7 bombas 2

PDVSA N° TITULO
REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.
APROB. FECHA
APROB.
FECHA
BOMBAS
E1994
MDP–02–P–02 PRINCIPIOS BASICOS
APROBADA
NOV.97 NOV.97
NOV.97 L.R.
0 34 L.R.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
ESPECIALISTAS
PDVSA

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PRINCIPIOS BASICOS NOV.97
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PDVSA MDP–02–P–02
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PDVSA
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Indice
1 ALCANCE 2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 REFERENCIAS 2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 ANTECEDENTES 2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 DEFINICIONES 3
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO PARA SERVICIOS DE BOMBEO 6
6 FACTORES DE SENSIBILIDAD EN EL COSTO DE INVERSION 7
.
7 OPERACIONES NOMINALES, ALTERNAS Y FUERA DE DISEÑO 8
8 CONDICIONES DE ARRANQUE 9
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9 FLEXIBILIDAD DE EXPANSION 9
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10 CAUDAL DE FLUJO 10
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11 PROPIEDADES DEL FLUIDO 10
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12 PRESION DE SUCCION 14
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13 CONTROL DE FLUJO DE LA BOMBA 17
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14 PRESION DE DESCARGA 17
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15 PRESION DIFERENCIAL Y REQUERIMIENTOS DE CABEZAL 20
. .
16 TEMPERATURA Y PRESIÓN DE DISEÑO 20
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17 SELECCION DE TIPOS DE EQUIPO 22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18 SELECCION Y ESPECIFICACION DE MATERIALES 23
. . . . . . . . . . .
19 MULTIPLICIDAD Y REPUESTOS 23
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20 DISEÑO DE INSTALACIONES DE BOMBAS 24
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21 REQUERIMIENTOS DE ENERGIA 24
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22 DOCUMENTACION 24
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23 NOMENCLATURA 25
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1 ALCANCE
En este documento se presentan los procedimientos generales para diseñar y
especificar servicios de bombeo para plantas de proceso con especial énfasis en
aquellos servicios donde normalmente se recurre a las bombas centrífugas. En
este documento se cubren solamente los aspectos más rutinarios. Los detalles
adicionales sobre la tecnología de aplicación de bombas y sobre los servicios de
bombeo que presentan dificultades especiales, se muestran en otros documentos
de este capitulo.
Los servicios con condiciones extremas merecen especial atención de ingeniería
tal como estudios de casos de optimización, consultas con especialistas de
maquinarias y uso de la información actualizada de los suplidores en lugar de la
información generalizada. Los tipos de condiciones extremas más dignas de
investigaciones especiales son: caudales de flujo altos, altos cabezales,
requerimientos altos de energía y servicios con requerimientos potencialmente
altos de NPSH. La Figura 5 presenta una línea de demarcación de los rangos de
cabezal–capacidad que normalmente requieren de estudios especiales de
ingeniería.
2 REFERENCIAS
Prácticas de Diseño (Además de otros Documentos de este capítulo)
MDP–01–DP–01 “Temperaturas de Diseño y Presión de Diseño”
MDP–02–FF–01/06 “Flujo de Fluidos”
Otras Referencias
API STANDARD 610 “Centrifugal Pumps for Petroleum, Heavy Duty,
Chemical, and Gas Industry Service”. Eighth Edition,
August 1995.
Maxwell, J. B. “Databook on Hydrocarbons, Aplication to Process
Engineering”.
3 ANTECEDENTES
El proceso de diseñar servicios de bombeo y las bombas que aplican a dichos
servicios se lleva a cabo en tres etapas principales:
1. Diseño de Servicios de Bombeo
2. Selección de Bombas y Diseño de la Instalación
3. Diseño de Bombas.
El diseño del servicio de bombeo se prepara como un componente del diseño
global del proceso. Los aspectos de selección de equipos y aplicación se realizan
en forma compartida por ingenieros de maquinarias pertenecientes a los equipos

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de ingeniería de detalle y los ingenieros de aplicación de la compañía suplidora
de bombas seleccionada; el diseño detallado de la instalación se realiza como una
parte de la ingeniería de detalle del proyecto. El diseño de la bomba es realizado
por los diseñadores de las compañías suplidoras de bombas, quienes usan
normalmente componentes prefabricados para ensamblaje.
La Tabla 1 presenta un sumario de como los distintos parámetros involucrados en
el diseño de servicios de bombeo son procesados a través de todas las etapas de
ingeniería.
4 DEFINICIONES
Normalmente
especificado por:
La Función del Servicio de Bombeo es un término que
comúnmente se aplica a los requerimientos de
funcionamiento y características del fluido para un
servicio determinado, a diferencia de las características
mecánicas y de instalación de la bomba y del servicio.
Diseñador del
servicio
El Caudal de Flujo Nominal es el caudal de flujo de
operación normal sobre la cual se basan los rangos de
funcionamiento de la bomba así como las garantías
correspondientes.
Diseñador del
servicio
La Presión de Succión Nominal es la presión de
succión para las condiciones de operación en el punto de
garantía (según API 610).
Diseñador del
servicio
La Presión de Succión Máxima es la presión de succión
más alta a la cual la bomba es sometida durante la
operación (según API 610).
Diseñador del
servicio
La Presión de Descarga Nominal es la presión de
descarga de la bomba en el punto de garantía con la
capacidad, velocidad, presión de succión y densidad
absoluta nominales (según API 610).
Diseñador del
servicio
La Presión de Descarga Máxima es la Máxima presión
de succión posible a ser encontrada, más la presión
diferencial Máxima que la bomba es capaz de desarrollar
cuando se opera a la condición especificada de
velocidad, gravedad específica, y temperatura de
bombeo con el impulsor suministrado (según API 610).
Suplidor de
Bombas

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La Presión de Diseño es la mínima presión para la cual
la bomba, su cuerpo y bridas deben ser seguras para
operación continua a la temperatura de diseño,
considerando el agotamiento de la holgura para
corrosión estipulada.
Diseñador del
servicio
La Presión de Trabajo Máxima Permisible para el
Cuerpo de la Bomba es la presión de descarga más
grande a la temperatura especificada de bombeo para la
cual se ha diseñado el cuerpo de la bomba. Esta presión
deberá ser igual o mayor que la Máxima presión de
descarga (API 610). de bombas
Suplidor
La Temperatura de Bombeo Nominal es la temperatura
de operación normal sobre la cual se basan las garantías
y rangos de funcionamiento de la bomba.
Diseñador del
servicio
La Temperatura de Diseño es la temperatura del metal
para la cual la bomba, su cuerpo, bridas, holguras
internas y estructuras de soporte deben ser seguras en
operación continua a la presión de diseño. La
temperatura de diseño es igual a la temperatura de
bombeo nominal más un incremento para cubrir la
flexibilidad operacional.
Diseñador del
Servicio
La temperatura Máxima es la que normalmente controla
y siempre se especifica. La temperatura mínima también
se especifica cuando la temperatura más baja del líquido
influye el diseño y la selección de material. Esto podría
ocurrir por debajo de 15°C (60°F).
La Temperatura Máxima Permisible de Trabajo es la
mayor temperatura del fluido para la cual el suplidor ha
diseñado la bomba para ser segura y operable. Esta
temperatura deberá ser igual o mayor a la temperatura de
diseño especificada.
Suplidor de
Bombas
Los Requerimientos de Cabezal para un Servicio son
los requerimientos de presión total diferencial entre las
presiones nominales de succión y descarga, convertidos
a una altura equivalente de líquido bombeado, a la
densidad absoluta que corresponde a la temperatura de
bombeo nominal de Bombas
Suplidor

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La Capacidad de Cabezal de una Bomba es la tasa a
la cual la energía puede ser añadida al fluido por la
bomba para producir un aumento de presión a un caudal
de flujo determinado. Las unidades comunes son:
kJ de energía x gc, en m de fluido bombeado
kg de masa x g
pie.lbf de energía x gc,en pie de fluido bombeado.
lb de masa x g
Suplidor de
Bombas
La Potencia al Freno Nominal (kW (HP) es la potencia
requerida por la bomba a las condiciones de operación
nominales especificadas, incluyendo capacidad,
presiones, temperatura, densidad absoluta y viscosidad
(según API 610).
Suplidor de
Bombas
El Punto de Mayor Eficiencia (“PME”) es el caudal flujo
de operación para una velocidad dada a la cual se logra
la Máxima eficiencia. Las bombas centrífugas se
seleccionan para trabajar a caudales de flujo que están
entre 40 y 100% de la correspondiente al PME.
Suplidor de
Bombas
El Servicio de Bombeo describe los requerimientos de proceso para elevar la
presión de una corriente líquida. El servicio es efectuado por una estación de
bombeo.
Una Unidad de Bombeo se refiere a la bomba y sus equipos auxiliares instalados
en/o cerca de la base de la bomba: medio motriz, acoples, bases, pedestales de
soporte, facilidades de autolimpieza, sistema de lubricación, etc.
Los Requerimientos de Instalación se refieren a los sistemas de tuberías y
accesorios asociados a la bomba, los sistemas de control, facilidades de
protección, mantenimiento instrumentación y otros servicios auxiliares que
normalmente no están instalados sobre la base de la bomba o que son
suministrados por el suplidor.
Una Estación de Bombeo es un grupo de unidades de bombas instaladas en un
lugar para cumplir el mismo servicio de bombeo o servicios muy relacionados
entre sí, incluyendo todas las facilidades de instalación.

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5 PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO PARA SERVICIOS DE
BOMBEO
Los pasos siguientes se recomiendan para el diseño de un servicio de bombeo.
1. Obtener el caudal de flujo requerido por el proceso. Definir algunas
variaciones con respecto al flujo de diseño que deberían ser incluidos en el
diseño, tales como condiciones de arranque, expansión futura, flujo máximo,
etc. Seleccionar el valor para el caudal de flujo nominal.
2. Convertir el caudal de flujo nominal a las condiciones de bombeo en
unidades convencionales utilizadas para diseño de bombas (normalmente
dm3/s (U.S. gpm).
3. Determinar las propiedades del líquido críticas para el diseño de la bomba:
densidad absoluta, temperatura, viscosidad, punto de fluidez, etc. Estos
valores se requieren a las condiciones de bombeo y en algunos casos, a
condiciones ambientales.
4. Calcular las condiciones de succión disponibles presión de succión nominal,
presión de succión Máxima, NPSH disponible.
5. Determinar el efecto del sistema de control seleccionado sobre los
requerimientos de funcionamiento de la bomba.
6. Calcular los requerimientos de presión de descarga nominal para la bomba
7. Calcular el requerimiento de presión diferencial para el servicio y convertirlo
a cabezal a la densidad absoluta correspondiente a la temperatura nominal
de bombeo. (A las diferentes condiciones de flujo establecidas).
8. Determinar la presión y temperatura de diseño requeridas por la bomba y las
tuberías asociadas.
9. Seleccionar el tipo de bomba y el tipo de medio motriz (Ing. de Procesos y
Especialista en Equipos Rotativos).
10. Seleccionar materiales de construcción (Especialista en Equipos Rotativos
y Especialista en Materiales).
11. Determinar requerimientos de bombas de repuesto y su necesidad para
operación en paralelo.
12. Determinar otros requerimientos de instalación tales como detalles de
sistemas de control, arranque automático de la bomba de repuesto, etc.
13. Seleccionar el tipo de sello del eje y determinar los requerimientos para
limpieza externa o sistemas de sello (Ing. de Procesos y Especialista en
equipos Rotativos).
14. Estimar los requerimientos de servicios.

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15. Documentar el diseño: cálculos, estudios, texto de la especificación de
diseño, sumario aproximado de los requerimientos de servicios, etc.
Los servicios con requerimientos de cabezal–capacidad por encima de la línea
guía en la Fig. 5, se deberían considerar en una forma de diseño especial con los
objetivos siguientes:
1. Optimizar la multiplicidad de unidades de bombeo.
2. Asegurar la compatibilidad del NPSH disponible con los requerimientos de
modelos de bombas disponibles.
3. Asegurar la exactitud de los valores estimados para eficiencia,
requerimientos de potencia y especificación del medio motriz.
4. Determinar si un estilo particular de construcción debería ser especificado
para asegurar una selección óptima de la bomba.
6 FACTORES DE SENSIBILIDAD EN EL COSTO DE INVERSION
Los siguientes factores en el diseño de servicios de bombeo tienen una marcada
influencia sobre el costo de la unidad de bombeo y su instalación, están en listados
en orden descendente de influencia.
Número de bombas instaladas en el servicio (alineadas en paralelo)
Material de cuerpo
NPSH disponible
Requerimiento de cabezal
Caudal de flujo por bomba
Presión de diseño
Temperatura de diseño
Selección de tipo de bomba
Daños o peligros causados por inflamabilidad del fluido, toxicidad y
Corrosividad
Contenido de sólidos en el líquido
Requerimientos de potencia
Selección del tipo de medio motriz
Estos factores deberían tener una consideración especial durante la fase de
diseño del servicio para asegurar que se evita un costo de inversión innecesario.

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7 OPERACIONES NOMINALES, ALTERNAS Y FUERA DE
DISEÑO
En adición a las condiciones nominales de la bomba, el diseñador debería
considerar las variaciones en los siguientes factores por las razones que se
indican en cada caso:
Mínimo Máximo
Caudal de Flujo Se puede requerir re
circulación por bajo flujo
El NPSH disponible será
probablemente más bajo que
para el flujo normal. Esto
tiene influencia sobre el
dimensionamiento del medio
motriz
Temperatura Se pueden requerir
materiales especiales con
resistencia al impacto
El diseño mecánico de la
bomba debe ser adecuado
Densidad absoluta Influencia sobre el
cabezal para el cual debe
ser diseñada la bomba
Determinar requerimientos
máximos de potencia
Viscosidad De mucha significación en
la estimación del funcio–
namiento de las bombas
rotatorias
Débito en el funcionamiento
de las bombas centrífugas; el
valor de la viscosidad a
temperatura ambiente tiene
influencia sobre las insta–
laciones requeridas para el
calentamiento inicial
Punto de fluidez Normalmente no es tan
importante
Determina la necesidad de
facilidades de calentamiento
inicial y su diseño.
Contenido de sólidos Sin importancia Afecta el diseño interno y el
tipo de bomba. Igualmente
tiene influencia sobre los
requerimientos de mante–
nimiento
Presión de succión Se necesita calcular la
presión diferencial reque–
rida y el NPSHR
Se utiliza para determinar la
presión de diseño
Presión de descarga Podría indicar si es de
valor el considerar medio
motriz con velocidad
variable
Se necesita para calcular la
presión diferencial requerida
y la presión de diseño del
cuerpo de la bomba.

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8 CONDICIONES DE ARRANQUE
Las condiciones de arranque algunas veces difieren de una forma tan significativa
de las condiciones nominales que afectan el funcionamiento de la unidad de
bombeo. Por ejemplo, algunas veces las unidades de proceso se ponen en
operación con alimentaciones diferentes a las de diseño. Esto ocasiona que los
caudales de flujo y propiedades del fluido de varias corrientes intermedias difieran
de los valores de diseño. La operación inicial, aún con las alimentaciones de
diseño, pueden estar fuera de control por un tiempo tan prolongado que tendría
el mismo efecto sobre las condiciones del servicio de bombeo.
Cuando se prevean condiciones de operación de arranque fuera del diseño, el
Diseñador debe decidir si el diseño del servicio de bombeo debe hacerse para las
condiciones nominales y las de fuera de diseño.
La experiencia ha demostrado que el diseño para condiciones de arranque
anormales generalmente es innecesario. Usualmente se pueden aplicar
mecanismos para realizar las operaciones de arranque necesarias sin requerir
inversiones en instalaciones adicionales. Por esta razón, el diseño para las
condiciones de arranques normalmente no se recomienda a menos que existan
circunstancias muy especiales.
Un ejemplo importante de la operación de la bomba a condiciones diferentes de
las nominales es el uso de bombas de hidrocarburos para circulación de agua
antes de la operación inicial del proceso. El agua se circula para lavar los
recipientes y sistemas de tuberías y para probar las bombas mecánicamente. Ya
que el agua tiene una densidad absoluta mucho mayor que la de casi todos los
hidrocarburos, los requerimientos de potencia de la bomba con agua pueden ser
mayores que la capacidad del medio motriz de que se dispone. Esto requiere de
sumo cuidado al planificar y supervisar la operación con agua, pero la experiencia
no justifica diseños especiales o inversiones adicionales para tal fin.
9 FLEXIBILIDAD DE EXPANSION
La planificación a largo plazo y la estrategia de inversión en instalaciones para
manufactura, ocasionalmente justifica la inversión previa en equipo inicial de
planta para permitir una expansión futura en capacidad a un costo bajo. Los
servicios de bombeo, en conjunto con otros equipos de la planta, pueden ser
diseñados inicialmente para el grado de flexibilidad de expansión deseada. La
forma más simple de prepararse para un futuro aumento en el caudal de flujo es
el de especificar simplemente aquel espacio que se estipulará en el diagrama de
planta inicial para una bomba adicional que opere en paralelo con la bomba
original.

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Una mejor manera, en muchos casos, consiste en especificar los datos de la
operación futura, en conjunto con las condiciones nominales iniciales, y
especificar que la bomba y sus facilidades de instalación sean pre–especificadas
desde el punto de vista de ingeniería para la expansión futura de la planta. En este
caso la línea de succión debería ser dimensionada para el caudal de flujo futuro
y se debería tener cuidado al especificar el cabezal neto de succión positiva
disponible (NPSHD) para el caudal de flujo.
10 CAUDAL DE FLUJO
El caudal de flujo volumétrico, Q, (a la temperatura de bombeo) puede ser
calculado a partir del Flujo Másico o Flujo Volumétrico a condiciones estándar
según se indica en MDP–02–P–06.
Los caudales de flujo por debajo de 6.3 dm3/s (100 gpm) con cabezales sobre los
107 m (350 pie) y por debajo de 3.2 dm3/s (50 gpm) con cabezales bajo los 107
m (350 pie) están generalmente por debajo de los caudales de flujo óptimos para
bombas centrífugas y requieren especial cuidado en el diseño del servicio, ver
MDP–02–P–03.
11 PROPIEDADES DEL FLUIDO
Fuentes de Información
Las propiedades del fluido podrían ser obtenidas del Maxwell Databook on
Hydrocarbons o a través del uso de Paquetes de Simulación de Procesos. Otras
fuentes de información podrían ser usadas cuando sean validadas en forma
adecuada.
Temperatura del Fluido
La temperatura del fluido afecta los siguientes aspectos del diseño de la bomba:
1. Estilo de construcción de la bomba
2. Materiales
3. Necesidad de agua de enfriamiento
4. Niveles de presión adecuados de las bridas estándar.
Si las propiedades del fluido, tales como la densidad absoluta y la viscosidad,
difieren significativamente a la temperatura nominal de operación y a la
temperatura ambiente, y si se requiere el arranque bajo las condiciones de
temperatura ambiente, entonces el rango de temperatura ambiente conveniente
a ser utilizado se debe especificar.

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Presión de Vapor del Fluido
El fluido que viene del rehervidor de una torre o del tambor de destilado del tope
normalmente estará en su punto de ebullición, y en tales casos la presión en este
recipiente al nivel del líquido se puede utilizar como la presión de vapor del líquido.
Cuando este no es el caso, la presión de vapor del fluido debe ser determinada
mediante los gráficos de presión de vapor o fugacidad.
Densidad Absoluta
La densidad absoluta del fluido afecta los siguientes aspectos del diseño de la
bomba.
1. Los requerimientos de cabezal para producir una presión diferencial dada.
2. La capacidad de presión diferencial de los tipos de bombas con capacidad
de cabezal limitado, tales como las bombas centrífugas.
3. El flujo másico para un caudal de flujo volumétrico dado.
4. Requerimientos de potencia.
La densidad absoluta debería ser especificada a la temperatura nominal de
bombeo. Los valores se pueden obtenerse a 15°C (60°F) y luego aplicarle los
factores de corrección apropiados para la temperatura real.
Viscosidad
La viscosidad del fluido afecta los siguientes aspectos del diseño de la bomba:
1. Selección del tipo de bomba
2. Eficiencia y características de cabezal–capacidad
3. Necesidad para facilidades de calentamiento inicial y calentamiento del
cuerpo de la bomba.
El impacto de la viscosidad en la selección de las bombas centrífugas es
esquematizado tanto en MDP–02–P–05 como en MDP–02–P–08
correspondiente a la selección de bombas de desplazamiento positivo. El efecto
específico de viscosidad en el funcionamiento de la bomba centrífuga se presenta
en MDP–02–P–07. La viscosidad debería ser especificada si su valor excede de
5 mm2/s (50 SSU, 5 cSt) a la temperatura nominal de bombeo.
Las relaciones de viscosidad y unidades que se usan comúnmente en el diseño
de plantas de proceso son las siguientes:

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Viscosidad Unidades
Métricas
Unidades
Inglesas
Símbolo Calculado
mediante:
Absoluta Pa.s gr/cm.s =
Poise (P) =
µ
100 centipoise
(cP)
––––
Cinemática mm2/s cm2/s =
Stoke (St) =
100cSt.
100 centistoke
n +
m
òĂ xĂF2 Ec.(1)
Saybolt
Universal
s SSU Por debajo de 250
SSU, ver las
conversiones en
“Maxwell Databook”
on hydrocarbons.
Por encima de 250
SSU, SSU = (cSt) x
4.62
F2 106 62.428
Una variedad de diferentes viscosímetros industriales se usan en el mundo,
incluyendo Saybolt Thermo, Saybolt Universal, Saybolt Furol, Redwood Standard
y viscosímetros Engler. Las curvas de conversión para estas mediciones se
pueden encontrar en el “Maxwell Databook on Hydrocarbons”.
Punto de Fluidez
El punto de fluidez tiene influencia sobre la necesidad de facilidad desde
calentamiento inicial para la bomba. Esta temperatura debería ser especificada si
es más alta que la mínima temperatura ambiente del lugar.
Corrosividad
La corrosividad del fluido afecta los siguientes aspectos del diseño de bombas:
1. Materiales de construcción y tolerancias para corrosión seleccionadas
2. Necesidad de un líquido externo de lavado para mantener el líquido corrosivo
fuera del alcance del sello del eje.
3. Diseño del cuerpo de la bomba cuando se requiere de materiales costosos.
La mayoría de las corrientes de refinería contienen compuestos de azufre
corrosivos, y muchos productos químicos utilizados en refinación de petróleo son
corrosivos. Únicamente los productos destilados terminados se pueden clasificar
normalmente como no corrosivos.

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La identificación y concentración de sustancias corrosivas no comunes en el fluido
deben ser señaladas en las Especificaciones de Diseño. Ejemplos comunes son
SO2 líquido, 45% H2SO4, solución cáustica de 15°Bé, fenol, H2S, cloruros, etc.
Si se conoce información adicional sobre sustancias corrosivas y materiales
adecuados provenientes de experiencias previas de planta o pruebas de
laboratorio, esta debería ser incluida en la Especificación de Diseño.
Contenido de Sólidos
El contenido de sólidos en la corriente de líquido afecta los siguientes aspectos del
diseño de la bomba:
1. Características del fluido (Newtoniano, no–Newtoniano, etc.), así como los
requerimientos de presión diferencial.
2. Diseños para resistencia a la erosión
3. Dimensiones del canal de flujo, tipo de impulsor
4. Velocidad periférica del impulsor
5. Características de diseño para desintegrar las partículas grandes, tales
como el diseño del tipo “Desintegrador de Coque”
6. Diseño del sello al eje.
Los sólidos más comunes encontrados en las corrientes de refinería son las
partículas de coque en tubos rehervidores (o calderas) y en los fondos del
fraccionador primario de craqueadores con vapor, sistemas de enfriamiento
directo de craqueadores con vapor y torres lavadoras de unidades de
coquificación, y partículas de catalizador en servicios de aceite lodos o en las
unidades de craqueo catalítico.
En los servicios con sólidos, las bombas deberían ser protegidas de las partículas
grandes tales como aglomerados de coque mediante filtros permanentes en la
succión de la bomba y/o con mecanismos tales como filtros de coque en el fondo
de los destiladores de vacío.
Las Especificaciones de Diseño deben señalar el tipo, distribución de tamaño de
partículas, densidad y concentración de los sólidos en la corriente de líquido que
llega a la bomba. El porcentaje en peso se usa normalmente como la forma más
conveniente de expresar la concentración de sólidos en las Especificaciones de
Diseño. A partir de esta y de los valores de densidad, el Diseñador de la bomba
puede calcular la concentración en volumen.

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Si se conoce que ciertos tipos de construcción de bombas, tales como el tipo de
desintegrador de coque o del tipo de lodo (de suspensión), son satisfactorios
según experiencia previa de planta, éstas deberían ser especificadas.
El carácter abrasivo de los sólidos en la suspensión es extremadamente
importante para el diseño de la bomba y para los requerimientos de
mantenimiento. La mejor forma de describir la abrasividad es especificando los
datos de dureza del sólido. Con frecuencia, se utilizan dos escalas en ingeniería
de suspensiones, las cuales son la escala de dureza de Moh y el número de
Knoop. Si la fractura de los sólidos es dañina para el proceso, como ocurre en
algunas aplicaciones de semisólidos, esto se debería indicar.
Una suspensión se define arbitrariamente como aquella mezcla donde hay más
de un 1% en peso de sólidos en un líquido. La construcción de bombas
convencionales de proceso normalmente es adecuada para concentraciones de
sólidos hasta un 2% en peso, y cuando los sólidos son menores de 100
micrómetros (= micrones) en tamaño. Las bombas de etapas múltiples no
deberían usarse en concentraciones de sólidos mayores de 1%; un diseño
preferible es el de dos bombas en serie, tal vez, con un medio motriz común.
Características del Flujo
La gran mayoría de los líquidos en las refinerías y plantas de procesos químicos
tienen características de flujo que permiten denominarlos “Newtonianos”, lo cual
significa que la tasa de esfuerzo (flujo) es linealmente proporcional al esfuerzo de
corte (fuerza que causa el flujo). Debido a que la tasa de esfuerzo y el esfuerzo
de corte son proporcionales, su relación, que se denomina viscosidad absoluta
(Pa.s (centipoises)) es constante. Así, la viscosidad absoluta de los fluidos
Newtonianos permanece constante frente a cambios en el caudal de flujo.
Algunas suspensiones y otros líquidos que se manejan en las industrias químicas,
de plástico, de alimentos, de procesamiento de papel y minería tienen
características de flujo que no varían linealmente con el caudal de flujo y se
denominan “no–Newtonianos”. Las caídas de presión en las tuberías de succión
y descarga no pueden ser calculadas por los métodos normales cuando se
manejan suspensiones no–Newtonianas. El tamaño de la línea debe asegurar
que la velocidad de transporte crítica de la suspensión se alcance. Los datos con
los cuales se realiza el diseño deben provenir de pruebas, experiencias, o fuentes
de literatura calificadas.
12 PRESION DE SUCCION
Nivel de Referencia de la Bomba
La presión de succión normal se calcula y se especifica para un nivel de referencia
arbitrario de 600 mm (2 pie) sobre el nivel de referencia del piso. Este nivel es

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típico de la línea central del impulsor en los tipos de bombas comúnmente
utilizados – bombas de proceso horizontales de una etapa y de capacidad media
(15 a 65 dm3/s (200 a 1000 gpm)). La elevación de la línea central de la bomba
seleccionada realmente para el servicio normalmente diferirá algo de los 600 mm
(2 pie) arbitrarios, dependiendo de la altura de la base de la bomba escogida, tipo
de bomba, tamaño y orientación. La diferencia entre el nivel de referencia
arbitrario y el nivel de referencia real es muy pequeña para tener algún significado
en la determinación de los requerimientos de cabezal en la mayoría de los
servicios, pero es un factor de suma importancia en el establecimiento del NPSH
de que se dispone realmente para la bomba instalada, y debe verificarse por
consiguiente cuando se seleccione la bomba y se realice el diseño de la base.
Una verificación de la elevación de la línea central real de la bomba contra el nivel
de referencia de 600 mm (2 pie), es especialmente necesaria para bombas de alta
capacidad las cuales serán físicamente grandes y podrían tener sus líneas
centrales más de 600 mm (2 pie) por encima del piso, y para bombas verticales
que podrían tener sus bridas de succión muy cercanas al piso.
Seleccionar y especificar el nivel de referencia que requiere de especial atención
en casos de:
1. Bombas alineadas a ser localizadas en sistemas de bombeo elevados, en
vez de al nivel del piso.
2. Bombas de agua de pozo profundo y bombas de agua de enfriamiento que
están localizadas con respecto al nivel de la superficie del agua, en vez de
al nivel del piso.
El nivel de referencia convencional de 600 mm (2 pie) debería ser usado también
para bombas de proceso verticales de múltiples etapas, aunque el impulsor de la
primera etapa está localizado por debajo de este nivel y el NPSHD a dicho nivel
será mayor que al nivel de 600 m (2 pie). El suplidor de la bomba puede hacer la
conversión necesaria, utilizando la localización real de la brida de succión de la
bomba y de la longitud de la bomba seleccionada.
La Especificación de Diseño debería establecer a que nivel de referencia de la
bomba han sido calculados tanto la presión de succión especificada como el
NPSH disponible, normalmente 600 mm (2 pie) sobre el piso.
El API 610 especifica que los suplidores de las bombas establecen sus
requerimientos de NPSH para bombas horizontales como aquel requerido en la
línea central del eje y para bombas verticales como aquel requerido en la línea
central de la brida de entrada.

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PDVSA
Nivel del Tambor de Succión
El nivel de líquido en el envase de succión que se utiliza para cálculos de NPSH
debería ser el nivel mínimo operable. Para recipientes verticales con cabezales
convexos, se asume normalmente que está en la línea tangente del fondo del
recipiente. Para alcanzar los requerimientos de NPSH de las bombas centrífugas
comerciales un diseño económico normalmente coloca la línea tangente del fondo
de los recipientes de succión que contienen fluidos en su punto de burbuja,
aproximadamente, 4500 mm (15 pie) sobre el piso. Las unidades de proceso con
una capacidad muy grande podrían requerir elevaciones de recipientes más altos
debido a los requerimientos mayores de NPSH para las bombas de altos caudales
de flujo. Se requiere de estudios de casos individuales para determinar la
elevación óptima del recipiente. La Figura 5. indica los servicios que normalmente
ameritan un estudio individual.
Presión de Succión Sub–Atmosférica
Con la excepción de las bombas que succionan de equipos de vacío, la presión
de succión de las bombas no debería ser diseñada para estar muy por debajo de
la presión atmosférica. A presiones reducidas la filtración de aire al interior de la
línea y/o la vaporización de gases disueltos podrían causar problemas. La presión
de succión mínima recomendada es de 83 kPa absolutos (12 psia). Esto es
aplicable para casos tales como el de succionar desde tanques que tienen líneas
de succión muy largas.
Cálculo de la Presión Normal de Succión
El cálculo de la presión normal de succión se realiza por los métodos presentados
en el capitulo de Flujo de Fluidos de este Manual. Cuando se requieren filtros
permanentes en la succión, una caída de presión 7 kPa (1 psi) debería ser
considerada para el filtro.
Para los servicios donde las líneas de succión son muy largas, o si el margen de
NPSH disponible por sobre los requerimientos de la bomba se sabe que son
pequeños, un estimado exacto de la caída de presión en la tubería de succión es
necesario. Los estimados de longitudes equivalentes deberían basarse en el
diagrama de planta real y en una aproximación bastante buena de la ruta real de
la línea.
Presión Máxima de Succión
Este valor se obtiene sumando la presión de ajuste de la válvula de seguridad (si
existe alguna) del recipiente desde el cual succiona la bomba, la caída de presión
desde la válvula de seguridad al punto donde se mantiene el nivel de líquido y el
máximo cabezal estático de líquido en la succión. Al calcular el cabezal estático,
utilizar el “alto nivel de líquido” de diseño para el recipiente.

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PDVSA
La caída de presión por fricción en la línea de succión no se considera en este
cálculo debido a que se asume que la condición de Máxima succión ocurre cuando
el flujo a través de la bomba es cero, con la válvula en la descarga cerrada.
NPSH
Ver MDP–02–P–04.
13 CONTROL DE FLUJO DE LA BOMBA
El caudal de flujo de la gran mayoría de las bombas centrífugas se controla con
una válvula de control en la línea de descarga. El caudal de flujo de muchas
bombas de desplazamiento positivo se controla reciclando una porción del flujo de
descarga a la succión de la bomba, con una válvula de control en la línea de reciclo.
Las válvulas de control pueden ser posicionadas por señales de nivel, presión,
flujo o controladores de temperatura para cumplir con los requerimientos de
proceso.
Para bombas centrífugas, la Válvula de control impone una cantidad variable de
caída de presión sobre los requerimientos naturales de presión del sistema. Un
aumento de la cantidad de caída de presión a través de la válvula de control
incrementa la presión de descarga de la bomba, su generación de cabezal y
reduce el caudal de flujo. Una disminución en la caída de presión a través de la
Válvula de control tienen el efecto opuesto. Cuando la Válvula de control está
completamente abierta, el flujo no está bajo control, sino que está determinado por
la interacción natural de la característica de funcionamiento de la bomba con la
resistencia característica del sistema. La función de la Válvula de control se ilustra
en la Figura 6.
Igualmente, pueden usarse motores de velocidad variable para controlar el flujo
de una bomba centrífuga. Este tópico se cubre en MDP–02–P–07.
14 PRESION DE DESCARGA
Factores que Contribuyen a los Requerimientos de Presión de Descarga
La presión de descarga requerida es el resultado de la suma de los requerimientos
de presión de tres tipos diferentes:
1. Estático, independiente del caudal de flujo
a. Presión de operación en el punto donde se controla la presión (normalmente
un recipiente) a la cual la bomba está descargando su flujo, o presión
atmosférica en el caso de tanques de almacenamiento atmosférico.
b. La diferencia de elevación entre el nivel de referencia de la bomba y el nivel
de líquido del recipiente de descarga (máximo) que suma el cabezal estático
a los requerimientos de cabezal de descarga. Se debe considerar la Máxima

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PDVSA
altura de líquido en el recipiente de descarga para obtener el máximo cabezal
de elevación requerido.
2. Cinética, dependiente del caudal de flujo
a. La caída de presión a través de equipos de procesos en el circuito de
descarga tales como intercambiadores de calor, reactores, filtros, hornos,
etc.
b. Boquillas de inyección, algunas veces con caídas de presión altas para
atomización, y algunas veces expuestas a ensuciamiento.
c. Orificios para medición de flujo.
d. Resistencia en sistemas de tuberías, incluyendo codos, conexiones en T,
bridas, válvulas de compuerta y de retención.
3. Variable, modulada de acuerdo a los requerimientos de control del
proceso
a. Válvula de control
Para todos los factores que dependen del caudal de flujo, es necesario
calcular la caída de presión para el máximo caudal de flujo deseado. Un valor
aproximado de ella se obtiene mediante la siguiente expresión:
DPmax + DPnormal x ƪtasa máxima
tasa normal
ƫ
2
Cálculo de Caídas de Presión en Tuberías y Válvulas de Control
Las caídas de presión en la tubería de descarga (y succión) podría ser calculada
por los métodos del capitulo de Flujo de Fluidos de este Manual.
Se debería tener especial cuidado al calcular la caída de presión para servicios
de bombeo que succionan de tanques de almacenaje ya que podrían existir líneas
muy largas y muchos codos en el sistema. Como una base para el Cálculo, se
debería usar el diagrama de planta previsto para el sistema de tuberías y se
deberían señalar las bases consideradas en las Especificaciones de Diseño.
La caída de presión a través de las Válvulas de control puede asignarse de la
siguiente manera:
A veces está automáticamente asignada, cuando están en una línea entre dos
recipientes de succión y descarga que tienen presión controlada.
Cuando se encuentra a la descarga de una bomba que envía liquido a través de
una serie de equipos intermedios hasta un punto de presión controlada, la caída
de presión de la válvula de control puede fijarse en un 20% de las perdidas totales

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PDVSA
de presión por fricción del circuito mas una cantidad adicional de acuerdo a la
diferencia de presión estática (DPE) del circuito (10% de DPE para DPE< 1400
kPa, 140 kPa para DPE entre 1400 y 2800 kPa y 5% de DPE para DPE>2800 kPa).
Estas reglas deben usarse con cuidado pues pueden resultar en valores muy alto
o muy bajos dependiendo del sistema, en estos casos debe privar el criterio
Ingenieril y la experiencia para asignar la caída de presión. Para información
adicional refiérase a la Sección 12–Instrumentación del Manual de Diseño de
Procesos. Practicas de Diseño versión de 1986.
Presión de Descarga Máxima
Esta presión se utiliza para determinar la presión de diseño y es la suma de la
presión de succión Máxima y la presión diferencial Máxima.
La Máxima presión diferencial para las bombas centrífugas normalmente ocurren
a flujo cero (Shut Off) y se asume que es 120% del diferencial nominal (Ver
MDP–02–P–07) basado en la Máxima densidad absoluta prevista para el fluido.
Si se encuentra que el diferencial máximo es mayor de 120% del diferencial
nominal (lo cual es particularmente predominante en bombas de múltiples etapas
y de altos caudales de flujo) para la bomba seleccionada, entonces las presiones
Máximas de descarga y de diseño deberían ser incrementadas de acuerdo a esto.
Esto tiende a ocurrir con bombas de caudal alto de flujo debido a las características
de impulsores de alta velocidad específica que se utilizan. Por el contrario, las
bombas se pueden especificar para tener una presión de disparo a algún nivel
menor que 120% del diferencial de modo que se pueda bajar la presión nominal
de diseño de las líneas y los intercambiadores de una clasificación a otra. Esto
no debería hacerse a menos que se obtenga algún crédito por el hecho de reducir
la presión nominal de diseño de las líneas y equipos. No se debe especificar
menos de 110% del diferencial, ya que esto promueve el uso de una curva
característica de operación de la bomba tan plana que hace que su
funcionamiento sea inestable.
La Máxima presión de descarga de una bomba de desplazamiento positivo está
determinada por el ajuste de la Válvula de seguridad de la descarga. Ver
MDP–02–P–08 para los detalles.

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PDVSA
Características de los Requerimientos de Presión del Sistema
Cuando se diseña un nuevo servicio de bombeo o se estudia el comportamiento
de un servicio existente, una ayuda importante para comprender los
requerimientos de control de flujo es el de describir en forma gráfica la relación
entre la curva característica de los requerimientos de presión del sistema y la curva
característica de funcionamiento de la bomba. En el caso de nuevos diseños, la
curva de la bomba centrífuga se puede estimar utilizando el punto de
capacidad–cabezal nominal y la forma de la curva promedio que se muestra en
el apéndice del MDP–02–P–07. Los requerimientos de presión del sistema
pueden graficarse con los valores de presiones de descarga calculados para flujo
nominal, flujo cero y algunos flujos adicionales tales como 0.5, 0.8, 1.2 y 1.5 del
valor nominal.
Este gráfico puede usarse para mostrar como una velocidad de motor de la bomba
variable podría utilizarse para control, cuanto cabezal se consume a través de la
Válvula de control que sucede con la Válvula de control cuando está
completamente abierta, cuanto incremento en el flujo se podría lograr al operar
una segunda bomba idéntica en paralelo, etc.
15 PRESION DIFERENCIAL Y REQUERIMIENTOS DE CABEZAL
Cálculos
Para los cálculos de cabezal a partir de la presión diferencial ver MDP–02–P–06.
Use las presiones nominales de succión y descarga para el Cálculo de presión
diferencial y del cabezal.
No es necesario reportar el cabezal en las Especificaciones de Diseño, ya que los
valores necesarios para calcularlo, diferencial de presión y densidad absoluta, se
especifican separadamente.
Se debe tomar precaución para presentar el requerimiento de cabezal de la bomba
y el NPSH disponible, ambos en términos del líquido bombeado, a las condiciones
de bombeo, y no en términos de agua fría.
16 TEMPERATURA Y PRESIÓN DE DISEÑO
Temperatura de Diseño
El documento MDP–01–PD–01 de este manual presenta el procedimiento general
para determinar todas las temperaturas de diseño de los equipos. La temperatura
de diseño para las bombas normalmente es especificada con un margen de 28°C
(50°F) por encima de la temperatura nominal de bombeo. Para bombas que
operan por debajo de 15°C (60°F), como las bombas criogénicas, es necesario
especificar una temperatura mínima de diseño, basada en las características del
servicio particular.

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PDVSA
Presión de Diseño
La presión de diseño de una bomba se calcula agregando la presión máxima de
succión a la diferencia Máxima de presión operando a temperatura nominal de
bombeo con la densidad absoluta a condiciones nominales. La diferencia Máxima
de presión para bombas centrífugas se define como el 120% de la diferencia
nominal de presión para propósitos de Especificaciones de Diseño. Si la bomba
seleccionada finalmente tiene una capacidad de diferencia Máxima de presión
mayor que el 120% del valor nominal, entonces el valor de la presión de diseño
del cuerpo se debe aumentar apropiadamente. Si la densidad absoluta del líquido
está sujeta a cambio, se debe usar la densidad absoluta Máxima prevista para
computar la presión diferencial a flujo cero (Shut off).
Las bombas centrífugas accionadas por turbinas de vapor se pueden operar
continuamente hasta 105% de la velocidad nominal dentro del rango normal de la
velocidad de sus reguladores. Por lo tanto, la bomba es capaz de desarrollar
(105%) 2 ó 110% del cabezal nominal de desconexión. Esto se debe tomar en
cuenta al establecer la presión de diseño de las bombas centrífugas accionadas
por turbinas de vapor.
Clasificación de Bridas
Las clasificaciones de temperatura y presión de diseño determinadas
anteriormente suministran al suplidor de las bombas y al Diseñador del sistema
de tubería la base para la selección de clasificación de brida. El suplidor de la
bomba usualmente selecciona la misma clasificación para la brida de succión
como para la de descarga. Sin embargo, en el caso de bombas con alto diferencial
de presión como las bombas de alimentación a calderas, a veces se usa una
clasificación inferior para la brida de succión. Esta debería satisfacer
naturalmente la presión Máxima de succión. La clasificación presión temperatura
de la brida de succión debe ser compatible con la de la tubería de succión tal como
se define en el documento MDP–01–PD–01; es decir, en ningún caso debe ser
menor que 3/4 de la presión de descarga Máxima de la bomba a la temperatura
normal de bombeo.

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PDVSA
17 SELECCION DE TIPOS DE EQUIPO
Selección del Tipo de Bomba
El tipo de bomba se especifica normalmente en las Especificaciones de Diseño.
La selección del mejor tipo de construcción para cumplir con unos requerimientos
dados de servicio normalmente se efectúa en la etapa de ingeniería de detalle del
proyecto, basado en cualquier guía incluida en las Especificaciones de Diseño.
Las Figuras 1 y 2 presentan al Diseñador una indicación de los tipos de bombas
centrífugas que se aplican a varios requerimientos de cabezal y capacidad. Si
como resultado de una investigación se ha determinado que un tipo especial de
construcción o algunas características de diseño son las mejores para el servicio,
se deben especificar estos detalles. Si se desea la construcción de bombas en
línea donde sea económico y beneficioso para la distribución de la planta, o si no
es deseado específicamente, se debe especificar la posición deseada.
Las siguientes guías se presentan para ayudar a decidir cuan específicas se
deben hacer las especificaciones de diseño de acuerdo al tipo de bomba y al tipo
de construcción.
Las especificaciones
de diseño siempre
deben indicar el tipo
de bomba a este nivel
de diseño incluirán
con frecuencia este
requerimiento
de diseño en ocasio–
nes incluirán detalles
tan específicos como
éstos
Centrífuga Orientación vertical
Tipo de suspensión
Características del tritu–
rador de coque
Tipo de alta velocidad
Tipo carga de estopera
Anillos de desgaste con
facilidades para lavado
Tipo rotor cilíndrico
Rotativa Soporte externo cons–
tante con camisa de
calentamiento
Tipo tornillo Tipo
engranaje
Reciprocante
Accionador de máquina
de vapor Accionador de
motor
Tipo pistón Tipo émbolo
Caja de estopera de
vástago especial simple,
doble, triple
Dosificadora Diseño de control de flujo Tipo diafragma.
El documento MDP–02–P–05 presenta información más extensa en la selección
del tipo de bomba.
Selección del Tipo de Medio Motriz

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PDVSA
18 SELECCION Y ESPECIFICACION DE MATERIALES
Procedimientos
El método normal de seleccionar y especificar materiales de construcción para
bombas es usar los “Hydraulic Institute Standards” para la selección de materiales
y el sistema de código de API 610 para reportar los requerimientos en las
especificaciones de diseño.
Si el API 610 no tiene un código que incluya los materiales deseados, estos deben
ser especificados individualmente.
El uso del término materiales “estándar” del suplidor debe ser evitado ya que
parece permitir el uso de materiales “estándar” en servicios que podría ser muy
bien difíciles y “no–estándar”.
19 MULTIPLICIDAD Y REPUESTOS
Consideraciones para Decidir sobre Repuestos
La Tabla 2 presenta un sumario de las consideraciones utilizadas para decidir si
se necesitan bombas de repuesto y de que manera es necesario instalarlas.
Las preferencias y políticas del cliente en cuanto a repuestos deberán ser
respetadas.
Donde el diseño de servicio óptimo requiere dos o más bombas que operen
normalmente en paralelo, se debe estipular una bomba de repuesto cuando los
requerimientos de mantenimiento por sí solos dictan la necesidad de la misma.
Si el servicio de bombeo debe continuar operando durante una falla del suministro
del servicio al accionador primario, entonces se debe tener unidades de repuesto
suficientes para cubrir adecuadamente la falla del suministro del servicio. El
número total de unidades en paralelo puede a veces ser minimizado dividiendo los
tipos de accionador de las bombas de operación.
Repuestos Comunes
Las bombas centrífugas de proceso han sido lo suficientemente confiables como
para que una dotación de repuesto de 100% que es una bomba completa de
repuesto por cada bomba en operación no será necesaria en la mayor parte de
los servicios en la mayoría de las plantas de proceso. Se obtiene una continuidad
de servicio adecuada usando una sola bomba como repuesto para dos o más en
servicio. El uso de bombas de repuesto comunes se limita por la proximidad de
los servicios a ser comunitarios y la compatibilidad de las condiciones de sus
servicios. Se deben comparar las siguientes condiciones de servicio:
1. El punto de capacidad de cabezal requerido de cada servicio debe estar
dentro del rango de trabajo del repuesto común.

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PDVSA
2. La temperatura normal no debe diferir más de 85°C (150°F).
3. Presión de succión no debe diferir más de 345 kPa (50 psi).
4. El NPSH disponible para la bomba de repuesto común debe ser mayor que
los requerimientos de cada servicio.
5. Si un servicio de alto flujo usa un repuesto en común con un servicio de bajo
flujo, el repuesto común se debe diseñar para el flujo alto y cuando opera
como repuesto para el servicio de bajo flujo, puede necesitar un reciclo de
flujo bajo para evitar cavitación y sobrecalentamiento.
6. La presión y la temperatura de diseño y las clasificaciones resultantes de la
brida para el repuesto común deben ser adecuados para ambos servicios.
7. Si un servicio de cabezal alto usa un repuesto en común con un servicio de
cabezal bajo, el repuesto común debe ser diseñado para el cabezal alto y se
debe tomar una caída de presión grande a través de la Válvula de control.
8. El diseño del sello del eje debe ser adecuado para ambos servicios.
No se deberían usar repuestos comunes en los siguientes casos:
1. Donde uno de los líquidos de servicio contiene agua y el otro ácido como el
reflujo (ácido) del depropanizador y el reflujo (acuoso) del separador de
C3/C4. Las posibilidades de que los dos flujos se mezclen en los tubos
distribuidores en la succión y la descarga causando una corrosión severa son
demasiado grandes.
2. Servicio donde se requiere un flujo continuo del fluido pero se esperan altos
requerimientos de mantenimiento de la bomba, tales como en los servicios
de suspensión en plantas de craqueo catalítico y en coquificadores.
20 DISEÑO DE INSTALACIONES DE BOMBAS
SELLOS PARA EL EJE
21 REQUERIMIENTOS DE ENERGIA
Para los cálculos de requerimientos de energía de las bombas ver MDP–02–P–06.
22 DOCUMENTACION
La Tabla 1 presenta una lista de los datos que se deben reportar en las
Especificaciones de Diseño, y una lista de los Cálculos adicionales que
normalmente son realizados por el Diseñador del servicio pero que no se reportan
en las Especificaciones de Diseño.

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PDVSA
23 NOMENCLATURA
NOMENCLATURA
U N I D A D E S
Símbolo Parámetro Sistema
métrico
Sistema
inglés
A Área mm2 pulg2
PF Potencia al freno kW HP
CP Calor específico a presión constante KJ/kg°K BTU/lb.°R
E Eficiencia adimensional Decimal
EO Eficiencia global, incluyendo las
pérdidas hidráulicas y mecánicas
“
Fi Factores que dependen de las
unidades usadas (Ver lista al final)
g Aceleración de gravedad m/s2 pie/s2
gc Constante dimensional 103 kg/s2 kPa.m 32.17lb.pie/lbf.s2
H Diferencia neta de cabezal m de líquido
bombeado
pie de líq.
bombeado
∆HS Diferencia en el cabezal estático entre
las dos elevaciones
m pie
ESMP Altura de succión Máxima permisible kPa de vacío pulg de Hg
NPSH Cabezal neto de succión positiva m de vacío pie
N Velocidad rotativa de la bomba rev./s rpm
NS Velocidad específica del impulsor rev./s rpm
P Potencia kW HP
P Presión kPa man. psig
PV Presión de vapor kPa abs. psia
∆p Diferencial de presión, incremento de
presión
kPa psi
Q Caudal de flujo volumétrico dm3/s U.S.gpm
Qs Caudal de flujo volumétrico a
condiciones estándar
dm3 15°C,
101.325 kPa
U.S.gpm 60°F, y 1
atm
Sss Velocidad específica a la succión rev./s rpm
SSU Viscosidad Saybolt Universal segundos segundos
∆T Elevación de temperatura °C °F
W Flujo másico de líquido kg/s lb/h
a Factor de expansión térmica adimensional
µ Viscosidad absoluta Pa.s cP
n Viscosidad cinemática mm2/s cSt

REVISION FECHA
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PDVSA
NOMENCLATURA
U N I D A D E S
Símbolo Sistema
inglés
Sistema
métrico
Parámetro
ρc Densidad kg/m3 lb/pie3
d Coeficiente de cavitación adimensional adimensional
Subíndices
a Permisible
c A condiciones de operación
D Disponible (en el sistema)
min Mínimo (permisible continuo)
max Máximo (permisible continuo)
PME Punto de mayor eficiencia
o Global, al caudal de flujo de operación
R Requerido
s A condiciones estándar (15°C, 101,325 kPa (60°F y 1 atm))
1 Aguas arriba; succión
2 Aguas abajo; descarga
Factores que dependen de las unidades usadas
En unidades
métricas
En unidades
inglesas
F1 = Ec. (1) MDP–02–P–06 103 0.1247
F2 = Ec. (1) MDP–02–P–02 106 62.428
F3 = Ec. (4) MDP–02–P–06, Ec. (5),(6) (8) y (10),
Ec. (1) MDP–02P–04
1 144
F4 = Ec. (12) MDP–02–P–06 1 1.98x106
F5 = Ec. (13) MDP–02–P–06 1x103 246873.0
F6 = Ec. (14) MDP–02–P–06, Ec. (1)
MDP–02–P–08, Ec. (1) y Ec. (2)
MDP–02–P–11
1000 1714
F7 = Ec. (2) y (4) MDP–02P–04, Ec. (1)
MDP–02P–07
1.63 1
F8 = Ec. (3) MDP–02P–04 1 70.726
F9 = Ec. (3) MDP–02P–04 101 29.9
F10 = Ec. (1) Subs. H 85 649
F11 = Ec. (2) Subs. H 102 778

REVISION
FECHA
MANUAL
DE
DISEÑO
DE
PROCESO
PRINCIPIOS
BASICOS
NOV.97
0
PDVSA
MDP–02–P–02
Página
27
PDVSA
.Menú
Principal
Indice
manual
Indice
volumen
Indice
norma
TABLA
1.
SECUENCIA
DE
DESARROLLO
PARA
DATOS
DE
SERVICIO
DE
BOMBEO.
EL DISEÑADOR DEL SERVICIO ESTIMA
ESTO PERO NORMALMENTE NO
REPORTA RESULTADOS EN LAS
ESPECIFICACIONES DE DISEÑO
EL DISEÑADOR DE SERVICIO CALCULA
Y DECIDE ESTO Y REPORTA LOS RESUL–
TADOS EN LAS ESPECIFICACIONES DE
DISEÑO.
LAS PROPUESTA DEL SUPLIDOR DE LA
BOMBA REPORTA DATOS PRECISOS
SOBRE ESTOS ASPECTOS.
ESTO SE DETERMINA DURANTE
LA INGENIERIA DE DETALLES DE
––
––
P NORMAL; P MAXIMO
P ; PARTE DEL P PERMISIBLE PARA LA
VALVULA DE CONTROL
REQUERIMIENTOS DE CABEZAL
––
PF, KW (BHP); EVALUAVION DE POTEN–
CIA DEL ACCIONADOR.
––
––
––
––
––
PRESION DE LA ESTOPERA; TEMPERA–
TURA DE BURJUJAA LA PRESION DE
LA ESTOPERA.
––
––
––
––
1 1
∆
dm /s (gpm)
DENSIDAD ABSOLUTAA CONDICIONES
PRESION DE OPERAC. DEL RECIP. DE
DE SUCCION
PRESION DE OPERACION DEL RECIPIEN–
TE DE DESCARGA
REQUERIMIENTOS DE P
PRESION DE DISEÑO DEL CUERPO DE
LA BOMBA
TEMPERATURA DE OPERACION NOMI–
NAL Y TEMPERATURA DE DISEÑO.
ESTIMADO DE REQUERIMIENTO DE
SERVICIOS
PRESION DE VAPOR A TEMP. DE BOM–
BEO
NPSH
VISCODIDAD A LA TEMP. DE BOMBEO Y
A TEMP. AMBIENTE SI ESTA POR ENCIMA
DE 5 mpa. ( 50 ssu)
CARACTERISTICAS DE CUALQUIER
SOLIDO EN EL LIQUIDO.
FILTRO PERMANENTE
TIPO DE SELLO DEL EJE
REQUERIMIENTO PARA DESCARGA EX–
TERNA O SELLO Y FUENTE.
MATERIALES DE BOMBA.
TIPO DE BOMBA Y CUALQUIER CARAC–
TERISTICA ESPECIAL DE DISEÑO
REQUERIDA.
TIPO DE ACCIONADOR Y CONDIC. DE
SERVICIO.
A SUMINISTRO DE UN SISTEMA DE LU–
BRICACION DE ACEITE EN DISPERSION.
––
––
––
––
CAPACIDAD DE CABEZAL DE LA BOMBA
TEMPERATURA MAXIMA PERMISIBLE DE
DISEÑO LA UNIDAD DE BOMBEO
PF, KW (BHP).
––
FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA CON
LA VISCOSIDAD ESPECIFICADA
ANCHO DE LA BOQUILLA DE IMPULSOR;
TOLERANCIA DE SOLIDOS, DIAMETRO
Y VELOCIDAD DEL IMPULSOR.
TAMAÑO RECOMENDADO DE MALLA.
MODELO DE SELLO DEL EJE.
PRESION REAL DE ESTOPERA; SISTEMA
DE DESCARGA RECOMENDADO Y COM–
PONENTES DEL SISTEMA.
MATERIALES DEL SELLO MECANICO.
TIPO DE CONSTRUCCION DE BOMBA Y
CARACTERISTICAS INCLUIDAS DE DI–
SEÑO.
VELOCIDAD DE LA BOMBA; TIPO DE
CONSTRUCCION DEL ACCIONADOR
Y DATOS DE FUNCIONAMIENTO.
––
––
––
––
––
––
––
EVALUACION DE POTENCIA
DELACCIONADOR
––
––
––
DISEÑO DE DETALLE DEL FILTRO
TENSOR PERMANENTE, TAMAÑO
DE MALLA
INTERCAMBIABILIDAD DEL MODELO
DE SELLO; ACEPTABILIDAD DE CONS–
TRUCCION DE SELLO EMPOTRADO.
DETALLES DE LA DESCARGA EXTER–
NA DEL SISTEMA DE SELLO.
––
CONVENIENCIADE CONSTRUCCION
DE BOMBA EN LINEA; INTERCAMBIA–
BILIDAD DE PARTES
COMPATIBILIDAD DE LOS REQUERI–
MIENTOS DE SERV. CON EL DISEÑO DEL
SISTEMADE SERVICIOS DE LA PLANTA.
DISEÑO DE DETALLE DEL SISTEMA.
∆
R
3
2
––
LA INSTALACION.
∆P A FLUJO CERO (SHUT OFF)
∆P DE LINEA DE SUCCION DESDE EL
RECIPIENTE A LA BOMBA, NPSHR
CAPACIDAD DE ∆P A FLUJO 0 Y TAM –
BIEN LA PRESION MAXIMA PERMISIBLE
DEL CUERPO DE LA BOMBA
NPSHR AL CAUDAL DE FLUJO NOMINAL ∆P DE LA CONFIGURACION REAL DE
LA LINEA DE SUCCION, CUANDO LA
LINEA ES LARGA O CUANDO NPSHR
ESTA MUY CERCA DE NPSHA
ALTURA DEL PUNTO MEDIO DE LA
BOMBA POR ENCIMA DEL SUELO,
PARA COMPARACION CON LOS 60
mm (2 pie) ASUMIDOS EN LOS
CALCULOS DE CNSPA (NPSHA)

REVISION
FECHA
MANUAL
DE
DISEÑO
DE
PROCESO
PRINCIPIOS
BASICOS
NOV.97
0
PDVSA
MDP–02–P–02
Página
28
PDVSA
.Menú
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manual
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TABLA
2.
CONSIDERACIONES
PARA
DECIDIR
SOBRE
REPUESTOS
DE
BOMBAS.
LA INTERRUPCION DE FLUJO DE LA BOMBA TIENE
ESTE IMPACTO EN LA OPERACION DE LA PLANTA:
(EN ORDEN CRECIENTE DE SITUACION CRITICA)
INTERRUMPE UNA OPERACION NO–CRITICA
REDUCE LA CAPACIDAD OCIOSA DE BOMBEO UNA BOMBA EN UNO DE VARIOS POZOS DE AGUA
NO REQUIERE BOMBA DE REPUESTO
EJEMPLOS DE SERVICIOS PRACTICATIPICA DE REPUESTO DE BOMBA
(INCREMENTA EL GRADO DE CONFIABILIDAD
DEL SERVICIO PRESTADO)
PLANTA PILOTO
DISPONIBLE
NO REQUIERE BOMBA DE RESPUESTO
PURA; UNA BOMBA DE TRASFERENCIAA UNO DE VA–
RIOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN SERVICIO
PARALELO.
LLEVA LOS PRODUCTOS FUERA DE ESPECIFICA–
CION POR UN TIEMPO RELATIVAMENTE CORTO
CUANDO SE CONSIDERA LA CAPACIDAD DE AL–
MACENAMIENTO DEL PRODUCTO.
MEZCLA DE GASOLINA, INYECCION DE ADITIVOS. NO REQUIERE BOMBA DE REPUESTO, EN CAMPO PERO
SI UNA BOMBA DE REPUESTO PUESTA EN ALMACEN;
UN TIPO DE BOMBA EN LINEA RESULTA IDEAL.
PRODUCE LA PARADA DE UNA PLANTA QUE FRE–
CUENTEMENTE ES PARADA POR OTRAS RAZONES.
SERVICIOS EN PLANTAS DE PRODUCCION DE ACIDO NO REQUIERE BOMBA DE REPUESTO EN CAMPO, PERO
SI UNA BOMBA DE REPUESTO PUESTA EN ALMACEN;
UN TIPO DE BOMBA EN LINEA RESULTA IDEAL.
PRODUCE LA PARADA DE UNA SUB–UNIDAD QUE
NO ES ESENCIAL PARA LA OPERACION GLOBAL
DE LA PLANTA, O PUEDE SER RAPIDAMENTE PA–
CARGA DE PRODUCTO, UNIDAD DE POLIMERIZACION. BOMBA DE REPUESTO EN ALMACEN O BOMBA DE RE–
PUESTO COMUN; A MENOS QUE PUEDA SER ECONO–
MICAMENTE JUSTIFICABLE LA INSTALACION DE UNA
BOMBA DE REPUESTO INDIVIDUAL.
RADAY PUESTA DE NUEVO EN OPERACION.
PROVOCA LA PARADA DE UNA UNIDAD GRANDE,
O DE UNA QUE ES TAN DIFICIL O LENTA PARA PA–
RAR Y PONER EN OPER. DE NUEVO, QUE RESUL–
TA DE GRAN SIGNIFICADO ECONOMICO.
CUANDO LOS REQUERIMIENTOS DE SERVICIO SON
COMPATIBLES Y LOS REQUERIMIENTOS DE BAJO
MANTENIMIENTO PUEDEN SER ANTICIPADOS.
UNA BOMBA DE REPUESTO EN COMUN PARA DOS
SERVICIOS DE BOMBEO.
O DE UNA QUE ES TAN DIFICIL O LENTA PARA PA–
RAR Y PONER EN OPERACION DE NUEVO, QUE
RESULTA DE GRAN SIGNIFICADO ECONOMICO.
LA MAYOR PARTE DE LOS SERVICIOS DE REFINERIA
DONDE NO ESTAN PRESENTES SERVICIOS COMPA–
TIBLES PARA PODER USAR REPUESTOS COMUNES,
O SE PREVEEN REQUERIMIENTOS ALTOS DE MAN–
TENIMIENTO.
DOS BOMBAS DIMENSIONADAS AL 100% DE CAPACI–
DAD CON EL MISMO TIPO DE ACCIONADOR.
QUE DE OTRA MANERA PODRIA ESTAR FUN–
CIONANDO DURANTE UNA BREVE FALLA DE E–
NERGIA SI EL BOMBEO NO FUERA INTERRUMPIDO.
EL REQUERIMIENTO DE SERVICIO INCLUYE BOMBEO
DE EMERGENCIA; ACEITE LUBRICANTE DEL COM–
PRESOR CENTRIFUGO; COMUNMENTE USADO DONDE
LA CONFIABILIDAD DEL SUMINISTRO DE ENERGIA
ELECTRICAES BAJA.
DOS BOMBAS DIMENSIONADAS AL 100% UNA CON AC–
CIONADOR TIPO TURBINA; ARRANQUE AUTOMATICO
DE LA DE REPUESTO.
IMPLICARIESGO DE SEGURIDAD, TAL COMO LA
GRAN DESCARGA DE VALVULAS DE SEGURIDAD
EN UNA UNIDAD DE GRAN CAPACIDAD.
BOMBAS DE REFLUJO EN UNIDADES GRANDES. DOS BOMBAS DIMENSIONADAS AL 100% UNA CON AC–
CIONADOR TIPO TURBINA; ARRANQUE AUTOMATICO
DE LA DE REPUESTO.
PROVOCA PARADA DE MUCHAS UNIDADES O DE
UNA REFINERIA COMPLETA.
ESTACION DE BOMBEO DE AGUA DE ENFRIAMIENTO. TRES BOMBAS DIMENSIONADAS AL 50%; ARRANQUE
AUTOMATICO DE LA DE REPUESTO.
PROVOCA PARADA DE MUCHAS UNIDADES O DE
UNA REFINERIA COMPLETA.
AGUA DE ALIMENTACION DE CALDERA (REQUERIDA TRES BOMBAS DIMENSIONADAS AL 100% CON DOS TI–
POR ALGUNOS CODIGOS NACIONALES); ACEITE LU–
BRICANTE DE TURBINA DE GAS (POR NORMALIZA–
CION DE UN SUPLIDOR PRINCIPAL).
POS DIFERENTES DE ACCIONADOR; ARRANQUE AUTO–
MATICO DE CADA BOMBA DE REPUESTO.
CAUSA SERIO RIESGO A LA SEGURIDAD DEL ALIMENTACION A HORNO DE CRAQUEO CON VAPOR. CUATRO BOMBAS DIMENSIONALES AL 50% CON DOS
PERSONAL O DE LOS EQUIPOS. TIPOS DIFERENTES DE ACCIONADOR; ARRANQUE AU–
TOMATICO (ESTA PRACTICA EXTREMADAMENTE CON–
SERVADORA NO ES ESTANDAR PARAALIMENTACION
DE HORNOS, SINO QUE REQUIERE DE UNA JUSTIFI–
CACION ESPECIAL).

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Fig 1. RANGO DE APLICACION DE VARIOS MODELOS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
VELOCIDADES DE MOTOR DE 60 HZ.
CLAVE:
A. HORIZONTAL, UNA ETAPA 30 rps (1750 rmp) A. VERTICAL, MULTIETAPA 60 rps (3550 rpm)
B. HORIZONTAL, UNA ETAPA 60 rps (3550 rpm) B. EN LINEA
C. HORIZONTAL, DOS ETAPAS 60 rps (3550 rpm) C. ALTA VELOCIDAD – EXPERIENCIA EXTENSA
D. HORIZONTAL, MULTIETAPAS ETAPAS 60 rps (3550 rpm) D. ALTA VELOCIDAD – EXPERIENCIA LIMITADA Y
SELECCION DE MODELO
NOTAS:
1. LA SELECCION ENTRE BOMBAS CENTRIFUGAS CON RECICLO Y OTROS TIPOS DE BOMBAS REQUIERE UN
ESTUDIO INDIVIDUAL.
2. EL CAUDAL DE FLUJO EN ESTA REGION REQUIERE MODELOS DE BOMBAS ESPECIALMENTE ELABORADOS.

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Fig 2. RANGO DE APLICACION DE VARIOS MODELOS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
CLAVE:
A. HORIZONTAL, UNA ETAPA 25 rps (1450 rmp) E. VERTICAL, MULTIETAPA 50 rps (2950 rpm)
B. HORIZONTAL, UNA ETAPA 50 rps (2950 rpm) F. EN LINEA
C. HORIZONTAL, DOS ETAPAS 50 rps (2950 rpm) G. ALTA VELOCIDAD – EXPERIENCIA EXTENSA
D. HORIZONTAL, MULTIETAPAS ETAPAS 50 rps (2950 rpm) H. ALTA VELOCIDAD – EXPERIENCIA LIMITADA Y
SELECCION DE MODELO
NOTAS:
1. LA SELECCION ENTRE BOMBAS CENTRIFUGAS CON RECICLO Y OTROS TIPOS DE BOMBAS REQUIERE UN
ESTUDIO INDIVIDUAL.
2. EL CAUDAL DE FLUJO EN ESTA REGION REQUIERE MODELOS DE BOMBAS ESPECIALMENTE ELABORADOS.

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Fig 3. DATOS DE FUNCIONAMIENTO DE BOMBAS CENTRIFUGAS
NOTAS:
1. LA EFICIENCIA ES EN %
2. EL CNSPR (NPSHR) ESTA EN METROS Y EN PIES
3. NO SUPONGA UN CNSPR (NPSHR) MENOR QUE 1.83m (6 Pie) SIN CONSULTA CON UN ESPECIALISTA DE MA-
QUINAS
4. LA DISCONTINUIDAD EN EL CNSPR (NPSHR) EN ESTA REGION SE DEBE AL CAMBIO EN LA VELOCIDAD DE LA
BOMBA DE 30 a 60 rps. (1750 a 3550 rpm).

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Fig 4. DATOS DE FUNCIONAMIENTO DE BOMBAS CENTRIFUGAS
NOTAS:
1. LA EFICIENCIA ES EN %
2. EL CNSPR (NPSHR) ESTA EN METROS Y EN PIES
3. NO SUPONGA UN CNSPR (NPSHR) MENOR QUE 1.83m (6 Pie) SIN CONSULTA CON UN ESPECIALISTA DE MA-
QUINAS
4. LA DISCONTINUIDAD EN EL CNSPR (NPSHR) EN ESTA REGION SE DEBE AL CAMBIO EN LA VELOCIDAD DE LA
BOMBA DE 30 a 60 rps. (1750 a 3550 rpm).

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Fig 5. DATOS DE FUNCIONAMIENTO TIPICOS PARA BOMBAS CENTRIFUGAS
DE ALTO CABEZAL Y CAPACIDAD (2).
NOTAS:
1. LA EFICIENCIA ES EN %. CNSPR ESTA EN METROS (m) Y EN PIES
2. LA FRECUENCIA DE LA LINEA DE ENERGIA ELECTRICA NO ES UNA CONSIDERACION PRIMARIA YA QUE LAS
BOMBAS EN ESTE RANGO NORMALMENTE REQUIEREN ALGUN CAMBIO DE VELOCIDAD CON SINCRONISMO
CON UNIDADES DE ENGRANAJE, PARA UNA OPERACION OPTIMA.
3. LA EFICIENCIA EN ESTA AREA ES 85% DE LA NOMINAL. SE PUEDE USAR BOMBAS VERTICALES Y HORIZON-
TALES.
4. LA EFICIENCIA EN ESTA AREA ES 85% DE LA NOMINAL. PARA BOMBAS DE AGUA EN ESTE RANGO EL ESTI-
LO DE CONSTRUCCION ES VERTICAL CON CNSP ADAPTADO AL DISEÑO DE SUMERSION DEL SUPLIDOR.

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Fig 6. MODULACION DE LA VALVULA DE CONTROL DE FLUJO
DE BOMBAS CENTRIFUGAS.

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