Principios de Bombas

8/19/2019 Principios de Bombas

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1. PRINCIPIOS BASICOS PARA LA SELECCION DE BOMBAS

Para la selección de bombas centrifugas se debe analizar el sistema completo cuyo fin seráestablecer las pérdidas que se presentan debido a los diferentes accesorios y en lastuberías, que existen en la trayectoria de la línea a analizar, creando resistencia al flujo dellíquido y por ende un sobreesfuerzo de la bomba.

La bomba se debe seleccionar de tal manera que se venza las diferentes resistencias en elsistema que en resumidas cuentas se debe a la sumatoria de la altura estática, las perdidasen tuberías y accesorios. Por lo general la altura estática se mantiene constante paradiferentes caudales, en cambio las perdidas en tuberías y accesorios varían con el caudal.

Entonces la energia que requiere un fluido en el sistema para trasladarse de un lugar a otro,estaría dada por la siguiente ecuación:

Hm = He + (Pa - Pb) + (Va² - Vb²) / 2g + Hr Donde,

He = Altura estática total (m) Pa - Pb = Diferencia de presiones absolutas (m)(Va² - Vb²) / 2g = Diferencia de energías de velocidad (m) Hr = Pérdidas en las tuberías y accesorios (m)

Para establecer la energia del fluido a transportar, se procede a calcular el número deReynolds y así saber el régimen de trabajo del fluido (tipo laminar o turbulento).

Según esta condición del fluido, se calcula las perdidas dentro de la tubería y accesorios conlo cual se establece la longitudes equivalentes según componentes en el sistema (válvulas,codos, tees, etc). De esta manera se puede tener un valor cuantitativo de la altura dinámicatotal o energia que requiere el fluido para ser transportado.

 Al momento de la selección de la bomba es necesario tener en cuenta las condiciones deoperación (caudal, altura dinámica total y tipo de fluido) y las condiciones de instalación(bomba horizontal de eje libre o monoblock, o de pozo vertical o sumergible).

Si se conoce la altura dinámica total y el caudal, mediante el uso de las curvas suministradaspor el fabricante, se procede a la selección de la bomba más adecuada según lascondiciones de trabajo, donde se suministra toda la información necesaria del equiposeleccionado.

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2. DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE OPERACIÓN DE LAS BOMBAS

ITEM ESCRIPCION CANTIDAD

LONGITUD

TUBERIA(m)

DIAMETRO

TUBERIA(PULG.)

ALTURA

MAXIMA(m)

SUCCION(PULG.) DESCARGA(PULG.) CAUDAL(m3 /h) VOLTAJE(V) FRECUENCIA(Hz)

1 BOMBA 1 2 180,6 3 7 2 2 12 220-240 60

3 BOMBA 2 2 134.8 3 7 2 2.5 12 220-240 60

5 BOMBA 3 1 131,5 2 7 3 2 15 220 60

6 BOMBA 4 1 131,5 2 7 2 2 15 220-240 60

3. CARACTERISTICAS DEL FLUIDO DE TRABAJO

ITEM DESCRIPCIONDENSIDAD

(g/cm3)TEMPERATURA

(°C)GRASA

(%)SOLIDOS

(%)

1 FLUIDO 1 1.027 8 3.5 - 4 12

2 FLUIDO 2 1.027 33 0.5-0.6 7

3 FLUIDO 3 1.500 75  --- ---

4 FLUIDO 4 1.430 75 

--- ---

4. SELECCIÓN DE LOS EQUIPOS

4.1 BOMBAS 1

Considerando condiciones de viscosidad como el agua y temperatura de trabajo de 2 - 70 °Cse tiene:

TEMPERATURA[°C]

VISCOSIDADDINAMICA(µ [N.s/m2])

VISCOSIDADCINEMATICA

(ν [m2 /s])

CAUDALTRABAJO(Q [m3 /h])

DIAMETRO(D [mm])

ΔPRESION(bar)

2 1,75E-03 1,52E-0612 76,2

---

70 4,02E-04 4,11E-07

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INSTALACION LONGITUD [m] ACCESORIOS

 ASPIRACION 71 ENTRADA NORMAL, 1 VALVULA DECOMPUERTA, 1 CODO A 90°

IMPULSION180,6

1 VALVULA DE RETENCION PESADA, 5VALVULAS DE TIPO COMPUERTA,34 CODOS DE 90°, 4 TEE, 1 SALIDA NORMAL ATANQE DE TUBERIA

Tomando como referencia la bomba y no restando la altura del tanque

Hm = Z2-Z1 + P2-P1 + V22-V1

2+ Hr = 0

ɣ 2g

Hm = 7 + Hr

Re = 4*Q

π*D*ν 

Régimen turbulento para aspiración y descarga

@ 70 °C

Re = 4 * 12 = 36.642, 94

π * 76,2 x 10-3

 * 4,11 X 10-7

 *3600

@ 2 °C

Re = 4 * 12 = 13.557,65

π * 76,2 x 10-3 * 1,52 X 10 -6 *3600

λ = 0,25

[log (1/ (3.7*(D/K))) + (5,74/ NR  , )]  

@ 70 °C

λ = 0,024 

@ 2 °C

λ = 0,0298 

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Longitud equivalente para accesorios (m)

 ACCESORIOS CANTIDAD VALOR

Entrada normal 1 1,1 1,1Válvula decompuerta

6 0,5 3

Codo a 90 ° radiocorto

35 2,5 87,5

Salida de tubería 1 2,2 2,2

Válvula de retención 1 9,2 9,2

Tee estándar 4 4,572 18,288

LONGITUD TOTAL: 121,288

Hr  = 0,0828* (λ*(Lt + Ltuberia) *Q2

= 3.3 m

  D5

Hm = 7 + Hr = 7 + 3.3 = 10,3

Factor de seguridad (η) = 4 

η = H Diseño

Hm

Hdiseño = Hm* η = 10,3 * 4 = 41,2  m

 A 2900 rpm la bomba a seleccionar seria:

Motor: 5 HP @ 2900 rpm a 50 Hz

Pero si la bomba trabaja a 1750 rpm y 60 Hz, se tiene lo siguiente:

Hm2  = (1750/2900)2 * 41,2 = 15 m

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4.2 BOMBA 2

TEMPERATURA[°C]

VISCOSIDADDINAMICA(µ [N.s/m2])

VISCOSIDADCINEMATICA

(ν [m2 /s])

CAUDALTRABAJO(Q [m3 /h])

DIAMETRO(D [mm])ΔPRESION

(bar)

2 1,75E-03 1,52E-0612 50,8

---

70 4,02E-04 4,11E-07 ---

INSTALACION LONGITUD [m] ACCESORIOS

 ASPIRACION 71 ENTRADA NORMAL, 1 VALVULA DECOMPUERTA, 1 CODO A 90°

IMPULSION264,8 1 VALVULA DE RETENCION PESADA, 5VALVULAS DE TIPO COMPUERTA,

34 CODOS DE 90°, 4 TEE, 1 SALIDA NORMAL A TANQE DE TUBERIA

Ltubería = 134,8 m

Le = 121, 288 m

con estos valores se tiene:

Hr   = 2,732 m

Hm = 7 + Hr = 7 + 2,732 = 9,732 m

4.3 BOMBA 3

TEMPERATURA

[°C]

VISCOSIDADDINAMICA(µ [N.s/m2])

VISCOSIDADCINEMATICA

(ν [m2 /s])

CAUDALTRABAJO(Q [m3 /h])

DIAMETRO

(D [mm])

ΔPRESION

(bar)

2 1,75E-03 1,52E-0615 76.2 6

70 4,02E-04 4,11E-07

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INSTALACION LONGITUD [m] ACCESORIOS

 ASPIRACION 71 ENTRADA NORMAL, 1 VALVULA DE

COMPUERTA, 1 CODO A 90°

IMPULSION312,1

1 VALVULA DE RETENCION PESADA, 5VALVULAS DE TIPO COMPUERTA,67 CODOS DE 90°, 4 TEE, 1 SALIDA NORMAL ATANQE DE TUBERIA

Ltubería = 131,5 m

Le = 121, 288 m

con estos valores se tiene:

Hr   = 24,9 m

Hm = 7 + 59,55 + Hr = 7 + 50,55 + 24,9 = 91,45 m

4.4 BOMBA 4

TEMPERATURA[°C]

VISCOSIDADDINAMICA(µ [N.s/m2])

VISCOSIDADCINEMATICA

(ν [m2 /s])

CAUDALTRABAJO(Q [m3 /h])

DIAMETRO(D [mm])

ΔPRESION(bar)

2 1,75E-03 1,52E-0615 50,8 ----

70 4,02E-04 4,11E-07

INSTALACION LONGITUD [m] ACCESORIOS

 ASPIRACION 71 ENTRADA NORMAL, 1 VALVULA DECOMPUERTA, 1 CODO A 90°

IMPULSION131,5

1 VALVULA DE RETENCION PESADA, 5VALVULAS DE TIPO COMPUERTA,34 CODOS DE 90°, 4 TEE, 1 SALIDA NORMAL ATANQE DE TUBERIA

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Ltubería = 131,5 m

Le = 121, 288 m

Con estos valores se tiene:

Hr   = 24,9 m

Hm = 7 + Hr = 7 + 24,9 = 31,90 m

Hdiseño = 1.3*Hm = 4*31,90 = 41,48 m