UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

FRANCISCO DE MIRANDA

AREA DE TECNOLOGÍA

DEPARTAMENTO DE ENERGETICA

UNIDAD CURRICULAR: EQUIPOS, MÁQUINAS E INSTALACIONES

INDUSTRIALES

PROFESOR: ING. ELIZABETH FIERRO

El transporte de fluidos es una operación unitaria de gran importancia dentro de

los procesos industriales, es necesario familiarizarse con el funcionamiento,

selección, elementos constructivos y problemas operativos de los equipos de

transporte, siendo una de ellas las bombas centrifugas, el cual será la temática

a explicar. Las bombas centrifugas son el tipo de bombas que se utilizan con

mayor frecuencia en la industria química para el transporte de líquidos, como

son materias primas, subproductos, productos intermedios, servicios auxiliares,

productos terminados etc. Se pueden utilizar para un intervalo muy amplio de

caudales desde 5 a 8 L/min hasta 500,000 L/min; con cabezas o presiones de

descarga de unos cuantos milímetros de mercurio hasta de cientos de

atmosferas. Además de lo anterior, se tienen las ventajas de tener bajo costo

de operación y de mantenimiento, ocupan poco espacio y generan bajos

niveles de ruido.

Bomba Centrífuga

Son máquinas en la que un dispositivo mecánico le cede

energía a un fluido de trabajo que es incompresible, es

decir, se encarga de transformar la energía mecánica

que puede proceder de un motor eléctrico, térmico, entre

TEMA VI: BOMBAS CENTRIFUGAS

Bombas Centrifugas

2

otros, y la convierte en energía, que un fluido adquiere en forma de presión, de

posición y de velocidad.

Clasificación de la Bombas Centrífugas

Rotatorias

BOMBAS

Desplazamiento Positivo

Dinámicas

Reciprocantes

Centrífugas Axiales

De Pistón

De Embolo

De

Diafragma

De Tornillo

De

Engranaje

Bombas Centrifugas

3

Bombas de Desplazamiento Positivo

Son máquinas en las que un dispositivo mecánico le cede energía a pequeños

volúmenes de fluidos aprisionándolos entre dos superficies para luego

descargarlas. Las bombas de desplazamiento positivo operan forzando a un

volumen fijo de líquido a ir desde la zona de presión de entrada de la bomba

hacia la zona de descarga. Esto se lleva a cabo intermitentemente en el caso

de las bombas reciprocantes y continuamente, en el caso de las bombas

rotativas de tornillo y engranaje. Las bombas de desplazamiento positivo

operan a una velocidad rotativa menor que las bombas dinámicas y tienden a

ser físicamente más grandes que las bombas dinámicas de igual capacidad.

Estas son de dos tipos: bombas reciprocantes o de movimiento alternativo y

bombas rotatorias.

Bombas Reciprocantes o de Movimiento Alternativo

Son bombas que mediante un movimiento oscilatorio de una superficie logran

aprisionar el fluido en una cavidad proporcionándole la presión requerida. En

este tipo de bombas el caudal no es constante ya que fluctúa según el

movimiento oscilatorio de la superficie que actúa como impulsor. Existen tres

tipos:

De pistón

De embolo

De diafragma

Mientras está abierta la descarga está cerrada la succión.

Bombas Centrifugas

4

Bombas Rotatorias

En este tipo de bombas el fluido se logra aprisionar entre dos superficies, luego

es impulsado. El movimiento del liquido se logra por la rotación de una o varias

partes de la bomba. Existen tres tipos:

De Engranaje

Bombas de Engranajes Externos

Estas constituyen el tipo rotatorio más

simple. Conforme los dientes de los

engranajes se separan en el lado de

succión de la bomba el líquido llena el

espacio entre ellos. Este se conduce en

trayectoria circular hacia fuera y es

exprimido al engranar nuevamente los dientes.

Bombas de Engranajes Internos

Como se puede observar en el dibujo, la bomba

consta de dos engranajes, una más grande que

el otro. Al engranaje grande lo llamamos de

interior y al pequeño de exterior. Gracias al

engranaje interior los niveles de pulsaciones y de

ruido son extremadamente bajos, lo que

repercute positivamente en los tubos o circuito

hidráulico. El engranaje interior es el que arrastra

al engranaje exterior, en el mismo sentido. Como

siempre, son los dientes de los engranajes los que mueven el fluido, es decir, el

engranaje interior aspira, y el engranaje exterior impulsa.

De Tornillo

Las bombas de tornillo son un tipo especial de bombas rotatorias de

desplazamiento positivo, en el cual el flujo a través de los elementos de

bombeo es verdaderamente axial.

Bombas Centrifugas

5

El líquido se transporta entre las cuerdas de tornillo de uno o más rotores y se

desplaza axialmente a medida que giran engranados. La aplicación de las

bombas de tornillo cubren una gama de mercados diferentes, tales como en la

armada, en la marina y en el servicio de aceites combustibles, carga marítima,

quemadores industriales de aceite, servicio de lubricación de aceite, procesos

químicos, industria de petróleo y del aceite crudo, hidráulica de potencia para la

armada y las máquinas - herramientas y muchos otros.

Bombas de Aspas

Las bombas de aspas oscilantes tienen una serie de aspas articuladas que se

balancean conforme gira el motor, atrapando al líquido y forzándolo en el tubo

de descarga de la bomba. Las bombas de aspas deslizantes, usan aspas que

se presionan contra la carcasa por la fuerza centrífuga cuando gira el motor. El

liquido atrapado entre las dos aspas se conduce y fuerza hacia la descarga de

bomba.

Bombas Dinámicas

Las bombas dinámicas operan desarrollando una velocidad de líquido alta y

convirtiendo la velocidad en presión en un pasaje de difusión de flujo. Tienden

a tener una eficiencia menor que las bombas de desplazamiento positivo, pero

Bombas de un solo

tornillo

Bombas de dos

tornillos

Bombas de tres

tornillos

Bombas Centrifugas

6

operan a una velocidad relativamente alta para permitir un caudal de flujo alto

en relación con el tamaño físico de la bomba. Las bombas dinámicas suelen

tener requerimientos mucho menores de mantenimiento que las bombas de

desplazamiento positivo. Entre las bombas dinámicas están

Bombas Centrifugas

Estas son máquinas hidráulicas en las

que se le imparte energía al fluido

mediante un proceso de transformación

de energía en dos etapas: una primera

etapa en la que la energía mecánica es

convertida en energía cinética (rodete) y

una segunda etapa en la que la energía

cinética es convertida en energía de

presión (difusor o voluta). La generación

de presión se logra con la conversión del

cabezal de velocidad en cabezal estático,

mediante el movimiento rotativo de uno o

más impulsores que comunican energía al fluido; en la forma de un incremento

de velocidad que se convierte en presión, en la sección de difusión del cuerpo.

Consiste en un rodete o impulsor que gira a altas velocidades, el fluido se

introduce en la bomba muy cerca del eje del rotor por la acción de la fuerza

centrifuga, esta es impulsada hacia los extremos con un aumento en la carga

cinética que luego es transformada en cabezal de presión

Características de las Bombas Centrifugas

Son de bajo costo inicial.

Mantenimiento sencillo.

Son de caudal constante (no se cierra la succión).

De funcionamiento silencioso.

Bombas Centrifugas

7

Tienen capacidad de adaptación para diferentes fuentes motriz, es decir,

pueden ser accionadas por motores eléctricos o turbinas.

Requieren pequeños espacios para su instalación.

Componentes Principales de las Bombas Centrifugas

a) Una Tubería de Aspiración, que concluye prácticamente en la brida de

aspiración.

b) El Impulsor o Rodete, formado por una serie de álabes de diversas

formas que giran dentro de una carcasa circular. El rodete va unido

solidariamente al eje y es la parte móvil de la bomba.

El líquido penetra axialmente por la tubería de aspiración hasta el centro del

rodete, que es accionado por un motor, experimentando un cambio de

dirección más o menos brusco, pasando a radial, (en las centrífugas), o

permaneciendo axial, (en las axiales), adquiriendo una aceleración y

absorbiendo un trabajo.

La carcasa, (voluta), está dispuesta en forma de caracol, de tal manera, que la

separación entre ella y el rodete es mínima en la parte superior; la separación

va aumentando hasta que las partículas líquidas se encuentran frente a la

abertura de impulsión; en algunas bombas existe, a la salida del rodete, una

directriz de álabes que guía el líquido a la salida del impulsor antes de

introducirlo en la voluta.

c) Una Tubería de Impulsión: La finalidad de la voluta es la de recoger el

líquido a gran velocidad, cambiar la dirección de su movimiento y

encaminarle hacia la brida de impulsión de la bomba. La voluta es

también un transformador de energía, ya que disminuye la velocidad

(transforma parte de la energía dinámica creada en el rodete en energía

de presión), aumentando la presión del líquido a medida que el espacio

entre el rodete y la carcasa aumenta.

Bombas Centrifugas

8

d) Otros Elementos

Elementos rotatorios: Eje (Hace girar el rotor)

Elementos estáticos: Carcasa (sostiene el sistema)

Cojinete (sostiene al eje)

Sello (evitan fugas de fluidos)

Clasificación de las Bombas Centrifugas

Según Dirección del Fluido

Radial: cuando el flujo entra en forma axial y sale en

forma radial. Se usan para bombear caudales

relativamente pequeños venciendo desniveles

relativamente altos, es decir, tiene una relación H/Q alta

-Semi-radial:

Semi-radial: entra semiaxialmente y sale en forma radial.

Se usa para caudales y alturas moderados. Tiene una

relación H/Q media.

Axial: entra y sale de forma axial. Se usa para elevar

grandes caudales o alturas reducido. Relación H/Q baja.

Según el Tipo de Impulsor:

Cerrado: se utiliza para fluidos limpios. Cuando los álabes se

encuentran fijos a dos tapas y las tapas están fijas en el eje.

Bombas Centrifugas

9

Semicerrado: los álabes se encuentran fijos a una sola tapa y la tapa al

eje. Los álabes quedan al descubierto. Se emplea por lo general para

manejar fluidos limpios y medianamente sucios (presentan sólidos y son

viscosos).

Abierto: los álabes están fijos en el eje. Se emplean para manejar

fluidos sucios.

Tipos de impulsores

Según el Número Específico de revoluciones Ns: En las bombas

centrifugas, la relación de caudal suministrado a la altura del impulsor

hace que el rodete tenga una forma determinada. Esta relación se

expresa por el número específico de revoluciones. (Velocidad

específica)

Donde:

N: revoluciones por minuto.

Q: Caudal a manejar

H: carga requerida

Bombas Centrifugas

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NS Usos

Radial 40-80 Alta carga- bajo caudal

Semiradial 80-600 Carga y caudal medio

Axial 600-1800 Baja carga – alto caudal

Según el eje de rotación de una bomba puede ser horizontal o vertical, (rara

vez inclinado).

Bombas Horizontales. La disposición del eje de giro horizontal presupone que

la bomba y el motor se hallan a la misma altura; éste tipo de bombas se utiliza

para funcionamiento en seco, exterior al líquido bombeado que llega a la

bomba por medio de una tubería de aspiración. Las bombas centrífugas, sin

embargo, no deben rodar en seco, ya que necesitan del líquido bombeado

como lubricante entre aros rozantes e impulsor, y entre empaquetadura y eje.

Como no son autoaspirantes requieren, antes de su puesta en marcha, el estar

cebadas; esto no es fácil de conseguir si la bomba no trabaja en carga, estando

por encima del nivel del líquido, que es el caso más corriente con bombas

horizontales, siendo a menudo necesarias las válvulas de pie, (aspiración), y

los distintos sistemas de cebado. Como ventajas específicas se puede decir

que las bombas horizontales, (excepto para grandes tamaños), son de

construcción más barata que las verticales y, especialmente, su mantenimiento

y conservación es mucho más sencillo y económico; el desmontaje de la

bomba se suele hacer sin necesidad de mover el motor y al igual que en las de

cámara partida, sin tocar siquiera las conexiones de aspiración e impulsión.

Bombas Centrifugas

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Bombas Verticales.- Las bombas con eje de giro en posición vertical tienen,

casi siempre, el motor a un nivel superior al de la bomba, por lo que es posible,

al contrario que en las horizontales, que la bomba trabaje rodeada por el líquido

a bombear, estando, sin embargo, el motor por encima de éste.

Bombas Centrifugas

12

Selección entre los Distintos Tipos de Bombas

Para seleccionar el tipo de bomba más económica, se deben tomar en cuenta

los siguientes aspectos del diseño de servicio de bombeo ya que tienen la

mayor influencia, usualmente en este orden:

Caudal de flujo

1) Requerimientos de cabezal

2) Requerimientos de mantenimiento, confiabilidad

3) Viscosidad a temperatura de bombeo y ambiente

4) Requerimientos de control de flujo.

La selección del estilo particular de construcción, dentro de un tipo general,

está influenciada principalmente por:

1) Presión de descarga

2) NPSH disponible

3) Temperatura del fluido

4) Restricciones de instalación y oportunidades, tales como limitaciones de

espacio, montaje en línea, montaje directo de la bomba en un recipiente

de proceso, etc.

Una vez que el trabajo de una bomba está por completo especificado, es

posible seleccionar su tipo, de acuerdo a las características generales de las

bombas que se presenta a continuación

Bombas Centrifugas

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Centrifuga Desplazamiento Positivo

Flujo

radial

Flujo

mixto

Flujo

axial Rotatorio Reciprocante

Carga

Alta, hasta

600 ft en

una etapa,

múltiples

etapas

hasta 6000

Lb/plg2

Interme

dia,

hasta

200 ft

Baja,

hasta 60

ft

Intermedia,

hasta 600

Lb/plg2

La mas alta

disponible

hasta 100000

Lb/plg2

Capacidad

Baja, de

100 a

2000

Gal/min

Interme

dia

hasta

16000

Gal/min

Alta,

hasta

100000

Gal/min

Intermedia,

hasta 500

Gal/min

Intermedia,

hasta 500

Gal/min

Líquidos

manejados

Limpios y

sucios

Alto

contenid

o de

sólidos

Abrasivo

Hasta

viscosidade

s altas, no

abrasivo

Limpio sin

sólidos

Los valores numéricos solo pretenden ser representativos, se pueden encontrar

excepciones.

Definiciones Fundamentales.

Cuando se habla de bombas inevitablemente se deben manejar una serie de

conceptos fundamentales asociados al tema entre ellos están:

Velocidad Específica de Succión (S):

La velocidad específica de succión representa el comportamiento de la bomba

a la entrada del impeler. Si el impeler es de doble succión la capacidad en

galones por minuto será la mitad de la capacidad total. Es importante

puntualizar que la velocidad específica de succión se debe calcular para el

máximo diámetro de impeler, para el cual la bomba fue diseñada.

Bombas Centrifugas

14

Donde:

S = velocidad específica de succión

N = velocidad de rotación en RPM

GPM = galones por minuto de fluido bombeado en el punto de máxima

eficiencia

NPSH = cabezal neto de succión positivo para la capacidad a máxima

eficiencia

En la figura tomada del libro Faoust de Operaciones Unitarias, muestra que el

intervalo normal de velocidades específicas de bombas de succión simple para

varios diseños de impulsor, está entre 500 y 15000

Curvas Características de la Bomba en Función del Tipo de Impeler y de

la Velocidad Específica de Succión

Bombas Centrifugas

15

Los impulsores que tienden a promover el flujo radial, opera a las velocidades

específicas más bajas hasta 1200r.p.m. Los impulsores de flujo mezclado, que

producen flujo axial y radial operan entre 1200 a 9000r.p.m y los impulsores de

flujo axial operan a velocidades específicas más altas entre 9000 y 15000r.p.m.

NPSHR (Carga de Succión Neta Requerida).

Se refiere al cabezal neto de succión positivo requerido en la brida de entrada

de la bomba, o en la línea central del impulsor, según haya sido señalado por el

constructor, para una operación satisfactoria a las condiciones nominales

especificadas. Este término, representa el cabezal necesario para que el

líquido fluya sin vaporizarse, desde la entrada de la bomba hasta el punto en el

ojo del impulsor, donde los álabes comienzan a impartir energía al líquido.

Los líquidos puros tienden a causar un requerimiento alto de NPSHR, porque

éstos se vaporizan a la misma condición de presión y temperatura. Los flujos

de mezclas líquidas tales como: corrientes típicas de refinería, causan una

reducción en el NPSHR real con respecto al de las corrientes puras, porque

sólo una parte de la corriente ebulle inicialmente.

Los valores del NPSHR no deben exceder a los del NPSHD (disponible), sobre

todo el rango (desde flujo mínimo hasta flujo normal de operación).Si la

velocidad de la bomba cambia, el NPSHR varía y para un flujo dado, el nuevo

NPSHR se puede calcular por:

Donde

N: velocidad de rotación en RPM

GPM: caudal en galones por minuto

S: gravedad específica

Cabezal Total de Succión (hs)

Existe cuando el reservorio de líquido está situado por encima de la línea

central de la bomba. En una instalación existente, hs será igual a la lectura del

Bombas Centrifugas

16

manómetro de la brida de succión convertida a pie de líquido y corregida a la

línea de elevación central de la bomba, más el cabezal de velocidad en pie de

líquido existente en el punto donde está colocado el manómetro.

La aseveración antes mencionada se puede demostrar matemáticamente como

sigue:

Aplicando Bernoulli entre los puntos 1 y 2

Pero V1 = 0; Z2 = 0

hs = presión leída en el manómetro + cabezal de velocidad.

Cabezal Total de Levantamiento.

Existe cuando el nivel del líquido está situado debajo de la línea central de la

bomba y es igual al levantamiento estático de succión, más todas las pérdidas

por fricción en la línea de succión, incluyendo las de entrada. En una

instalación existente, el cabezal total de levantamiento es igual a la lectura de

la columna de mercurio o del manómetro de vacío en la brida de succión,

convertida a pie de líquido bombeado y corregida por elevación con respecto a

la línea central de la bomba, menos el cabezal de velocidad en pie de líquido

en el punto de conexión del manómetro.

Bombas Centrifugas

17

Esta aseveración se puede demostrar en términos matemáticos, como sigue:

Cabezal total de levantamiento = cabezal total de succión (es un término

negativo cuando se trabaja en presiones manométricas).

Aplicando Bernoulli entre los puntos 1 y 2

Pero V1 = 0; Z2 = 0; Z1 es negativo

Pero, P2 es presión de vacío por lo tanto:

Cabezal total de levantamiento = presión manométrica - cabezal de velocidad

Cabezal Total De Descarga (Hd).

Es la suma de:

1) Cabezal estático de descarga.

2) Todas las pérdidas por fricción en la línea de descarga.

3) La presión en la cámara de descarga (ejemplo: tanque cerrado).

Bombas Centrifugas

18

4) Pérdidas por expansión súbita (como en la caja de agua de un

condensador), entre otros.

5)

Configuraciones Para El Cálculo Del Cabezal Total De Descarga

Bombas Centrifugas

19

NPSHD (Carga de Succión Neta Positiva Disponible).

Es el margen entre la presión actual al nivel de referencia de la bomba y la

presión de vapor a la temperatura de bombeo del líquido, convertido a cabezal

de líquido bombeado. El NPSHD resulta de las condiciones existentes en la

fuente de abastecimiento del líquido y de los cambios de presión y temperatura

a lo largo de la línea de succión.

El NPSHD pocas veces excede los 25 pie en un diseño práctico y económico.

Si al calcular el NPSHD el valor es mayor que 25 pie, se especifican 25 pie en

vez del valor real.

Si el NPSHD es bajo (de 1 a 7 pie), es muy importante que se especifique con

exactitud, ya que el tipo de bomba, la selección del modelo y el costo son muy

sensibles al valor de éste parámetro.

NPSHD = Cabezal total de succión - Presión de vapor del líquido a la

temperatura de bombeo

Es la energía disponible a la entrada de la bomba por encima de la presión de

vapor. El NSPH se puede calcular sistema en particular, ya que el mismo no

depende de la bomba a escoger. La energía disponible en la superficie de

succión es la presión atmosférica. Al accionar la bomba parte de la energía

disponible se emplea en vencer las pérdidas y parte permanecerá en forma de

presión.

Para aumentar el NSPHD se tiene las siguientes alternativas:

Disminuir la altura de succión negativa

Disminuir la temperatura del fluido

Reducir las pérdidas de energía usando tubería de diámetros adecuados

y disminuyendo la cantidad de accesorios.

Bombas Centrifugas

20

Cálculo del NPSHD

Para el nivel del líquido por encima de la línea central de la bomba.

Nota Importante: A la capacidad de diseño, el margen entre el NPSHR y el

NPSHD, debe ser no menos de 3 pie.

Curvas Características de Bombas Centrifugas.

Para una velocidad de rotación dada, la bomba centrífuga es capaz de manejar

una capacidad de flujo desde cero, hasta un máximo que depende del diseño,

tamaño y condiciones de succión presentes. El cabezal total desarrollado por la

bomba, la potencia requerida para moverla y la eficiencia resultante varían con

la capacidad del flujo. La interrelación entre éstas variables se conoce

comúnmente como curvas características de la bomba.

Las variables fundamentales en el estudio de bombas son la altura de bombeo

(h), la potencia (p) y el rendimiento (N). Al relacionar las variables mencionadas

se obtienen tres curvas características fundamentales que son:

1) Altura de bombeo en función del caudal.

2) Potencia en función del caudal y

3) Eficiencia en función del caudal.

Existe una cuarta curva característica que se utiliza para la instalación

adecuada de bombas que se refiere a la relación entre la altura de succión neta

positiva (NSPH) en función del caudal.

Bombas Centrifugas

21

Curva característica de una Bomba Proporcionada por el Fabricante

Bombas Centrifugas

22

Relaciones Matemáticas entre el Cabezal, Capacidad, Eficiencia y

Potencia

Donde:

WPH = Water horse power

Q = capacidad en GPM

H = cabezal total en pie

s = gravedad específica

Potencia: Se denomina comúnmente BHP de entrada a la potencia requerida

para mover la bomba

Donde:

es la eficiencia de la bomba

La constante 3960 son obtenidos dividiendo el número o pie - libras para un

caballo de fuerza (33,000) por el peso de un galón de agua (8.33 libras.)

El caballo de fuerza al freno (BHP) de una bomba es mayor que el caballo de

fuerza hidráulico (WHP), debido a los siniestros pendientes mecánicos e

hidráulicos en la bomba.

Por consiguiente la eficacia de la bomba es la proporción de estos dos valores.

Leyes De Afinidad.

Son relaciones matemáticas que permiten predecir el comportamiento de una

bomba centrífuga cuando se opera a una velocidad diferente a la de diseño o

se disminuye el impeler hasta un cierto diámetro, dependiendo de las

características del diseño de éste.

Bombas Centrifugas

23

Estas leyes, proporcionan una precisión razonable cuando la velocidad de

rotación se aumenta, disminuye en un orden del 20% con respecto a la

velocidad de diseño de la bomba, o cuando la disminución del diámetro del

impeler está en éste orden.

Cambiando de la velocidad de rotación:

Con un motor de turbina, cambiando el ajuste del regulador de

velocidad, dentro de los límites permisibles de velocidad de la bomba.

Mediante un motor de velocidad variable.

Con un motor de velocidad constante, agregando o cambiando el

engranaje entre el motor y la bomba.

Cambiando el diámetro del impulsor, en el rango permitido por el diseño de

la bomba. Este es un proceso irreversible, y solo se recomienda cuando se

requiere un cambio permanente en las condiciones de operación.

a) Cuando la velocidad varía:

Dos de éstas ecuaciones se deben cumplir simultáneamente

Donde:

La condición 1 es la de diseño (conocida)

La condición 2 es la del cambio

b) Cuando el diámetro del impeler cambia:

Dos de éstas ecuaciones se deben cumplir simultáneamente

Bombas Centrifugas

24

Efecto de la viscosidad.: Un valor de viscosidad alto afecta el funcionamiento

de las bombas centrífugas. Cuando la viscosidad aumenta, la eficiencia y la

capacidad para generar el cabezal disminuyen. Este fenómeno se debe, a que

las pérdidas mayores en una bomba centrífuga, son ocasionadas por la fricción

del fluido dentro del cuerpo de la bomba y por la potencia consumida en mover

el impulsor a través del líquido contenido en el cuerpo de la bomba.

Cavitación

Las bombas centrífugas funcionan con normalidad si la presión absoluta a la

entrada del rodete no está por debajo de un determinado valor; cuando el

líquido a bombear se mueve en una región donde la presión es menor que su

presión de vapor, vaporiza en forma de burbujas en su seno, las cuales son

arrastradas junto con el líquido hasta una región donde se alcanza una presión

más elevada y allí desaparecen; a este fenómeno se le conoce como

cavitación. Trae como consecuencia:

Una disminución del espacio utilizable para el paso del líquido,

Perturbación de la continuidad del flujo debido al desprendimiento de

gases y vapores disueltos,

Disminuye caudal, la altura manométrica, el rendimiento de la bomba,

etc,

Las burbujas en su recorrido dañan los conductos de paso del líquido en

el tubo de aspiración y llegan a una zona en el rodete, de presión

superior a la presión de vapor, en la que, instantáneamente, toda la fase

de vapor pasa a líquido, de forma que el volumen de las burbujas pasa a

ser ocupado por el líquido, en forma violenta, que se acompaña de

ruidos y vibraciones, lo cual se traduce en un golpeteo sobre los álabes,

que se transmite al eje, cojinetes, cierres mecánicos, etc.

La fuerza tendiente a eliminar la cavitación es el margen por el que la presión

estática local del líquido excede la presión de vapor del líquido a la temperatura

en cuestión. Cuando es convertido en términos de cabezal de líquido, este

Bombas Centrifugas

25

margen de presión es definido como el cabezal neto de succión positiva,

comúnmente denominado NPSH.

Sistemas de bombeo:

Se considera sistema de bombeo a la integración de sistemas de bombas,

sistemas de tuberías y la altura estática y diferencia de cotas.

Altura de succión (hs): es el desnivel entre la superficie del fluido en el

dispositivo de succión y el eje de la bomba

Altura de descarga estática (hd): es el desnivel entre el eje de la bomba y la

superficie del fluido en el dispositivo de descarga.

Altura estática total (he): es el desnivel que hay entre el nivel de succión del

tanque y el nivel del tanque de descarga. he= hs+hd.

Pérdidas por fricción (hfd, hfs) = es la pérdida de energía por fricción en la

tubería de succión y de descarga.

Pérdidas menores (hmd,hms)= pérdidas menores o locales en la descarga y

la succión.

Bombas Centrifugas

26

Altura de bombeo total (h)= es la altura manométrica de la bomba y se

obtiene al aplicar la ecuación de Bernoulli inmediatamente antes y después de

la bomba.

Curva de carga del sistema

Esta curva considera las pérdidas por fricción que deben ser vencidas por la

bomba. A mayor caudal, mayor las pérdidas por fricción.

Punto de operación de una bomba.

Las curvas de carga del sistema constituyen el lugar geométrico de los puntos

H y Q, correspondientes a la altura de bombeo H necesaria para conducir un

caudal Q. Si se escoge una bomba de curva característica dada, el sistema

funcionará en el punto HQ producto de la intersección de dicha curva

característica con la curva de carga del sistema. A éste punto se le denomina

punto de operación de la bomba.

Bombas Centrifugas

27

Sistemas de Bombas: Se conoce como sistemas de bombas a la

configuración, diseño y disposición de las unidades de bombeo en un sistema

de bombeo.

Los arreglos pueden ser:

Bombas en paralelo

Bombas en serie

Bombas en serie paralelo

Bombas en Paralelo: este arreglo se emplea cuando se requiere satisfacer

requerimientos de caudal. Se dice que dos bombas están en paralelo cuando

tienen la misma succión. El caudal total es igual a la suma de los caudales de

la bomba.

Bombas Centrifugas

28

QT=Q1+Q2

Curva cabezal - capacidad para dos bombas en paralelo

Bombas en serie: Las bombas se instalan para proporcionar mayor rango de

capacidad de flujo, cuando la demanda de operación varía. Para construir la

curva cabezal vs capacidad de dos bombas en serie, se suman los cabezales

para las diferentes capacidades de flujo. Si la curva del sistema está gobernada

Bombas Centrifugas

29

por las pérdidas por fricción, las bombas se deben operar en serie para obtener

más flujo a través del sistema.

Dos bombas están en serie cuando la descarga de una es succión de la otra.

En este sistema los caudales permanecen constantes

QT=Q1=Q2

HT=H1+H2+H3

Curva cabezal - capacidad para dos bombas en serie

Punto de operación de bombas en serie o en paralelo. En un sistema de

bombeo en particular, la capacidad de flujo desarrollada por las bombas

Bombas Centrifugas

30

corresponde a la intercepción de las curvas cabezal vs capacidad de las

bombas y cabezal vs capacidad del sistema. Las ventajas y desventajas de

operar bombas en serie o en paralelo dependen en gran parte de la curva

cabezal vs capacidad del sistema y en menor grado de las curvas

características de las bombas.

Bombas en serie paralelo: Mayormente empleado para la extracción de agua

en pozos profundos.

Impulsores 1 y 2 en serie, forman bomba A. Impulsores 3 y 4 en serie, forman

bomba B, la bomba A y B en paralelo

Sistema de Tuberías

Se dice que 2 tramos están en paralelo cuando convergen en una misma línea

o una línea se divide en 2 o más.

Tramo 12 Paralelo Con 32

Recolector

Tramo 12 Paralelo Con 13

Distribuidor

Bombas Centrifugas

31

Sistema de Tubería en Serie

Dos tuberías están en serie cuando una es continuación de la otra.

1 y 2 en serie con 3.

Q1=Q2=Q3

Sistema de Tuberías Serie-Paralelo

Tramo 12 paralelo con 32

Tramo 123 en serie con 4

Altura Estática o Diferencia de Cota:

Caso 1 cuando el nivel de succión está por debajo del nivel de descarga

he: altura estática total

he= hd + hs

Caso 2 cuando el nivel de succión está por encima del nivel de descarga

Bombas Centrifugas

32

he: altura estática total

he= hd - hs

Caso 3 cuando el nivel de succión está al mismo nivel de la descarga

He= hd

Bombas Centrifugas

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BIBLIOGRAFÍA

Medrano, DG. (2004). Bombas Y Compresores. Disponible en:

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