEORA ELEMENTAL DE BOMBAS

CENTRFUGAS

Ecuacin general no permanente de momentum lineal:

El momento de una fuerza F alrededor de un punto O estdado por:

El producto cruz de dos vectores es un vector que forma ngulos rectos con el plano definidos por los dos primeros vectores, su magnitud es:

"" #$$

!SCVC

dAvvdVvt

F %%

Fr &

'senrF

TEORA ELEMENTAL DE BOMBAS

CENTRFUGAS

Si calculamos el torque ejercido por cualquier fuerza en el volumen de control se tendr que:

Ec. General de Momento de Momentum

Los trminos de la derecha representan la tasa de cambio de momento de momentum dentro del volumen de control, ms el flujo neto hacia fuera del momento de momentum desde el volumen de control

"" &$$

!&SCVC

dAvvrdVvrt

Fr )(%%

TEORA ELEMENTAL DE BOMBAS

CENTRFUGAS

"" $$

#!!VC

t

SC

ntzt dVvrt

dAvvrTrF %%

"" (!1

1

2

2 11112222

A

nt

A

ntz dAvvrdAvvrT %% ) * ) *+ ,12 ttz

vrvrQT (! %

TEORA ELEMENTAL DE BOMBAS

CENTRFUGAS

Las anteriores expresiones son tericas y se han realizado las siguientes suposiciones:

Impulsor formado por infinito nmero de labes de espesor cero.

La potencia transmitida al eje es tomada completamente por el fluido, esto significa que no existen prdidas elctricas, mecnicas e hidrulicas.

El flujo es unidimensional y permanente

TEORA ELEMENTAL DE BOMBAS

CENTRFUGAS

u=Velocidad relativa de un punto del rotor con relacin a un observador.

v=Velocidad relativa del fluido con relacin al impulsor.

V=Velocidad absoluta del fluido con relacin a un observador.

=ngulo formado entre V y u.

! =ngulo formado entre u y v.

TEORA ELEMENTAL DE BOMBAS

CENTRFUGAS

Al multiplicar la anterior ecuacin por la velocidad angular "(velocidad con que gira el impulsor) se obtiene la potencia mecnica.

+ ,111222 coscos rVrVQg

TE --.

(!

+ ,111222 coscos uVuVQg

PE --.

(!