Bombas

Dr. Refugio Bernardo García Reyes

MECÁNICA DE FLUIDOS

Unidad 7. Bombas7.1 Clasificación de las bombas7.2 Bombas de desplazamiento positivo7.3 Bombas rotadinámicas7.4 Velocidad específica7.5 Cavitación7.6 Curvas características7.7 Relaciones de afinidad7.8 Curva del sistema7.9 Balance entre la bomba y el sistema7.10 Selección de bomba7.11 Cabezal de succión neto positivo

(disponible y requerido)

Clasificación de las bombas

BOMBAS

2. CENTRÍFUGASa) Centrífugasb) Periféricasc) Especiales

1.DESPLAZAMIENTO POSITIVOa) Reciprocantesb) Rotatorias

Clasificación de las bombas

BOMBAS

2. CENTRÍFUGASFuncionan sacando el fluido en un

campo de fuerza centrífuga y proporcionado energía cinética, y luego convirtiéndola a trabajo de inyección. Son dispositivos con alto flujo y con aumento bajo de presión.

1.DESPLAZAMIENTO POSITIVOOperan atrapando un fluido en una

cavidad y luego lo sacan a una presión mayor. Por lo general, son dispositivos de aumento alto de presión y flujo bajo.

Bomb

as d

e desplaza

mien

to

positi

vo 2. Rotatorias

a) Rotor simple

b) Rotor múltiple

1.Reciprocantesa) Pistón-émbolob) Diafragma

AspasPistónMiembro flexibleTornilloEngranesLóbulosBalancinesTornillos

http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.todomonografias.com/images/2007/02/100407.gif&imgrefurl=http://www.todomonografias.com/industria-y-materiales/bombas-tecnologia-parte-2/&usg=__QsMQfsg4s143AYG6cd49XGE-v5g=&h=284&w=272&sz=34&hl=es&start=17&itbs=1&tbnid=umiF70j8bv0YhM:&tbnh=114&tbnw=109&prev=/images%3Fq%3Dbombas%2Bde%2Bdiafragma%26hl%3Des%26client%3Dfirefox-a%26sa%3DG%26rls%3Dorg.mozilla:es-ES:official%26gbv%3D2%26tbs%3Disch:1

Bombas de desplazamiento positivo

Bomba de tornillohttp://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://img.directindustry.es/images_di/photo-g/bomba-de-tornillo-para-poliuretano-105236.jpg&imgrefurl=http://www.directindustry.es/prod/kral/bomba-de-tornillo-para-poliuretano-15343-105236.html&usg=__tT_-nd6mTcM6GOHMcpHGoigKhUw=&h=750&w=1000&sz=226&hl=es&start=1&itbs=1&tbnid=SKv2mstQsXPFEM:&tbnh=112&tbnw=149&prev=/images%3Fq%3Dbombas%2Bde%2Btornillo%26hl%3Des%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:es-ES:official%26gbv%3D2%26tbs%3Disch:1

Bombas de desplazamiento positivo

Bomba de lóbulos externos http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://

imagenes.mailxmail.com/cursos/imagenes/0/4/bombas-rotativas-iii_8840_5_3.jpg&imgrefurl=http://www.mailxmail.com/curso-bombas-engranajes/bombas-rotativas-3&usg=__v-gmLA9026qnc6YkG4-8ICEvLI8=&h=212&w=250&sz=16&hl=es&start=3&um=1&itbs=1&tbnid=m_36bEQ6lBCwuM:&tbnh=94&tbnw=111&prev=/images%3Fq%3Dbomba%2Bdesplazamiento%2Bpositivo%26um%3D1%26hl%3Des%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:es-ES:official%26channel%3Ds%26tbs%3Disch:1

Bombas de desplazamiento positivo

Bomba helicoidalhttp://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.peisabue.com.ar/bombas/Bomba_Mono.jpg&imgrefurl=http://www.peisabue.com.ar/bombas/bomba.htm&usg=__yUIKYW7WV7jClihx8mRe20WBMtI=&h=440&w=798&sz=32&hl=es&start=16&um=1&itbs=1&tbnid=7RE3m_4OFbAwNM:&tbnh=79&tbnw=143&prev=/images%3Fq%3Dbomba%2Bdesplazamiento%2Bpositivo%26um%3D1%26hl%3Des%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:es-ES:official%26channel%3Ds%26tbs%3Disch:1

Bombas de desplazamiento positivo

Bomba de pistónhttp://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.bran-luebbe.es/BombaProcesoWCBUniversalII_archivos/image001.jpg&imgrefurl=http://www.bran-luebbe.es/BombaProcesoWCBUniversalII.htm&usg=__njF5kGLxopuSvBweImlq9WFjw9U=&h=152&w=250&sz=14&hl=es&start=12&um=1&itbs=1&tbnid=FjTbMSO3nqtxGM:&tbnh=67&tbnw=111&prev=/images%3Fq%3Dbomba%2Bdesplazamiento%2Bpositivo%26um%3D1%26hl%3Des%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:es-ES:official%26channel%3Ds%26tbs%3Disch:1

Bombas de desplazamiento positivo

Bombas de diafragma

Bombas dinámicas

Bombas din

ámic

as

2. Periféricas

3. Especiales

1.CentrífugasFlujo radialFlujo axialFlujo mixto

Electromagnéticas

Bombas dinámicas

Bomba centrífuga de flujo radial http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://

img.directindustry.es/images_di/photo-g/bomba-centrifuga-de-circulacion-de-agua-210804.jpg&imgrefurl=http://www.directindustry.es/prod/hanning/bomba-centrifuga-de-circulacion-de-agua-13764-210804.html&usg=__owqalGmQyw_NRLW7c2vJ6roEy-E=&h=487&w=609&sz=43&hl=es&start=6&itbs=1&tbnid=qC0Kt4V8GCs-zM:&tbnh=109&tbnw=136&prev=/images%3Fq%3DBomba%2Bcentr%25C3%25ADfuga%2Bde%2Bflujo%2Bradial%26hl%3Des%26client%3Dfirefox-a%26sa%3DG%26rls%3Dorg.mozilla:es-ES:official%26gbv%3D2%26tbs%3Disch:1

Bombas dinámicas

Bomba centrífuga de flujo axial

http://spanish.alibaba.com/product-gs/axial-flow-pump-51061793.html

Bombas dinámicas

Bomba centrífuga de flujo mixto

Velocidad específicaLas variables que describen el desempeño de una bomba son las graficadas en los mapas o curvas características de las bombas: pérdida de altura (H) y flujo volumétrico (Q). Si se desea conocer que tipo de bomba seleccionar para alguna tarea, entonces es preciso conocer estas variables.Esas dos variables combinadas con g y ω forman una variable adimensional denominado velocidad específica.

43gHQNespecíficaVelocidad s

Carga desarrolladaSi hacemos un balance de energía con ayuda de la ecuación de Bernoulli para la entrada y salida de la bomba mostrada abajo:

Entrada

Salida

a’

b’

a b

Bomba

Wp

HHHW ab

p

Carga desarrollada

HHHW ab

p

Se puede obtener:

Entrada

Salida

Considerando que:

2VgZPH

2VgZPH

2b

bb

b

2a

aa

a

Wp

Eficiencia y potencia de la bomba

PPQ

WP

totaltrabajoútiltrabajo

p

Por otro lado, la eficiencia de la bomba (η) para fluidos incompresibles puede calcularse a partir de la caída de presión (ΔP), el caudal (Q) y la potencia de la bomba (P) como se muestra:

P/dPm Salida

Entrada

Y para fluidos compresibles:

ProblemaSe bombean 50 gpm de agua desde una presión de 30 psia a una presión de 100 psia. Los cambios en elevación y velocidad son despreciables. El motor que impulsa a la bomba suministra 2.80 hp, ¿cuál es la eficiencia de la bomba? ¿Cuál es la potencia y el trabajo útil que se suministra al fluido?

Cavitación1. Si la presión de succión es solamente

un poco mayor que la presión de vapor, algo del líquido puede convertirse en vapor y sucede el proceso llamado de cavitación.

2. La cavitación reduce notablemente la capacidad de la bomba y causa erosión severa.

3. Si la presión de succión es menor que la presión de vapor, habrá vaporización en la línea de succión y no llegará líquido a la bomba.

Cavitación4. Para evitar la cavitación, la

presión en la entrada de la bomba debe exceder la presión de vapor por un cierto valor llamado net positive suction head (NPSH).

Entrada

Salida

a’

b’

a b

Bomba

Wp

CavitaciónPara el sistema anterior, el valor de NPSH se calcula

como:

afsv'a ZhPP

g1NPSH

Donde:Pa’=Presión absoluta en la superficie del tanquePv= presión de vaporhfs=pérdidas por fricción en la línea de alimentación

Problema sobre cavitaciónSe bombean 40 gpm de benceno a 100°F a través del sistema de la figura mostrada anteriormente. El tanque está a presión atmosférica. El medidor de presión al final de la línea de descarga indica 50 psi. La descarga está a 10 ft sobre el nivel del líquido y la entrada a la bomba está a 4 ft por encima del nivel del tanque. La línea de descarga es de 1.5 pulgadas cédula 40. La eficiencia mecánica de la bomba es de 0.60. La densidad del benceno es 54 lb/ft3 y su presión de vapor a 100°F es 3.8 psi. Calcular:

a)La carga desarrollada de la bombab)La potencia necesaria de la bombac)Si el fabricante especifica una NPSH requerida de 10 ft, ¿la bomba será apropiada para este servicio?

Problema sobre cavitación

Entrada

Salida

a’

b’

a b

Bomba

Wp

4 ft

6 ft4 ft 10

ft

20 ft

Si NPSH requerido < NPSH calculado: la bomba no cavitará…

Curva del sistema, balance de la bomba y el sistema

• ¿Cuál será la descarga en el sistema hidráulico si la bomba tiene una curva característica representada por la ecuación H=63.007-458.59Q2?

0

10

20

30

40

50

60

70

0 0.1 0.2 0.3 0.4Caudal, m 3/s

Carga, m

Curva característica de la bomba

Curva del sistema

Punto de operación

Relaciones de afinidadCaracteríst

icaConstant

eD

Constanten

Capacidad

Q α n Q α D

Carga ΔH α n2

ΔH α D2

Potencia P α n3 P α D3D: Diámetro; n: Velocidad de rotación

The 32-in pump of figure is going to pump 24,000 gal/min of water at 1170 r/min from a reservoir whose surface is at 14.7 psia. If head loss from reservoir to pump inlet is 6 ft, where should the pump inlet be placed to avoid cavitation for water at (a) 60°F, pv=0.26 psia, SG=1.0 and (b) 200°F, pv=11.52 psia, SG=0.9635?

White, fluid mechanics, page 725

Fig. 11.6 Typical centrifugal pump performance curves at constant impeller-rotation speed. The units are arbitrary (White, Fluid mechanics).

Tarea

Elaborar una revisión de las bombas aquí mencionadas en las cuales se incluyan las características de cada bomba, sus aplicaciones, ventajas y desventajas.