Conceptos basicos bombas centrifugas hidrostal

CONCEPTOS BASICOS
BOMBAS
CENTRIFUGAS

BOMBA:
• Máquina para desplazar líquidos.
• Le da al fluido la energía necesaria para
su desplazamiento a través del sistema.
CONCEPTOS BASICOS

PARTES PRINCIPALES DE UNA BOMBA:
CONCEPTOS BASICOS
RODAMIENTOS
IMPULSOR, IMPELENTE O RODETE
EJE
CARCASA,
CAJA O
VOLUTA
SOPORTE DE ROD.
SISTEMA DE SELLADO

TIPOS DE IMPULSOR:
CONCEPTOS BASICOS
IMPULSOR ABIERTO IMPULSOR SEMI ABIERTO IMPULSOR CERRADO

CAUDAL:
•Es el volumen de líquido desplazado por
la bomba en una unidad de tiempo.
•Se expresa generalmente en litros por
segundo (l/s), metros cúbicos por hora
(m³/h), galones por minuto (gpm), etc.
CONCEPTOS BASICOS

ALTURA DE LA BOMBA (H):
•Es la energía neta transmitida al fluido
•Se representa como la altura de una
columna de líquido a elevar.
•Se expresa normalmente en metros del
líquido bombeado.
CONCEPTOS BASICOS

CONVERSION DE UNIDADES (CAUDAL):
1 l/s = 3.6 m³/h
1 m³/h = 4.4 gpm
1 l/s = 15,85 gpm
CONVERSION DE UNIDADES (PRESION):
1 bar = 10,3 m
1 bar = 14,7 psi
1 psi = 0,7 m
1 m = 3” Hg
CONCEPTOS BASICOS

GRAVEDAD ESPECIFICA (S):
•Es la relación entre la masa del líquido
bombeado (a la temperatura de bombeo) y
la masa de un volumen idéntico de agua a
15.6 °C. (Relación de densidades)
• Se considera S=1 para el bombeo de agua.
CONCEPTOS BASICOS

EFICIENCIA DE LA BOMBA (h):
• Representa la capacidad de la máquina de transformar
un tipo de energía en otro.
• Es la relación entre energía entregada al fluido y la
energía entregada a la bomba.
• Se expresa en porcentaje.
Potencia hidráulica
Potencia al eje de la bomba
CONCEPTOS BASICOS
h=

PERDIDAS DE ENERGIA EN BOMBA CENTRIFUGAS:
CONCEPTOS BASICOS
Recirculación
(volumétrica)
Pérdidas en la
entrada del
impulsor
(Hidráulica)
Pérdidas por fricción
(hidráulica)
Fricción del
Impulsor
(Mecánica)
Pérdidas por Fricción
(mecánica)
Filtraciones en la
Prensaestopa
(Volumétrica)

EFICIENCIA DE LA BOMBA (h):
h = h mecánica x h hidráulica x h volumétrica
CONCEPTOS BASICOS

POTENCIA ABSORBIDA
Potencia absorbida por la bomba en su punto de
trabajo.
Pabs = Q x H x S P: Potencia ( HP )
75 x h Q: Caudal ( l/s )
H: Altura ( m )
S : Gravedad específica
h: Eficiencia ( % )
CONCEPTOS BASICOS

ALTURA DINAMICA TOTAL (ADT o HDT)
ADT = Hd + Hs + hf d + hf s + Padic.
Hd = Altura estática de descarga. (+) si la descarga está por encima del
eje de la bomba y (-) si está por debajo
Hs = Altura estática de succión. (-) si la succión está por encima del eje
de la bomba y (+) si está por debajo
hf d = pérdidas por fricción en la descarga
hf s = pérdidas por fricción en la succión
Padic = cualquier presión adicional que deba vencerse dentro del
sistema. Ejm : Lavador de gases, centrífugas, filtros, intercambiador de
calor.
CONCEPTOS BASICOS

ALTURA DINAMICA TOTAL (ADT o HDT)
ADT = Hd + Hs + hf d + hf s + Padic.
En el cálculo del ADT cualquier valor a favor de la bomba se
considerará con signo negativo y cualquier valor en contra,
con signo positivo.
Para efectos prácticos:
Pmanómetro = Hd + hfd + Padic.
Pvacuómetro = - (Hs + hf s)
 ADT = Pmanómetro - Pvacuómetro
CONCEPTOS BASICOS

CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS:
•Se define como curva H-Q
•La Altura ( H ), la Eficiencia (h), el NPSH
requerido (NPSHr) y la Potencia Absorbida
(P) están en función del Caudal (Q) .
•Estas curvas se obtienen ensayando la
bomba en el Pozo de Pruebas.
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

CURVA DE UNA BOMBA:
149
141
125
110
50
55
60
65
70.5
67
69
70
70
69
67%65605550
Ø149
Ø141
Ø125
Ø110
N
(HP)
15
10
5
2
50-125
n = 3480 RPM
30
20
10
0
(m)
NPSH
(ft)
10
8
6
4
2
(m)
H
(ft)
H
Q ( l / s )
Q ( U.S.gal / min)
50
160
140
120
100
80
60
40
3002001000
40
30
20
10
2520151050
Eficiencia
Velocidad
Modelo
Curvas de
Potencia
Diámetro
impulsor
Curva de NPSH
(Diám.Máx.)

CURVA DEL SISTEMA:
Un «Sistema» es el conjunto de tuberías y accesorios que
forman parte de la instalación de una bomba centrífuga.
Cuando queremos seleccionar una bomba centrífuga
debemos calcular la «resistencia» al flujo del líquido que
ofrece el “sistema”. La bomba debe suministrar la energía
necesaria para vencer esta resistencia más la altura estática
total . La altura estática total es una magnitud que
generalmente permanece constante para diferentes caudales
mientras que la resistencia de las tuberías y accesorios varían
con el caudal.

CURVA DEL SISTEMA:
De lo anterior se deduce que “técnicamente
hablando” las bombas proporcionan caudal y no
presión ,ya que ésta dependerá siempre de la curva
del sistema. La bomba suministrará siempre la
presión que el sistema le pida para un caudal
determinado
CURVA DEL SISTEMA

CALCULO DE LA CURVA DEL SISTEMA
1. El caudal requerido se dividirá por 3 (el resultado se redondea al
valor superior). Este valor será el intervalo. Se toman cinco puntos.
P.e : si el caudal es 15 lps  Intervalo= 15/3 = 5. Los
puntos para tabular serán: 5, 10, 15, 20 y 25 lps
2. Con estos valores se calcula las pérdidas para el sistema dado. Estos
valores se tabulan con su caudal respectivo.
3. Se ubica una “Curva de Operación” adecuada para los puntos
tabulados. Sobre esta curva se ubica en primer lugar la Altura
Estática Total (Hest total) sobre el Eje Y (H). Luego se ubica los
puntos tabulados. Se unen los puntos comenzando por Hest total y
se construye la “Curva del Sistema” .
4. Esta “Curva del Sistema” corta a la “Curva de Operación” de la
bomba. Este punto de intersección será el PUNTO DE OPERACION
del equipo.
CURVA DEL SISTEMA

CURVA DEL SISTEMA-PUNTO DE OPERACION:
(m)
H
Q ( l / s )
50
40
30
20
10
2520151050
0
He
Hf
CURVA DE LA BOMBA
CURVA DEL SISTEMA
PUNTO DE
OPERACION
ADT
CURVA DEL SISTEMA

PÉRDIDAS EN TUBERÍAS Y
ACCESORIOS

CALCULO DE PERDIDAS EN TUBERIAS:
FORMULA DE HAZEN - WILLIAMS
hF = 1760 x L ( Q / C )^1.43
D^4.87
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
hF : Pérdidas (m)
L : Longitud de la tubería (m)
Q : Caudal (lps)
C : Coeficiente de Hazen Williams
D : Diámetro de la tubería (pulg.)

CALCULO DE PERDIDAS EN ACCESORIOS:
METODO DEL “K”
Re
v d

hf k
v
2
2g

k = Factor de fricción (depende del tipo
de válvula o accesorio ).
v = Velocidad media (Q/area) (m/seg).
g = Aceleración de la gravedad (9.8
m2/seg).
El valor de v2/2g o el valor de v se encuentran en las
tablas de pérdidas

METODO DEL “K”
Fitting K Fitting K
Valves: Elbows:
Globe, fully open 10 Regular 90°, flanged 0.3
Angle, fully open 2 Regular 90°, threaded 1.5
Gate, fully open 0.15 Long radius 90°, flanged 0.2
Gate 1/4 closed 0.26 Long radius 90°, threaded 0.7
Gate, 1/2 closed 2.1 Long radius 45°, threaded 0.2
Gate, 3/4 closed 17 Regular 45°, threaded 0.4
Swing check, forward flow 2
Swing check, backward flow infinity Tees:
Line flow, flanged 0.2
180° return bends: Line flow, threaded 0.9
Flanged 0.2 Branch flow, flanged 1
Threaded 1.5 Branch flow, threaded 2

METODO DE LA “LONGITUD EQUIVALENTE”
Todo accesorio puede ser reemplazado por un valor de
longitud de tubería equivalente. Este valor representa la
longitud de tubería que generaría la misma pérdida que el
accesorio en cuestión al pasar un caudal determinado.
Por ejemplo:
01 Codo de 90° de 4” equivale a 10.10 m de tubería de 4”
01 Válvula Mariposa de 12” equivale a 34.80 m de tubería de
12”

LEYES DE AFINIDAD:
Relaciones que permiten predecir el rendimiento de una
bomba a distintas velocidades. Se tiene:
1. El caudal (Q) varía directamente con relación de
velocidades.
2. La altura (H) varía en razón directa al cuadrado de la
relación de velocidades.
3. La potencia absorbida (P) varía en razón directa al
cubo de la relación de velocidades .
LEYES DE AFINIDAD

LEYES DE AFINIDAD:
• Q2 = Q1(n2/n1)
• H2 = H1(n2/n1)²
• P2 = P1(n2/n1)³
n2, n1 : Velocidades (rpm)
LEYES DE AFINIDAD

LEYES DE AFINIDAD:
Para el caso de bombas con impulsor cerrado (en donde el
diámetro se puede rebajar), se cumple que:
• n2/n1 = d2/d1
• Q2 = Q1(d2/d1)
• H2 = H1(d2/d1)²
• P2 = P1(d2/d1)³
d2, d1 : diámetros de impulsor (mm)
n2,n1 : velocidades (rpm)
LEYES DE AFINIDAD

SUCCIÓN DE LA BOMBA,
CAVITACIÓN Y NPSH

1600
NIVEL SUPERIOR
NIVEL INFERIOR
625
Ø20"
39001000
1400
4200
6500
Ø8"
2 TN
B BBOMBA 14"x20"
HIDROSTAL
Ø24"
CODO 20" A 24"
SUCCION DE LA BOMBA CAVITACION Y NPSH

NIVEL SUPERIOR
NIVEL INFERIOR
Ø20"
1400
1600
4200
Ø24"
Ø8"
3050
14003900
B B
CODO 20" A 24"

CAVITACION:
• Fenómeno que ocurre cuando la presión absoluta dentro del
impulsor se reduce hasta alcanzar la presión de vapor del líquido
bombeado y se forman burbujas de vapor. El líquido comienza a
“hervir”.
•Estas burbujas implosionan al aumentar la presión dentro de la
bomba originando erosión del metal, especialmente en el
impulsor.
•Se manifiesta como ruido, vibración, reducción del caudal y
presión .
•Originan deterioro prematuro de sellos mecánicos, rodamientos,
retenes, etc.

CAVITACIÓN

CAVITACIÓN
Ruido
Vibración
Reducción del caudal
Reducción de la presión de descarga.

NPSH (Net Positive Suction Head)
• Carga neta positiva de succión.
• Es la caída interna de presión que sufre un
fluido cuando ingresa al interior de una
bomba centrífuga.

NPSH requerido
•Energía mínima (presión) requerida en la succión
de la bomba para permitir un funcionamiento libre
de cavitación. Se expresa en metros de columna del
líquido bombeado.
•Es proporcionado por el fabricante.

CASOS ESPECIALES
a) NPSH requerido con impulsor recortado
• Aplica para impulsores cerrados que se pueden
recortar
• Usar Ley de Afinidad para diámetro máximo y
diámetro recortado y hallar nuevas condiciones de
operación.
• Con estas nuevas condiciones se calcula NPSH para el
diámetro recortado

NPSHrequerido:
Para calcular, por
ejemplo, el NPSH
requerido para Q= 10
lps y ADT = 20 m, es
decir el diámetro de
110 mm, se procederá
como se indica en el
gráfico.
SUCCION DE LA BOMBA
149
141
125
110
50
55
60
65
70.5
67
69
70
70
69
67%65605550
Ø149
Ø141
Ø125
Ø110
N
(HP)
15
10
5
2
50-125
n = 3480 RPM
30
20
10
0
(m)
NPSH
(ft)
10
8
6
4
2
(m)
H
(ft)
H
Q ( l / s )
Q ( U.S.gal / min)
50
160
140
120
100
80
60
40
3002001000
40
30
20
10
2520151050
0

b) NPSH requerido con cambio de velocidad
• Se aplica la siguiente fórmula:
NPSH 1 = NPSH 0 *
𝒏 𝟏
𝒏 𝒐
0,75
Donde:
NPSH 1 : NPSH buscado
NPSH 0 : NPSH conocido
n1 : velocidad final
no : velocidad inicial

NPSH disponible
• Energía disponible sobre la presión de vapor del líquido en
la succión de la bomba. Se expresa en metros de columna
del líquido bombeado
• Depende del sistema
Factores que influyen:
1. Tipo de líquido
2. Temperatura del líquido
3. Altura sobre el nivel del mar (Presión atmosférica)
4. Altura de succión
5. Pérdidas en la succión

NPSHdisponible
NPSHd = (P+Patm- Pv) + Hs – Hfs
g.e.
NPSHd : NPSH disponible (m)
Pa : Presión absoluta en el recipiente de
succión (m). Si succiona de la
atmósfera entonces Pa = 0
Patm : Presión atmosférica (m).
Pv : Presión de vapor absoluta del
líquido en psi (m) a la
temperatura de bombeo
g.e. : Gravedad específica del líquido
a la temperatura de bombeo
Hs : Altura de succión ( + ó - ) (m)
hfs : Pérdidas por fricción en la tubería
de succión (m)
Presión atmosférica = 10.33 m / 33.90 pies / 1 atm / 14.7 psi

PARA QUE LA BOMBA NO CAVITE:
NPSHdisponible ≥ NPSHrequerido + 0,5 m

SUMERGENCIA MÍNIMA
Es la altura (S) de liquido, necesaria sobre
la sección de entrada (válvula de pie
campana, tubo, etc.), para evitar la
formación de remolinos (vórtex o
vórtices) que puedan afectar al buen
funcionamiento de la bomba.
SUMERGENCIA MÍNIMA

SUMERGENCIA MÍNIMA
La sumergencia se calcula con la siguiente fórmula:
𝑆 = 0,026𝑑 + 0,235𝑄/𝑑1,5
Donde:
S : sumergencia mínima en m
Q : caudal en lps
d : diámetro interno de la tubería en pulg

BOMBAS EN SERIE Y EN PARALELO
BOMBAS EN SERIE
Se dice que dos bombas funcionan en serie cuando la
totalidad del líquido que sale de una bomba entra en
la siguiente:

BOMBAS EN SERIE
Se puede observar que el caudal que circula por cada
bomba es el mismo, mientras que la altura total
recibida por el fluido, es la suma de las alturas
entregadas por las bombas:
Q T = Q A = Q B
H T = H A + HB

BOMBAS EN SERIE
A partir de lo anterior se puede construir la curva
característica de trabajo en serie.

BOMBAS EN SERIE
Comportamiento de la curva del sistema

BOMBAS EN PARALELO
Se dice que dos bombas funcionan en paralelo
cuando el caudal total del fluido que circula en el
sistema se divide en dos partes entrando cada una de
ellas a una bomba y luego se vuelven a unir:

BOMBAS EN PARALELO
Se puede observar que el caudal total es la suma de
los caudales que circulan por las bombas,
efectuándose esta división de caudal de tal forma que
la carga entregada por cada bomba sea la misma :
Q T = Q A + Q B
H T = H A = HB

BOMBAS EN PARALELO
A partir de lo anterior se puede construir la curva
característica de trabajo en paralelo.

BOMBAS EN PARALELO
Comportamiento de la curva del sistema

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