Bombas

1. 1
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA”
ÁREA DE TECNOLOGÍA
Departamento de Energética
Aprendizaje Dialógico Interactivo
UNIDAD CURRICULAR: EQUIPOS, MAQUINAS E INSTALACIONES
INDUSTRIALES
PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA
PROFESOR: I
IN
NG
G.
. A
AL
LI
IS
S M
MO
OP
PR
RI
IL
LL
LO
O.
.
Bombas.
1. Definición.
Son máquinas hidráulicas, donde un dispositivo mecánico cede energía a un fluido
de trabajo.
2. Clasificación
 Bombas de Desplazamiento Positivo
 Bombas Dinámicas
2.1. Bombas de Desplazamiento Positivo.
 Son máquinas en las que el dispositivo mecánico cede energía a pequeños
volúmenes de fluidos, aprisionándolos entre dos superficies para luego
descargarlo. 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.
Se clasifican en:
 Bombas Reciprocantes o de Movimiento Alternativo, entre las que se
encuentra las de Pistón, Émbolo y Diafragma.
 Bombas Rotatorias, entre las que se encuentran las de Engranajes, Tornillo o
Gusano.
2.1.1. Bombas Reciprocantes.
Son aquellas que mediante un movimiento oscilante de alguna superficie logra
aprisionar el fluido en una cavidad, suministrándole la presión necesaria. El caudal
no es constante, sino que fluctúa con el movimiento oscilatorio de la superficie que
actúa como impulsor. En general, la acción de las piezas de transferencia del líquido
en esas bombas es la misma, puesto que se hace que avance y retroceda en una
cámara un pistón cilíndrico, un émbolo o un diafragma redondo.

2. 2
Mientras está abierta la descarga esta cerrada la succión.
2.1.2. Bombas Rotatorias.
Son máquinas en las que se aprisiona el líquido entre dos superficies, aumentando
su presión, y luego darle impulso. El desplazamiento del líquido se produce debido a
la rotación de uno o más miembros dentro de una carcasa estacionaria.
Existen 3 tipos:
-De engranaje
-De tornillo
-De gusano
2.2. 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

3. 3
tener una eficiencia menor que las bombas de desplazamiento positivo, pero 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.
2.2.1. Bombas centrífugas:
Son turbo-máquinas hidráulicas donde un rotor provisto de álabes le cede energía
al fluido de trabajo mediante la acción de la fuerza centrífuga. El funcionamiento
consiste en un impulsor o rodete que gira dentro de una caja circular. Se aplica
potencia de una fuente externa al aje que hace girar al impulsor dentro de la
carcasa estacionaria. Las hojas del impulsor al girar a alta velocidad producen una
reducción de presión a la entrada del impulsor, esto hace que fluya líquido al
impulsor desde la tubería de succión. El fluido entra a la bomba cerca del eje del
impulsor y es llevado hacia fuera por la acción centrífuga, abrigándolo a salir a lo
largo de las paletas a velocidades tangenciales crecientes. La energía cinética del
fluido aumenta desde el centro del impulsor hasta los extremos de los álabes. Esta
carga de velocidad se convierte en carga de presión conforme pasa el líquido a la
cámara espiral y de hay a la descarga.

4. 4
Bomba centrífuga, disposición, esquema y perspectiva
2.2.2. Características.
 Son máquinas sencillas.
 Tiene bajo costo inicial.
 El flujo es uniforme (sin pulsaciones)
 Requieren pequeños espacios para su instalación.
 Bajos costos de mantenimiento.
 Funcionamiento silencioso.
 Capacidad de adaptación para su empleo con unidad motriz de motor eléctrico o
de turbina.
2.2.3. Componentes.
Los elementos constructivos de que constan son:
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.

5. 5
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.
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)
2.2.4.Clasificación.
 Según el flujo de fluido, se pueden clasificar en radiales, semi-radiales y
axiales.
Radial: cuando el flujo entra en forma axial y sale en forma radial, es decir
perpendicular al eje del impulsor. Se usan para bombear caudales relativamente
pequeños venciendo desniveles relativamente altos, es decir, tiene una relación
H/Q alta
Semi-radial o flujo mixto: entra semiaxialmente y sale en forma radial, o
penetra axialmente en el impulsor y sale en una dirección intermedia entre
radial y axial. 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 so
alturas reducido. Relación H/Q baja.
 Según el tipo de impulsor, se pueden encontrar cerrados, semi-cerrados y
abiertos.
Cerrados, están conformados por dos tapas y forman entre ellos ductos. Se
emplean para fluidos limpios y suelen ser los más eficientes.

6. 6
Semi-cerrados, los álabes se encuentran fijos a un solo lado quedando al otro
descubierto. Se emplean para manejar fluidos limpios y relativamente sucios.
(presentan sólidos y son viscosos)
Abiertos, se fijan al eje como si fueran hélices, se emplean para fluidos
residuales.
 Según el número específico de revoluciones.
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)
4
3
2
1
*
H
Q
N
Ns
Donde:
N: revoluciones por minuto.
Q: Caudal a manejar
H: carga requerida
Ns Usos
Radial 40 - 80 Alta carga – Bajo caudal

7. 7
Semiradial 80 – 600 Carga y caudal medio
Axial 600 - 1800 Baja carga – Alta 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 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
3. Selección de la bomba a emplear.
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:
1. Caudal de flujo
2. Requerimientos de cabezal

8. 8
3. Requerimientos de mantenimiento, confiabilidad
4. Viscosidad a temperatura de bombeo y ambiente
5. 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.
Centrífuga Desplazamiento Positivo
Flujo
Radial
Flujo
Mixto
Flujo
Axial
Rotatoria Reciprocante
Carga Alta, hasta
600ft en una
etapa;
múltiples
etapas hasta
6000lb/plg2
Intermedia
hasta 200ft
Baja, hasta
60ft
Intermedia,
hasta
600lb/plg2
.
Los más alta
disponible hasta
100000Lb/plg2
.
Capacidad Baja, de 100 a
2000 gal/min.
Intermedia
hasta
16000gal/min
Alta, hasta
100000gal/min
Intermedia
hasta
500gal/min.
Intermedia, hasta
500gal/min.
Líquidos
Manejados
Limpios o
sucios.
Alto contenido
de sólidos
Abrasivo Hasta
viscosidades
altas, no
abrasivo.
Limpio, sin sólidos.
Los valores numéricos solo pretenden ser representativos, se pueden encontrar
excepciones.
3.1. Datos de los fabricantes de Bombas Centrífugas.
Un valor que ayuda a la selección del tipo de bomba a emplear es la Velocidad
Específica.
La Velocidad Específica es la velocidad en r.p.m. a la cual una bomba teórica
geométricamente similar a la bomba real operaría a su eficiencia óptima si se
proporcionara para suministrar 1 gal/min contra una carga total de 1pie.
La velocidad específica sirve como un índice conveniente del tipo de bomba real,
usando la capacidad y carga obtenidas en el punto de eficiencia máxima.
Se puede determinar la Ns a partir de
75
.
0
*
H
Q
n
Ns

9. 9
donde:
Ns = velocidad especifica, rpm
n = velocidad real de la bomba, rpm
H = carga total por etapa, pies
Q = capacidad de la bomba en gal/min a una velocidad n y una carga total z.
Z seria la sumatoria de las cargas de cada etapa en bombas multi-etapas.
En la figura tomada del libro Faoust de Operaciones Unitarias, muestra que el
intervalo normal de velocidades especificas de bombas de succión simple para
varios diseños de impulsor, está entre 500 y 15000.
Los impulsores que tienden a promover el flujo radial, opera a las velocidades
específicas mas 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 especificas mas altas entre 9000 y 15000r.p.m.
Ejemplo:
Se desea bombear un líquido con propiedades similares a las del agua, a una
velocidad de 300gal/min contra una carga de 70 pies ¿Qué tipo de bomba debe
usarse? recomendar tamaño.
Solución:

10. 10
Primeramente por la carga y el caudal se determina que tipo de bomba se debe
emplear, una centrífuga, una reciprocante o rotatoria.
Como se trabaja con velocidades altas (caudales) y baja carga se recomienda un
bomba centrífuga.
Para determinar el tipo de flujo e impulsor se requiere calcular el Ns, para eso se
asume un r.p.m de 1800, una velocidad razonable para este tipo de bombas.
Se aplica la ecuación y se obtiene Ns = 1288, la cual cae dentro del intervalo de
bombas de flujo mezclado.
CABEZAL
Cabezal total (H)
Anteriormente se le conocía como cabezal total dinámico y para un sistema en
particular (figura 1a), es igual al cabezal total de descarga (hd) menos el cabezal
total de succión (hs); o más el cabezal total de levantamiento (figura 1b).
Figura 1a
Cabezal
estático
total
Cabezal
estático
de descarga
Cabezal
estático
de succión
Cabezal
estático
total
Cabezal
estático
de descarga
Cabezal estático
de levantamiento
Cabezal
estático
de descarga

11. 11
Figura 1b
Se recomienda calcular los cabezales de succión y descarga por separado con la
finalidad de visualizar cualquier situación anormal o problemática, sobre todo en el
cabezal de succión.
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 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. Esta aseveración se puede demostrar
matemáticamente como sigue:
De la figura 1a:
hs =
P x 144
Z - h
1
1 L
Cabezal total de succión para una instalación existente
Aplicando Bernoulli entre los puntos 1 y 2
v
2g
+ Z +
P x 144
=
v
2g
+ Z +
P x 144
+ h
1
2
1
1 2
2
2
2
L
pero v1 = 0 ; Z2 = 0
P x 144
+ Z - h
v
2g
P x 144
1
1 L
2
2
2
hs = presión leída en el manómetro + cabezal de velocidad
Cabezal total de levantamiento.

12. 12
Existe cuando el nivel de líquido está situado debajo de la línea central de la
bomba (figura 1b) 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.
Esta aseveración se puede demostrar en términos matemáticos utilizando la figura
1b, como sigue:
Cabezal total de levantamiento = Z + h -
P x 144
1 L
1
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
v
2g
+ Z +
P x 144
=
v
2g
+ Z +
P x 144
+ h
1
2
1
1 2
2
2
2
L
pero v1 = 0 ; Z2 = 0 ; Z1 es negativo
- Z
P x 144
=
v
2g
P x 144
+ h
1
1 2
2
2
L
Z h
P x 144
= -
v
2g
P x 144
1 L
1 2
2
2
Cabezal total de levantamiento =
v
2g
-
P x 144
2
2
2
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

13. 13
3. La presión en la cámara de descarga (ejemplo: tanque cerrado)
4. Pérdidas por expansión súbita (como en la caja de agua de un
condensador), entre otros.
Para una instalación existente, el cabezal total de descarga será la lectura
correspondiente al manómetro de la brida de descarga convertida a pie de líquido,
en el punto de localización del manómetro más el cabezal de velocidad en pie de
líquido. La figura 2, muestra una representación gráfica, para el cálculo del cabezal
de descarga para seis configuraciones típicas. Para estos sistemas las presiones
son manométricas, he representa las pérdidas de salida en el punto B y hfd
representa las pérdidas por fricción desde A hasta B.
D
A
B
P
d
h = D+ h + h + P
d fd e d
I
D
A
B
h = D+ h + h
d fd e
II
D
A
B
h = D+ h + h
d fd e
III

14. 14
Figura 2
Configuraciones para el cálculo del cabezal total de descarga
CAPACIDAD.
La capacidad (Q) normalmente se expresa en galones por minuto (gpm). Como los
líquidos son esencialmente incompresibles, hay una relación directa entre la
capacidad en una tubería y la velocidad de flujo.
Esta relación es como sigue:
Q = A x V o V = Q / A
Donde A = la área de tubería o canalización en pies cuadrados.
V = la velocidad de flujo en pies por segundo.
POTENCIA Y EFICIENCIA
El trabajo realizado por una bomba es una función de la cabeza total y el peso del
líquido bombeado en un lapso de tiempo dado. La capacidad de la bomba en gpm y la
gravedad específica líquida normalmente se usa en las fórmulas en lugar del peso
real del líquido bombeado.
La bomba entró o caballo de fuerza del freno (el bhp) es el caballo de fuerza real
entregado al árbol de la bomba. Bombee rendimiento o el caballo de fuerza
hidráulico (whp) es el caballo de fuerza líquido entregado por la bomba. Estas dos
condiciones están definidas por las siguientes fórmulas.
D
D D
1
2
A
B
h = D+ h + h
d fd e
IV-a
D
D
1
A
B
h = D+ h + h
d fd e
IV-b
A
h = (-D)+ h + h
d fd e
D
B
V

15. 15
whp = Q x TDH x Sp. Gr. / 3960
bhp = Q x TDH x Sp. Gr. / (3960 x Pump Efficiency)
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 del freno o entró a una bomba es mayor que el caballo de
fuerza hidráulico o rendimiento debido a los siniestros pendiente mecánicos e
hidráulicos en la bomba. Por consiguiente la eficacia de la bomba es la proporción
de estos dos valores.
Pump Eff = whp / bhp = Q x TDH x Sp. Gr. / (3960 x bhp)
CABEZAL NETO DE SUCCIÓN POSITIVO.
Cabezal neto de succión positivo requerido (NPSHR)
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. Es una
característica individual de cada bomba y está determinada por la prueba del
suplidor. Es una función del diseño del impulsor, del cuerpo de la bomba y de la
velocidad de rotación empleada.
El Ingeniero debe ser muy cuidadoso, motivado a que este parámetro es función
del líquido que se bombea. 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 solo una parte de la corriente ebulle inicialmente. El requerimiento
real de NPSHR para hidrocarburos tiende a ser menos que para agua fría y menor

16. 16
que para agua a la misma temperatura. La experiencia ha demostrado que las
bombas se deben especificar en base a los valores del NPSHR probados con agua,
es decir, basado en datos del agua con gravedad específica de 1.00.
Los valores del NPSHR no deben exceder a los del NPSHD, 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:
NPSHR =
N x (GPM)
S
1/2 4 3
/
Si solo se cambia el diámetro de impulsor se puede utilizar la curva original de
NPSHR - vs - Q para calcular el nuevo del NPSHR.
Si la curva de NPSHR vs Capacidad, suministrada por el fabricante no contempla
rangos de alto y/o bajos flujos como sucede en situaciones anormales de operación,
éste se puede obtener utilizando la ley del cuadrado de los flujos.
CABEZAL NETO DE SUCCIÓN POSITIVO DISPONIBLE NPSHD
Cavitación, cuando una bomba centrífuga está operando a una capacidad elevada,
se pueden desarrollar bajas presiones en el ojo del impulsor. Cuando esta presión
cae por debajo de la presión de vapor del líquido, se puede presentar una
vaporización.
Las burbujas formadas se mueven hacia la región de alta presión y se rompen. La
ruptura de la burbuja puede ocurrir tan rápido que el líquido golpeará el aspa con
una fuerza extrema y es capaz de desprender pequeñas partes del impulsor, crear
ruido y vibración.
Esto se debe, porque a medida que disminuye la presión de un fluido, la
temperatura a la cual se forman las burbujas de vapor también disminuye. Esta
formación y ruptura de burbujas de vapor se conoce como cavitación.
La cavitación se puede reducir o evitar disminuyendo la velocidad de bombeo, es
decir el sistema de succión de la bomba debe ser capaz de permitir a la entrada de
la bomba un flujo parejo de líquido a una presión suficientemente alta para evitar
la formación de burbujas del fluido. Esto se logra proporcionando una cabeza de
succión positiva neta (N.P.S.H.) La N.P.S.H. se define como la diferencia entre la
carga estática en la entrada de succión y la carga correspondiente a la presión de
vapor del líquido en la entrada de la bomba.
De este se encuentran dos tipos el disponible y el requerido. Los fabricantes de las
bombas proporcionan datos acerca de NPSHR para una operación satisfactoria. El
NPSHD es el proporcionado por el sistema de succión de la bomba, depende de la
naturaleza del fluido que se esté bombeando, la tubería de succión, la ubicación del
depósito del fluido y la presión aplicada al fluido en el depósito.

17. 17
Al momento de seleccionar una bomba se debe revisar que el NPSHD > NPSHR
A la capacidad de diseño, el margen entre el NPSHR y el NPSHD, debe ser no
menos de 3 pies.
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. El NPSHD se puede calcular aplicado la
siguiente ecuación:
vp
f
s
sp
D h
h
h
h
NPSH ,
Donde:
hsp = Cabeza de presión estática (absoluta) aplicada al fluido, en m o ft del
líquido.
hs = Diferencia de elevación desde en el depósito hacia la entrada de la bomba,
en m o ft del líquido.
Si el eje de la bomba está debajo del depósito, hs es positiva.
Si el eje de la bomba esta arriba del depósito, hs es negativa.
hf = Pérdidas por friccionen la tubería de succión, en m o ft de líquido.
hvp = Presión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo, en m o ft del
líquido.
Ejemplos de Cálculo de NPSHD en varios sistemas:
Ejemplo N°1: Cuando el eje de la bomba está arriba del depósito.
Para este caso NPSHD = vp
f
s
sp
D h
h
h
h
NPSH ,
El hs es negativo, porque es un cabezal de levantamiento. hs = -10ft.
O
ftH
ft
in
ft
Lbf
in
Lbf
ft
Lbf
Psia
P
h
F
O
H
abs
sp 2
2
2
3
2
3
68
96
.
33
1
144
31
.
62
7
.
14
31
.
62
7
.
14
2
O
ftH
ft
in
ft
Lbf
in
Lbf
ft
Lbf
Psia
Pv
h
F
O
H
F
O
H
vp 2
2
2
3
2
3
68
68
783
.
0
1
144
31
.
62
339
.
0
31
.
62
339
.
0
2
2
68 ºF
Agua
10 ft
Presión
atmosférica
Pv del agua a 68°F = 0.339 psia
P. barométrica = 14.7 psia
hf = 2.54ft

18. 18
ft
ft
ft
ft
ft
NPSHD 637
.
20
783
.
0
54
.
2
10
96
.
33
Ejemplo N°2: Cuando el eje de la bomba está abajo del depósito.
Para este caso NPSHD = vp
f
s
sp
D h
h
h
h
NPSH ,
El hs es positivo, hs = 10ft.
O
ftH
ft
in
ft
Lbf
in
Lbf
ft
Lbf
Psia
P
h
F
O
H
abs
sp 2
2
2
3
2
3
68
96
.
33
1
144
31
.
62
7
.
14
31
.
62
7
.
14
2
O
ftH
ft
in
ft
Lbf
in
Lbf
ft
Lbf
Psia
Pv
h
F
O
H
F
O
H
vp 2
2
2
3
2
3
68
68
783
.
0
1
144
31
.
62
339
.
0
31
.
62
339
.
0
2
2
ft
ft
ft
ft
ft
NPSHD 637
.
40
783
.
0
54
.
2
10
96
.
33
Ejemplo N°3: Cuando el eje de la bomba está abajo del depósito y la presión en el
depósito es diferente de la atmosférica.
hf =4ft
Presión atmosférica
68°F
ºF
Agua
10
ft
ft
5Psig
80 ºF
Agua
10 ft

19. 19
Para este caso NPSHD = vp
f
s
sp
D h
h
h
h
NPSH ,
El hs es positivo. hs = 10ft.
O
ftH
ft
in
ft
Lbf
in
Lbf
ft
Lbf
Psia
P
h
F
O
H
abs
sp 2
2
2
3
2
3
80
6
.
45
1
144
2
.
62
)
5
7
.
14
(
2
.
62
)
5
7
.
14
(
2
O
ftH
ft
in
ft
Lbf
in
Lbf
ft
Lbf
Psia
Pv
h
F
O
H
F
O
H
vp 2
2
2
3
2
3
880
80
16
.
1
1
144
2
.
62
5
.
0
2
.
62
5
.
0
2
2
ft
ft
ft
ft
ft
NPSHD 44
.
50
16
.
1
4
10
6
.
45
Para evitar la transformación se puede aplicar la siguiente formula:
f
s
sp
D h
h
gr
sp
Pv
h
x
NPSH
.
31
.
2
donde:
hsp = Cabeza de presión estática (absoluta) aplicada al fluido, en psia.
hs = Diferencia de elevación desde en el depósito hacia la entrada de la bomba, en
ft del líquido.
Si el eje de la bomba está debajo del depósito, hs es positiva.
Si el eje de la bomba esta arriba del depósito, hs es negativa.
hf = Pérdidas por friccionen la tubería de succión, en ft de líquido.
hvp = Presión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo, psia.
Ejemplo N°4: Cuando el eje de la bomba está abajo del depósito y la presión en el
depósito es diferente de la atmosférica.Trabajando con un fluido diferente al agua.
hf=2ft
Aplicando la ecuación: f
s
sp
D h
h
gr
sp
Pv
h
x
NPSH
.
31
.
2
n-butano a 100°F
37.5Psig
10 ft
Sp.gr.=0.56
Pv=52.2psia

20. 20
ft
x
NPSHD 8
2
10
0
2
10
56
.
0
2
.
52
7
.
14
5
.
37
31
.
2
Este ejemplo representa un sistema en donde el fluido es bombeado en su punto de
ebullición.
4.- LEYES DE AFINIDAD.
Generalidades.
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 impulsor hasta un cierto diámetro, dependiendo de las
características del diseño de éste. Estas leyes, proporcionan una precisión
razonable cuando la velocidad de rotación se aumenta o disminuye en un orden
del 20% con respecto a la velocidad de diseño de la bomba, o cuando la
disminución del diámetro del impulsor está en este orden.
Las curvas características de las bombas específicamente, las de cabezal vs
capacidad y la BHP vs capacidad se pueden alterar para nuevos requerimientos de
funcionamiento cambiando la velocidad periférica del impulsor. Esta velocidad se
puede variar:
1. Cambiando de la velocidad de rotación:
a) Con un motor de turbina, cambiando el ajuste del regulador de
velocidad, dentro de los límites permisibles de velocidad de la bomba.
b) Mediante un motor de velocidad variable.
c) Con un motor de velocidad constante, agregando o cambiando el
engranaje entre el motor y la bomba.
2. 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.
Las expresiones matemáticas para estas leyes son:
a) Cuando la velocidad varía:
Q
Q
=
N
N
2
1
2
1

21. 21
Dos de éstas ecuaciones se deben cumplir
simultáneamente
H
H
=
N
N
2
1
2
1
2
BHP
BHP
=
N
N
2
1
2
1
3
Donde:
La condición 1 es la de diseño (conocida)
La condición 2 es la del cambio
b) Cuando el diámetro del impulsor cambia:
Q
Q
=
D
D
2
1
2
1
Dos de éstas ecuaciones se deben cumplir
simultáneamente
H
H
=
D
D
2
1
2
1
2
BHP
BHP
=
D
D
2
1
2
1
3
5.- CURVAS CARACTERÍSTICAS.
Generalidades.
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 estas variables, se presenta en la
figura 5 y 6 se conoce comúnmente como curvas características de la bomba.

22. 22
Las curvas también se pueden presentar por separado o involucrar otra variable
importante, por ejemplo: la velocidad de operación en RPM cuando la bomba sea
accionada por un motor de velocidad variable o cuando, las condiciones de succión
sean críticas, el cabezal neto de succión requerido NPSHR-vs-caudal volumétrico.
En la figura 5, se reproducen las curvas características de una bomba existente,
proporcionadas por el fabricante.
Figura 5
Curvas características de una bomba proporcionada por el fabricante
300 400 500 600 700 800
0
0
10
300
400
500
600
Cabezal
total
en
pie
700
800
20
30
40
50
60
70
80
90
EFF %
0
10
20
NPSH - PIE
NPSH A IMPELER
CABEZAL
CABEZAL A MAXIMO D
CABEZAL A MIN. D
50
100
150
B.H.P.
B.H.P. 0.51 SP. GR
FLUOR / LAGOVEN PUMP ENG. DEPT. 3X4X14 CVA
D IMP 13.33” PAT. DEL IMP. 313 CAP-1 3560 RPM
MAX. D. 14”
MIN. D. 11”
G.P. M
CERTIFIED TEST PERFONMANCE
BINGHAH-WILAMENTE CO.
SHREVEPORT. LA
EFF %
200
100
0

23. 23
Figura 6
Curvas características en porcentaje
180
160
140
120
100
80
80
90
70
60
50
40
30
20
10
60
40
20
0 0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Punto de máxima
eficiencia
Capacidad x 100 GPM
P - Q
- Q
H - Q
cabezal
total
en
pie
B.H.P.
-
P.
%
de
eficiencia
-
180
160
140
120
CABEZAL
100
80
60
40
20
0 10 30 50 70 90 110 130
%
del
nominal
E
F
I
C
I
E
N
C
I
A
K W
CNSP
(NPSH)
Capacidad, % de PME

24. 24
Variables que influyen en la curva cabezal-capacidad del sistema.
Una bomba operando en un sistema debe desarrollar un cabezal total que es
función de:
1. El cabezal estático entre la toma del líquido y el punto de descarga.
2. El diferencial de presión (si existe) entre el líquido en la toma y en el
punto de descarga.
3. Las pérdidas totales por fricción en el sistema, incluyendo entradas y
salidas.
4. El diferencial en el cabezal de velocidad entre la descarga de la bomba y
la succión de la misma.
Los puntos 1 y 2 no dependen de la cantidad de flujo bombeado y
generalmente, se le considera como un solo término denominado cabezal estático
total. Los puntos restantes, dependen de la cantidad de flujo bombeado y se les
considera como un solo término, denominado pérdidas totales por fricción.
Puntos de operación de la bomba.
Si la suma, del cabezal estático total más las pérdidas totales por fricción, para
una serie de capacidades de flujo asumidas se grafica contra el flujo, la curva
resultante, es la curva del sistema. Para determinar la capacidad de una o un
grupo de bombas en un sistema, se sobreponen las curvas características de la
bomba, sobre la del sistema y la intercepción indicará el flujo a través del
sistema. En la figura se representa lo anteriormente expuesto.
Curvas H vs Q y del sistema superpuesta Variación de la capacidad con la velocidad
Curva de potencia vs capacidad
Este tipo de curvas también se clasifican de acuerdo a la forma de su pendiente.
En la figura, se presenta el caso donde el BHP aumenta a medida que la
capacidad de bombeo se incrementa hasta el punto de máxima eficiencia. En
este punto, comienza a decrecer a medida que la capacidad aumenta. A este tipo
de curva se le conoce comúnmente como curva “segura”, es decir, una bomba con
este tipo de comportamiento no sobrecargará al motor cuando el flujo, por
alguna razón, aumente más allá del punto de máxima eficiencia.Si la curva de
N = 100%
N = 90%
N = 80% Pérdidas
por fricción
Presión
estática
Capacidad
Cabezal
Q3 Q2 Q1
H3
H2
H1
Curva del sistema
Curva H vs Q
Capacidad
Cabezal

25. 25
potencia vs capacidad, muestra siempre un incremento sostenido a medida que la
capacidad aumenta se dice, que la bomba presenta una curva que
puede sobrecargar al motor cuando la capacidad de bombeo exceda en algún
valor a la capacidad correspondiente al punto de máxima eficiencia. Ver figura
Figura
Curva característica de una bomba que no sobrecarga el motor
Es importante puntualizar, que la pendiente de la curva potencia vs capacidad
varía con la velocidad específica de la bomba, con la posibilidad de encontrar
casos donde la potencia al cierre (Shut-Off) es pequeña, intermedia, muy alta, o
un valor intermedio entre estos casos. La selección de la bomba depende del
rango de condiciones de operación esperado y esto determina el rango en los
requerimientos de potencia y el tamaño del motor que se debe especificar, para
la demanda de potencia requerida.
140
120
100
80
90
60
70
40
50
20
10
30
0 0
20
40
60
80
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
E
f
i
c
i
e
n
c
i
a
Cabezal
Cabezal
total
en
pie
%
Eficiencia
Capacidad x 1.000 G.P.M.
BHP
B.H.P.
140
120
100
40
40
50
60
70
80
90
20
20
10
10
30
30
0
0 0
20
40
60
80
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
E
f
i
c
i
e
n
c
i
a
Cabezal
Cabezal
total
en
pie
B.H.P.
%
Eficiencia
Capacidad x 1.000 G.P.M.
BHP
8
0
6
0
4
0
2
0
1
0

26. 26
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.
Estos dos factores se incrementan al aumentar la viscosidad.Se recomienda no
especificar bombas centrífugas, en los casos donde la viscosidad llegue a niveles de 3
000 SSU. La viscosidad del agua es de 32 SSU.
En realidad, los límites dependen del análisis económico al seleccionar la bomba. Pero,
como una regla general, la literatura abierta cita como límite superior 2 000 SSU para
especificar bombas centrífugas. La figura, muestra el desempeño de una bomba centrífuga
con líquidos de diferentes viscosidades.
0
30
40
50
180
160
100
120
140
80
80
70
60
50
40
30
20
10
0
60
20
10
100 200 300 400 500 600
32 SSU
Potencia
Potencia
B.H.P.
(sp.gr
=
1.0)
32
SSU
Eficiencia
%
Capacidad, G.P.M.
Cabezal
total
en
pie
Cabezal
100
SSU
400
SSU
1.000
SSU
2.000
SSU
4.000
SSU
100 SSU
400 SSU
1.000 SSU
2.000 SSU
4.000 SSU
2.000 SSU
4.000 SSU
1.000 SSU
400 SSU
100 SSU
32 SSU
E
f
i
c
i
e
n
c
i
a

27. 27
. SISTEMAS DE BOMBEO.
Es la integración de los sistemas de bombas, sistemas de tuberias y el sistema de altura
estática o diferencia de cota.
Sistema de Bombas.
Esta referido a la configuración en el diseño y disposición de unidades de bombeo. Pueden
ser: Bombas en paralelo, Bombas en serie y Bombas en Serie-Paralelo.
Bombas en Paralelo.
Se emplean cuando se requiere manejar caudal. Se trabajan con las curvas que da el
fabricante.
;
1
n
i
i
T Q
Q donde n es el número de bombas en paralelo.
Se pueden encontrar dos casos:
Caso I: cuando las bombas son iguales
Caso II: cuando las bombas son diferentes.
QT=Q1+Q2
1 FUNCIONAMIENTO EN PARALELO DE LAS BOMBAS.
Si el caudal de una sola bomba no fuese suficiente, puede aumentarse el caudal
conectando varias bombas en paralelo. (Ver figura 19). Sin embargo, no basta multiplicar
el caudal de una bomba por el número de ellas, sino que hay que proceder del modo
siguiente: si trabaja solamente la bomba 1, se tiene el punto de funcionamiento B1, si
trabaja la bomba 2 solamente, el punto de funcionamiento es el B2.

28. 28
IMPULSORES DIFERENTES
Para calcular el punto de funcionamiento del conjunto B es necesario construir primero una
curva Q-H común. La curva característica común se obtiene por adición de los caudales de
cada una de las bombas. Para ello se toman primero sobre el eje de ordenadas varios
valores, elegidos arbitrariamente, de alturas de elevación y se llevan estas alturas, por
ejemplo H1/H2/H3, a las curvas de las bombas 1 y 2. En los puntos de intersección de las
alturas H1, H2, H3, con la curva de la bomba 1 se obtienen los caudales correspondientes Q1,
Q2, Q3. Estos caudales se suman ahora simplemente a los caudales obtenidos con la curva
de la bomba 2 en los puntos de intersección con las alturas H1, H2, H3. Los puntos C, D, E
así obtenidos se unen entre sí para formar la curva característica común de las bombas 1 y
2.
El punto de intersección de la curva característica de la instalación con la nueva curva
característica es el punto de funcionamiento B de las bombas funcionando en paralelo. La
curva característica común comienza en A porque por encima de A la bomba 1 aún no
produce elevación. La figura aclara el cálculo de la curva característica común de dos
bombas conectadas en paralelo cuando tienen iguales curvas Q-H.
Se aprecia claramente que el caudal conjunto que se consigue en el punto de funcionamiento
B es menor que la suma de los caudales que se obtendrían con cada una de las bombas por sí
solas en el punto B1.
IMPULSORES IGUALES

29. 29
Bombas en Serie.
Se utilizan para obtener una mayor carga de bombeo, de acuerdo a las necesidades.
;
1
n
i
i
T H
H donde n es el número de bombas en serie.
Se pueden encontrar dos casos:
Caso I: cuando las bombas son iguales
Caso II: cuando las bombas son diferentes.
QT=Q1=Q2
HT=H1+H2+H3
Se efectúa la conexión de varias bombas, una a continuación de la otra (conexión en serie)
cuando no basta una sola bomba centrífuga para vencer la altura de elevación deseada. En
el funcionamiento en serie se suman las alturas de elevación de cada una de las bombas
para el mismo caudal elevado.). IMPULSORES DIFERENTES
Para determinar el punto de funcionamiento B para la elevación común, hay que determinar
primero la línea Q-H del conjunto. Esta nueva curva se obtiene sumando las alturas de
elevación de cada una de las bombas para un mismo caudal. La altura de elevación H1 de la

30. 30
bomba 1 para el caudal Q1 se transporta sobre la curva de la bomba 2, y lo mismo se hace
con H2, H3, etc.
Los puntos A, C, D, así obtenidos se unen para formar la curva característica común de las
bombas 1 y 2. El punto de intersección de la curva característica de la instalación con la
nueva línea Q-H es el punto de funcionamiento B de las bombas centrífugas conectadas en
serie
IMPULSORES IGUALES
Bombas en Serie-Paralelo.
Arreglo que se sigue en pozos.
Se pueden encontrar dos casos:
Caso I: cuando las bombas son iguales
Caso II: cuando las bombas son diferentes.
Ejemplo de suma de bombas en serie-paralelo. Iguales y diferentes.
IMPULSORES IGUALES:
IMPULSORES DIFERENTES:

31. 31
Sistema de Tuberias.
Esta referido a la pérdida de carga por fricción la cual debe ser suplida por la bomba, en
los sistemas de bombeo.
Las pérdidas por fricción generalmente se representan como una función cuadrática de la
velocidad del flujo.
g
V
D
L
f
hf 2
*
* 2
, esto para tramos rectos de tuberias. Tambien hay que incluir la
longitud equivalente de los accesorios en el tramo.
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.
Al igual que en las bombas existen arreglos de tuberias en: serie, paralelo y serie-paralelo.
Tuberias en Paralelo.
Cuando dos o más lineas convergen en una, o se ramifican en dos o más.
Ejemplo de comportamiento de tuberias en paralelo.
Tramo 12 paralelo con 32 Tramo 12 paralelo con 13
RECOLECTOR DISTRIBUIDOR
Q
H
hf
1
3
2
1
2
3

32. 32
Tuberias en Serie.
Cuando una línea cambia de diámetro o se une con la resultante de un tramo en serie.
Ejemplo de comportamiento de tuberias en serie.
1 2 3
1 y 2 en serie con 3.
Q1=Q2=Q3
Tuberias Serie-Paralelo.
Es el resultante de un tramo de tuberias cuando esta conformado por lineas que estan en
serie y en paralelo.
Ejemplo de comportamiento de tuberias en serie-paralelo.
Tramo 12 paralelo con 32
Tramo 123 en serie con 4
1
3
2
4

33. 33
SISTEMA DE BOMBEO ES LA INTEGRACION DE LOS SISTEMAS DE
BOMBAS, TUBERIAS Y UN NUEVO SISTEMA QUE ES LA ALTURA
ESTATICA (DIFERENCIA DE COTA)
Caso 1 cuando el nivel de succión está por debajo del nivel de descarga
he: altura estática total O DINAMICA TOTAL DEL SISTEMA.
he= hd + hs
CURVA:
Primero se indica la cota en el eje de carga hs a partir de esa cota se dibuja la curva de
pérdida de carga.
El punto de funcionamiento (p) está definido por la intersección del sistema de carga de la
tubería y el sistema de bombas.
Caso 2 cuando el nivel de succión está por encima del nivel de descarga
Cabezal
estático
total
Cabezal
estático
de descarga
Cabezal estático
de levantamiento
Cabezal
estático
de
DESCAR
GA
SUCCION
Ndescarg
a

34. 34
he: altura estática total
he= hd - hs
Como se puede observar la curva hf1-2 corta el eje Q el cual representa el caudal máximo
por gravedad si se requiere caudales mayores a Q es necesario la instalación de una bomba
de tal forma que el punto de funcionamiento (p) es donde se interceptan las dos curvas.
Caso 3 cuando el nivel de succión está al mismo nivel de la descarga
He= hd
Cabezal
estático
total
Cabezal
estático
de descarga
Cabezal
estático
de succión
Cabezal
estático
total
Cabezal
estático
de descarga
Cabezal
estático
de succión
Cabezal
estático
total
Cabezal
estático
de descarga
Cabezal
estático
de succión
Cabezal
estático
total
Cabezal
estático
de descarga
Cabezal
estático
de succión
Cabezal
estático
total
Cabezal
estático
de descarga
Cabezal
estático
de succión