_04 BOMBAS
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Ral R. Roque Y.
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CONTROL DE BOMBAS
Introduccin
Para el transporte de fluidos se requiere de dispositivos con una determinada
energa.
Estos dispositivos deben ser capaces de vencer energa cintica y potencia
desde un punto hacia otro.
Cuando el fluido est en estado lquido el dispositivo es una bomba.
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ClasificacinSegn el principio de funcionamiento se dividen en:
Bombas Centrifugas
Bombas de desplazamiento positivo
Bombas Centrifugas
La energa proporcionada es continua de tal manera que incrementa la velocidad
del fluido en el interior de la bomba.
Luego la velocidad se reduce al llegar a la descarga incrementando su presin.
Bombas de Desplazamiento positivo
Cada recorrido o rotacin de la bomba se aade energa hacia un determinado
volumen de fluido.
LA energa aplicada al fluido es entonces discontinua.Se incrementa la presin hasta vencer la existente en la lnea de descarga.
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Vapor
saturado
Inicio de
condensacionLiquido
Liquido
Pa
PbPc
Pd
Conceptos Tericos
Presin de Vapor
Es la presin absoluta que adquiere el vapor a una determinada temperatura.
En equilibrio las velocidades de condensacin y evaporizacin son iguales.
Incrementando la presin y manteniendo la temperatura por debajo de la crtica se
tiene:
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A una determinada temperatura solo existe una presin para la cual el
fluido puede encontrarse en estado lquido, en estado vapor o en ambos
simultneamente.
Curva de presion vs temperatura de un fluido
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Teorema de BernoulliEcuacion fundamental de la hidrodinmica
Relaciona:
Energia de flujo
Energia cinetica
Energia potencial
2
2
P VZ cte
gr
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CONTROL DE BOMBAS
Ejercicio
Verificar dimensiones en la ecuacin de Bernoulli
Diseo de una placa de orificio
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CONTROL DE BOMBAS
Altura de elevacin
Es la energia por unidad de peso de fluido con respecto a la lnea de referencia.
Trabajo necesario para mover el liquido desde una posicin original a la
posicin indicada por esa altura.
Altura Potencial
Es el trabajo que desarrollara el fluido al caer desde una cierta elevacin
2 1H z Z Z
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2 1P P
H p r
2 2
2 1
2
V VH v
g
Altura de presin esttica
Es la altura a la que fluido puede ser elevado mediante una presin
determinada
Altura de velocidad
Distancia vertical desde la que el fluido debera caer para llegar a una velocidad
especifica
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2 1H z Z Z 2 1
P P
H p r
2 2
2 1
2
V VH v
g
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Altura por perdidas de carga
Ecuacin de Darcy en accesorios
2
2fL vH c
D g
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CONTROL DE BOMBAS
Cavitacion
Es la formacin de burbujas debido al decremento de la presin absoluta en el
lugar de aspiracin y que luego explosionan.
Producen ruido y vibraciones
El tamao de las burbujas determinan la frecuencia del ruido.
Cuando una bomba opera en cavitacin puede tener desperfectos en las partes
estticas y rotatorias.
La cavitacin reduce el rendimiento de la bomba.
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T VN PSH d H P
N PSH d Pa Za Hc Pv
NPSH
Se refiere a las condiciones minimas que deben existir en la aspiracin deuna bomba para evitar cavitacion.
NPSH Disponible
NPSH Requerida
Depende de cada bomba en particularEs la necesaria para que la bomba
funcione sin cavitacin
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CONTROL DE BOMBAS
Bombas Centrifugas
Formada por alabes alojados dentro de una carcasa.
Proporcionan energa por medio de la fuerza centrifuga
Dispone de elementos estticos y dinmicos
El fluido liquido se ve forzado a pasar por los alabes en movimiento por medio
de la presin atmosfrica u otra presin propia del proceso.
Los alabes constituyen un impulsor que imprime velocidad, la misma que se
convierte en presiona al descargar el liquido sobre el espacio disponible en la
carcasa de la bomba.
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Bombas Centrifugas
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Bombas Centrifugas
Al aumentar el caudal disminuye la altura diferencial.
Se presenta tres tipos de comportamiento
Curva A:
Muestra estabilida
Su pendiente es decreciente y progresiva
Curva B
Entre el pnto 1 y el punto 3 el valor de la altura diferencial permanece constate,
una vez pasa el punto 3 entonces la bomba entra en regin de estabilidad.
Curva C
Presenta 2 regiones totalmente diferenciadas
Entre los puntos 1 y 2 su comportamiento es inestable porque presenta dospuntos que tienen distintos que tienen distintos valores de caudal
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Bombas Alternativas
Son tambin de desplazamiento positivo, porque atrapan un volumen liquido
y lo desplaza hacia la lnea de descarga en cada uno de los recorridos del
pistn
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Bombas Rotativas
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CONTROL DE BOMBAS
Control de Bombas Centrifugas
Marcha Parada ON-OFFEjemplo: Control de nivel de tanque
Operacin: Opera dentro un rango de nivel, de manera que la bomba no tiene
operacin continua.
Requiere de una lgica de enclavamiento basada en los swith de nivel alto y bajo
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Control de presin On-Off
Requiere de una lgica de enclavamiento basa en un switch de presin
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Control de presin On-Off
Estrangulamiento en la lnea de impulsin (descarga)
La altura diferencial varia en funcin al caudal segn su curva caracterisitca.
Esta caracterisitca depende su cosntruccion y es facilitad por el fabricante.
Al incrementar el caudal disminuye la altura diferencial de la bomba e
incrementa la perdida de carga del circuito
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Curva de desempeo de una bomba
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CONTROL DE BOMBAS
Al arrancar la bomba, el caudal incrementa entonces incrementa la perdida
de carga del circuito.
El equilibrio de alcanza cuando la perdida de carga se iguala a la presin
diferencial proporcionada por la bomba.
Cuando se desea reducir o incrementar el caudal o presin , es necesario
agregar una vlvula en la impulsin de la bomba
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Curva A
Corresponde a un circuito con la vlvula totalmente abierta
Curva B
Corresponde a un circuito con la vlvula parcialmente cerrada
Curva C
Corresponde a un circuito con la vlvula prcticamente cerrada
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CONTROL DE BOMBAS
Control por Derivacin de caudal
Problemas en operacin a bajo caudal
Problemas trmicos
Se produce calentamiento excesivo del fluido por disipacin de cantidad de calo.Problemas hidrulicos
Se produce recirculacin interna en la bomba.
Problemas elctricos
Aumento de potencia en el motor al cerrarse una vlvula en el circuito de
impulsin.
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Entonces se debe garantizar la operacin con un caudal superior al mnimo.Se resuelve:
Utilizando una placa rescritura de flujo
Utilizando una vlvula de mnimo caudal
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Entonces se debe garantizar la operacin con un caudal superior al mnimo.Se resuelve:
Utilizando una placa rescritura de flujo
Utilizando una vlvula de mnimo caudal
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CONTROL DE BOMBAS
Control por Velocidad de giro
Cuando se reduce la velocidad se disminuye el caudal de paso, la mismo
tiempo se reduce la altura de elevacin y como consecuencia se reduce el
consumo energtico.
Para obtenre este tipo de operacin se utiliza accionadores de motor tipo
variadores de frecuencia o turbinas de vapor