Este documento provee una introducción a las bombas, incluyendo su clasificación en bombas de desplazamiento positivo y cinéticas. Explica factores a considerar en la selección y operación de bombas, y provee diagramas ilustrando diferentes tipos de bombas como engranes, paletas, tornillos, pistones y centrífugas. Brevemente discute cavitación, curvas de bombas, eficiencia y leyes de afinidad.

1. Bombas
Operaciones de Transferencia de
MOMENTUM
ChemEng IQA

2. 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)

3. 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

4. Selección y Operación de Bombas
• Tipo de Bomba y Fabricante
• Tamaño y tipo de conexiones
• Vel. de operación
• Especificaciones del impulsor
• Materiales

5. Bombas: Diagrama
Bombas
Desplazamiento Positivo Cinéticas
Rotatorias Recíprocas Axiales Centrífuga
•Engrane
•Paleta
•Tornillo
•Cavidad Prog.
•Lóbulo
•Peristáltico
•Pistón
•Diafragma

6. 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

7. D.P. Rotatorias
• Engranes
• Paleta
• Tornillo
• Cavidad progresiva
• Lóbulo
• Peristáltico

8. D.P. Rotatorias: Engranes

9. D.P. Rotatorias: Paletas

10. D.P. Rotatorias: Tornillo

11. D.P. Rotatorias: Cavidad Progresiva

12. D.P. Rotatorias: Lóbulo

13. D.P. Rotatorias: Peristálticas

14. D.P. Recíprocas
• Pistón
• Diafragma

15. D.P. Recíprocas: Pistón

16. D.P. Recíprocas: Diafragma

17. Cinéticas
• Altas velocidades rotacionales (impulsor)
• Se convierte a energía de presión
– Flujo radial
• Centrífugas
– Flujo axial
• De impulsor
– Flujo mixto

18. Cinéticas: Radial

19. Cinéticas: Axial

20. Cinéticas: Axial

21. Cavitación
• Si el fluido de trabajo se evapora a la entrada
de la bomba, ocurre un ruido y un desgaste
conocido como Cavitación

22. Ejemplificación

23. 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

24. NSPHR y NSPHD
• NPSHd > 1.10*NPSHr
• Las presiones de vapor:
– Tablas
– Gráficas
– Calculándolas con la ecuación de Antoine

25. NSPHR y NSPHD
• NPSHd = (Psuc – Psat)/(rho*g)
• Pasar a comprar con NPSHr
• Ejercicio en YT
Ejercicio de
Cavitación

26. 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

27. 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

28. 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

29. 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

30. 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)

31. 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)

32. 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

33. 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

34. Curva de la bomba
Flujo Másico Flujo
Volumétrico
GPM = Gallons
per 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

35. Curva de la bomba (1 impulsor)
8”

36. Curva de la bomba (1 impulsor)
8”
Cabeza
(nW)

37. Curva de la bomba (1 impulsor)
8”
Gasto (V)

38. Curva de la bomba (Varios impulsores)
6“ 1/2
5”
4“ 1/2
3”
8”
Tamaño
impulsor

39. Eficiencia de la bomba
6“ 1/2
5”
4“ 1/2
3”
8”

40. Eficiencia de la bomba
6“ 1/2
5”
4“ 1/2
3”
8”

41. ¿Qué TIPO bomba escoger?

42. 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

43. Datos de Fabricante de Bomba

44. Datos de Fabricante de Bomba
3 x 5 – 12
3: tamaño de conexión de descarga
5: tamaño de conexión de succión
12: tamaño nominal del impulsor más largo

45. Datos de Fabricante de Bomba

46. Datos de Fabricante de Bomba
NPSHR

47. ¿Qué bomba escoger?

48. ¿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

49. ¿Qué bomba escoger?
Punto de
operación
actual

50. ¿Qué bomba escoger?
Punto de
operación
actual

51. ¿Qué bomba escoger?
Punto de
operación
actual
Eficiencia:
57%
Potencia:
13 HP
Cabeza=
140 ft

52. ¿Qué bomba escoger?
Línea de
operación
deseada de
crecimiento

53. ¿Qué bomba escoger?
Línea de
operación
deseada de
crecimiento
Imposible de
operar con
impulsores
actuales…
cambiar a uno
mas grande

54. ¿Qué bomba escoger?
Línea de
operación
deseada de
crecimiento
Imposible de
operar con
impulsores
actuales…
cambiar a uno
mas grande
Cabeza= 220 ft

55. ¿Qué bomba escoger?
• Conclusiones…

56. 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

57. ¿Qué bomba escoger?
Válvulas abiertas

58. ¿Qué bomba escoger?
Válvulas abiertas
Válvulas 40% cerradas

59. ¿Qué bomba escoger?
Válvulas abiertas
Válvulas 40% cerradas
Válvulas 80% cerradas

60. ¿Qué bomba escoger?
Válvulas abiertas
Válvulas 40% cerradas
Válvulas 80% cerradas
Zona de
operación

61. 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”)

62. Leyes de afinidad de Bombas
q = gasto
D = diametro
P = potencia
nWp = cabeza
N = revoluciones por minuto

63. Efecto de viscosidad de fluido
• Incrementa potencia
necesaria
• Disminuye flujo
entregado
• Bajas eficiencias

64. Efecto de viscosidad de fluido
• Incrementa potencia
necesaria
• Disminuye flujo
entregado
• Bajas eficiencias

65. 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

66. 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