Mdp 02 p-04 npsh

PDVSA N° TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

BOMBAS

�1994

MDP–02–P–04 NPSH

APROBADA

NOV.97 NOV.97

NOV.97 L.R.0 16 L.R.

MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO

ESPECIALISTAS

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.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

Indice1 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 ANTECEDENTES 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 CAVITACION 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 NPSH DISPONIBLE 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 REQUERIMIENTOS DE NPSH, NPSHR 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 EVITANDO LA INSUFICIENCIA DE NPSH 11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8 NPSH EN LA TERMINOLOGÍA DE BOMBAS DEDESPLAZAMIENTO POSITIVO 13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9 VELOCIDAD ESPECIFICA DE SUCCIÓN 13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10 NOMENCLATURA 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

http://www.intevep.pdv.com/santp

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/indice_mdp.htm

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/bombas/indice_bombas.htm

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1 ALCANCEEste Documento consolida la mayor parte de los antecedentes acerca del cabezalneto de succión positiva (NPSH) necesario para diseñar servicios de bombeo. Seincluye, por conveniencia, datos para la estimación de los requerimientos deNPSH de bombas centrífugas y de desplazamiento positivo en los DocumentosMDP–02–P–02, MDP–05–P–06 y MDP–02–P–08.

2 REFERENCIASManual de Ingeniería de Diseño

90616.1.023 Vol.14 Guía de Ingeniería “Determinación de la Altura de SucciónNeta Positiva.

3 ANTECEDENTESEl NPSH ha sido objeto de confusión entre los diseñadores de servicios debombeo debido a la proliferación de terminología relacionada y a la malainterpretación de la diferencia entre los requerimientos de NPSH de una bombay el NPSH disponible para la misma en un diseño de servicio de bombeo dado.Se recomienda por lo tanto, ser cuidadoso no solamente en el cálculo de valoresespecíficos, sino también en los términos seleccionados para ser usados en eltexto de la especificación de diseño.

4 CAVITACION¿Qué es Cavitación?

La cavitación es un término estrechamente relacionado y casi sinónimo deebullición. El término “ebullición” normalmente describe la formación de burbujasde vapor que ocurre cuando la presión de vapor de un líquido aumenta (con unincremento de temperatura) hasta un punto en el que iguala o excede la presiónestática a la cual el líquido está expuesto. La “Cavitación” ocurre cuando la presiónestática del líquido cae hasta o por debajo de la presión de vapor en un sistemade líquido en movimiento. Las burbujas de vapor formadas en la cavitación sonsubsecuentemente implotadas con el incremento de presión estática. Lacavitación comúnmente ocurre en y alrededor del impulsor de una bombacentrífuga y la propela de un barco. El término “cavitación” se aplica muyespecíficamente a la formación y subsecuente implosión de las burbujas de vapor,pero también es usado para referirse a alguna de las manifestaciones de actividadde burbujas, tales como:

1. Picadura y erosión de la superficie del metal.

2. La capacidad del cabezal se reduce debido a turbulencia y bloqueo delpasaje del flujo.




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3. Limitación de flujo debido al bloqueo del pasaje del flujo.

4. Ruido de crepitación o golpeteo, como si la bomba estuviese llena de sólidos,causados por la implosión de las burbujas.

La fuerza tendiente a eliminar la cavitación es el margen por el que la presiónestática local del líquido excede la presión de vapor del líquido a la temperaturaen cuestión. Cuando es convertido en términos de cabezal de líquido, estemargen de presión es definido como el cabezal neto de succión positiva,comúnmente denominado NPSH.

Salida de Gases Disueltos

Estrechamente relacionado con la cavitación está la separación de gasesdisueltos en el líquido, tal como el bióxido de carbono en una solución de aminaso el aire en agua. Una porción de gases disueltos se libera de la solución cuandola presión del líquido disminuye en la línea de succión de la bomba y la velocidadaumenta cuando el líquido se aproxima al ojo del impulsor. Las burbujas de gasarrastradas crecerán en tamaño y se pueden aglomerar cuando la presióndisminuye. Las burbujas de gas formadas pasan a través de la bomba como sifuera una mezcla de dos fases, en vez de implotar y condensar, como en lacavitación.

Los efectos de la separación del gas son más suaves que los de la cavitacióndebido a la mayor compresibilidad de las mezclas de líquido / gas. Donde lacavitación ocurre simultáneamente con la separación de gas, los efectos de ruidoy daño del metal por la cavitación tienden a disminuir. Con la presencia deburbujas de gas separadas, las ondas de choque producidas por la implosión enla cavitación son amortiguadas. Por ejemplo, el aire inyectado o mezclado en lasucción de una bomba de agua operando con cavitación, tiende a reducir el ruidocausado por la cavitación.

Mecanismo de Cavitación

El margen entre el NPSH disponible a la succión de la bomba y el requerido porla bomba para una buena operación tiende a disminuir con el aumento del caudalde flujo en dirección al punto de la cavitación inicial debido a lo siguiente:

1. El NPSH disponible en la succión de la bomba tiende a disminuir con elaumento del caudal de flujo a medida que la caída de presión en la línea desucción incrementa. Esto se puede notar particularmente cuando lasbombas son operadas en paralelo, pero con la línea de succióndimensionada para la operación de una sola bomba.

2. El NPSH requerido incrementa a medida que el caudal de flujo aumentadebido al incremento en la caída de presión causada por el incremento develocidad a medida que el líquido fluye al ojo del impulsor.




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Esta tendencia se ilustra en la Figura 1.

A medida que el margen entre el NPSH disponible y requerido se aproxima a cero,las burbujas de vapor y los “espacios” de la cavitación inicial comienzan a formarseen las áreas de presión baja de los pasajes del impulsor, especialmente en el ladotrasero de los álabes cerca de los bordes de entrada. Las burbujas crecen amedida que el margen de NPSH alcanza cero y se convierte en negativo. Mientraslas burbujas son llevadas del espacio de vapor hacia la zona de presión más altadel impulsor (la periferia en las bombas centrífugas) ellas colapsan, causandoesfuerzos locales de compresión altos en la superficie del impulsor. El ruido segenera por la actividad implosiva de la burbuja.

Cuando los espacios de vapor se hacen lo suficientemente grandes como parabloquear una porción significativa del pasaje de flujo entre álabes, no se puedeobtener un aumento del flujo y la bomba opera en un segmento vertical de su curvade cabezal–capacidad. Se dice que opera “en el punto de ruptura”.

Severidad de los Daños Mecánicos

La severidad del deterioro del metal (por formación de hoyuelos) que resulta dela cavitación tiende a incrementar a medida que aumentan los requerimientos deNPSH debido al aumento en la fuerza de implosión de las burbujas. Las bombasque operan con cavitación a caudales de flujo correspondientes a requerimientosde NPSH entre 5 y 6 m (15 a 20 pie) experimentarán un rápido deterioro del metal,mientras que las bombas operadas con cavitación a niveles de requerimiento deNPSH de 1m experimentan una larga vida de servicio entre las reparaciones delcuerpo.

5 NPSH DISPONIBLE

Cálculos

NPSHD es el termino comúnmente usado para designar al Cabezal Neto deSucción Positivo disponible, y se define como el margen entre la presión actual alnivel de referencia de la bomba y la presión de vapor a la temperatura de bombeodel líquido, convertido a cabezal del líquido bombeado. El NPSHD resulta de lascondiciones existentes en la fuente de donde proviene el líquido y de los cambiosde presión y temperatura a lo largo de la línea de succión. Cuando se seleccionaun modelo específico de bomba y se diseña su base, el NPSH disponible se puedecorregir al valor existente según la ubicación real de la línea central de la bombao de la brida de succión, para establecer la comparación con los requerimientosde NPSH de la bomba particular.




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El cálculo de NPSHD requiere la determinación de la presión de vapor del líquidoa la temperatura de bombeo, y una cuidadosa estimación de la presión de succiónexistente al nivel de referencia de la bomba. El nivel de referencia de la bombase discute en MDP–02–P–02. El procedimiento de calculo de NPSHD se presentaen MDP–05–P–06.

Influencia de la Estabilidad de Servicio en el NPSHD

Los servicios que tienen condiciones de succión estables y bien controladasnecesitan sólo un pequeño factor de seguridad en la determinación de NPSHDpara ser reportado en la especificación de diseño, es decir, 1.10, para asegurar unfuncionamiento de bomba sin cavitación. Los servicios que tienden a tenercambios rápidos, frecuentes o severos en las condiciones de succión (flujo,temperatura, presión, nivel) necesitan factores de seguridad mayores para cubrirla mayoría de las variaciones. El servicio de agua de alimentación a calderas esun ejemplo de este tipo de servicios, por lo que se recomienda un factor deseguridad de 1.25.

No es necesario cubrir el 100% de todos los cambios de proceso posiblesmediante el factor de seguridad, ya que las consecuencias de la cavitación:limitación de flujo, ruido y daño del metal a largo plazo son normalmente tolerablespor períodos cortos e intermitentes.

Convención de 7.6 m (25 pie) de NPSHD

El NPSH disponible pocas veces excede 7.6 m (25 pie) en el diseño práctico yeconómico. Y aún cuando así sea, el valor final pocas veces influencia la selecciónde la bomba. Como una convención, cuando el NPSH disponible que se calculaes mayor de 7.6 m (25 pie), un valor de 7.6 m (25 pie) “mínimo” se especifica, envez del valor real. Además de simplificar el proceso de ingeniería, esto aseguraque las bombas no serán seleccionadas por rutina con requerimientos de NPSHcercanos a los disponibles por encima del nivel de 7.6 m (25 pie). Esto es deseabledebido a que los efectos de cavitación en el funcionamiento y los deteriorosmecánicos son severos a niveles altos de NPSHR.

Esta convención puede ser obviada cuando las circunstancias justifican ingenieríaespecial en los aspectos del servicio relacionados con NPSH, tal como cuando eseconómicamente factible, y cuando el tamaño óptimo individual de bomba sepuede esperar que tenga un NPSHR por encima de 7.6 m (25 pie). En este caso,los datos del suplidor se deben obtener para corroborar los datos estimados deNPSHR a partir del MDP–02–P–02, y el NPSHD real se debe especificar, junto conla información sobre los modelos disponibles de bombas.




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Impacto en la Selección de Bombas

La disponibilidad de NPSH tiene un impacto significativo en la selección demodelos de bombas y, por lo tanto, en el costo de las mismas. Las siguientes guíasaproximadas resumen lo que se requiere para ajustar el NPSH disponibleespecificado.

NPSHD, a 0.6 m (2 pie)encima del suelo Impacto en la selección de bomba

m pie0–0.3 0–1 NPSH insuficiente para cualquier bomba comercial

debido a pérdidas de entrada de la boquilla desucción.

0.3–2 1–7 La selección de la bomba está limitada a bombasverticales instaladas con el elemento de bombeo pordebajo del nivel de la menor elevación del impulsorde la primera etapa a bombas horizontales reducidasen capacidad operando a velocidades y flujosmenores que los de mayor eficiencia, y a ciertasbombas en línea.

2–3.7 7–12 Se requiere de cautela en la selección de la bomba;la elección del modelo es a veces limitada; a vecesse requiere una prueba de demostración delfuncionamiento.

3.7 12 Amplia selección de modelos hasta 160 dm3/s* (2500gpm).

5.5 18 Amplia selección de modelos hasta 440 dm3/s* (7000gpm).

7.6 25 Amplia selección de modelos hasta 690 dm3/s*(11000 gpm).

* Estos valores varían con el cabezal

6 REQUERIMIENTOS DE NPSH, NPSHRGeneralidades

El NPSH “requerido” se refiere al NPSH que se requiere en la brida de entrada dela bomba, o en la línea central del impulsor, según haya sido señalado por elconstructor, para una operación satisfactoria a las condiciones nominalesespecificadas. Este representa el cabezal necesario para que el líquido fluya sinvaporizarse desde la entrada de la bomba a un punto en el ojo del impulsor dondelos álabes comienzan a impartir energía al líquido. Esta es una característicaindividual de cada bomba y está determinada por la prueba del suplidor. Es unafunción del diseño del impulsor, el cuerpo de la bomba y la velocidad empleada.

Los valores mínimos promedio de NPSH “requerido” para la mayoría de lasaplicaciones de bombas centrífugas se muestran en las Figuras de documento




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MDP–02–P–02. Estos valores pueden normalmente ser satisfechos por todos lossuplidores sin involucrar los costos extras para la bomba o selecciones de bajaeficiencia. A capacidades grandes que requieren bombas grandes, losrequerimientos de NPSH pueden incrementar rápidamente, particularmentecuando el cabezal alto o la temperatura alta limita el número de diseñosdisponibles.

La Guía de Ingeniería90616.1.023 del MID Vol.14 presenta un procedimiento paraestimar el NPSHR para bombas de una etapa a dos velocidades distintas.

En aquellas circunstancias donde los costos u otras consideraciones resultan enNPSH disponible por debajo de los requerimientos normales de una bomba, esnecesario suministrar una bomba especialmente calculada, usualmente conpenalización en costo, o en eficiencia, o en ambos.

Cuando el NPSH disponible es bajo (0.3–2 m (1 a 7 pie)), es muy importante quese especifique con exactitud (con precisión dentro de 0.15 m (0.5 pie)), ya que eltipo de bomba, la selección del modelo, y el costo son muy sensibles al valor deNPSH disponible.

Donde se deban especificar valores bajos de NPSH disponible para bombascentrífugas, se puede esperar costos extras de equipos. Por lo tanto, se debeprestar especial atención a la elevación de equipos y su distribución con respectoa la longitud y tamaño de tubería de succión y al número de accesorios utilizados.

El flujo máximo que se desea durante la operación se debe considerar cuando sedeterminan las condiciones de NPSH para cualquiera de las siguientessituaciones que puedan aplicar:

1. Bombas que operan intermitentemente por debajo del caudal de flujonominal debido a cambios por control de nivel u otro cambio en el rango decontrol.

2. Dos (o más) bombas que a veces operarán con una línea de succióndimensionada para la operación con una sola bomba.

3. Operación a la máxima capacidad posible de la bomba tal como ocurrecuando dos (o más) bombas operan normalmente en paralelo y una de ellasse detiene repentinamente.

Si el uso de las Figuras de MDP–02–P–02 indican que el requerimiento de NPSHde modelos normales de bombas puede exceder los 7.6 m (25 pie), el diseñadordebe:

1. Confirmar la precisión de sus cálculos de NPSHD y la base para el factor deseguridad empleado.

2. Reconsiderar la multiplicidad seleccionada para el servicio.

3. Obtener datos actualizados del suplidor para complementar los datosgeneralizados y típicos presentados en las Figuras de MDP–02–P–02.




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Se debe reconocer que la inclusión de algunos ejemplos de diseño de bombas conrequerimientos de NPSH altos en la Figura 5 de MDP–02–P–02 no implica que losdiseños óptimos de servicios de bombeo hayan sido desarrollados realmente conesas bombas. En la práctica, raramente resulta económico aumentar la elevacióndel recipiente de succión para lograr un NPSHD mayor de 7.6 m (25 pie).

Las figuras del MDP–02–P–07 incluyen una curva que presenta el cambio enporcentaje promedio en el NPSH requerido para bombas centrífugas frente alcambio de flujo.

Influencia de las Características del Líquido

Los requerimientos reales de NPSH de una bomba están influenciados por lascaracterísticas del líquido que se bombea. Los líquidos puros tienden a causar unrequerimiento alto de NPSH para la bomba porque todo el líquido tiende avaporizarse a la misma condición de presión y temperatura, es decir, el líquidotiene un punto de ebullición único. Flujos de mezclas líquidas tales como lascorrientes típicas de refinería causan una reducción en el NPSHR real conrespecto al de las corrientes puras, porque sólo una porción de la corriente ebulleinicialmente.

La proximidad de un fluido a su punto crítico afecta el valor real de NPSHR, ya quela violencia y las consecuencias de la cavitación se relacionan con el cociente dela densidad del líquido y del vapor a las mismas condiciones. Cerca del puntocrítico del fluido las diferencias de densidad son pequeñas y el funcionamiento ylos efectos mecánicos se reducen correspondientemente. Por lo tanto, el NPSHRse reduce. Por ejemplo, el requerimiento real de NPSH de una bomba que manejaagua disminuye con el incremento de la temperatura y se vuelve cero a latemperatura crítica del agua, 374.1°C (705.4°F).

La inclinación de la curva de presión de vapor del líquido (presión de vapor vs.temperatura) a las condiciones de bombeo afecta la sensibilidad del NPSHR de labomba, ya que con una curva inclinada, un pequeño incremento de temperaturapor un deslizamiento interno de flujo puede causar un incremento grande en lapresión de vapor, reduciendo así el margen del NPSH.

El requerimiento real de NPSH para hidrocarburos tiende a ser menor que parael agua fría, y menor que para agua a la misma temperatura. Entre loshidrocarburos, el requerimiento de NPSH tiende a disminuir con el incremento dela densidad absoluta (a la temperatura de bombeo), a disminuir con el incrementode presión de vapor, y a disminuir con el incremento en la diversidad de la mezcla.

Desafortunadamente, sin embargo, la diferencia en requerimientos de NPSHentre el agua fría y algún otro servicio líquido no se considera preciso,acertadamente predecible, o lo suficientemente consistente como para usopráctico en diseño ingenieril. El estimado de la cantidad de la reducción esperadainvolucra cálculos largos, extrapolaciones y especulaciones. Cuando se trata de




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mezclas de líquidos, tales como las corrientes típicas de hidrocarburos enrefinerías, las complejidades y las incertidumbres del comportamiento del líquidose multiplican. Por esta razón, las bombas se deben seleccionar en base a valoresde NPSHR probados con agua sin el uso de un factor de corrección.

El hecho de que el valor de NPSHR de la bomba está basado en datos del aguay gravedad específica de 1.00 no debe ser confundido con el hecho de que el valorde NPSHD se calcula y especifica en términos de cabezal de líquido bombeado,con su densidad absoluta a las condiciones de bombeo. El valor de NPSHR puedeser usado para calcular el margen de presión suficiente para suprimir lavaporización de un líquido de servicio, y por ende, la presión mínima de succiónpara que no haya cavitación tal como se indica a continuación:

�P1 � PV� líquido de servicio � NPSHR valor para el agua X

�

F3

ggc Ec. (1)

Todos los términos tal como se definen en MDP–02–P–02.

Ventajas y Desventajas de Bombas con Requerimientos Bajos de NPSH

Las bombas centrífugas con requerimientos bajos de NPSH tienden a permitirahorros en costos en la instalación de recipientes de succión y a ser afectadosmenos severamente por la insuficiencia de NPSH, pero tienen ciertas desventajastambién, que frecuentemente superan las ventajas. Por conveniencia, lasprincipales ventajas y desventajas de las bombas bajo requerimiento de NPSH seresumen aquí:




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Ventajas DesventajasPermite una elevación baja del recipiente desucción.

La curva de cabezal–capacidad puedeprobablemente caer y requerircontroles especiales.

Permite el uso de una sola bomba enoperación en servicio de flujo alto, queusualmente minimiza el costo total deinstalación de servicio de bombeo.

La eficiencia tiende a optimizarse aflujo normal y bajo.

Los efectos de cavitación tienden a sermoderados, relativos a las bombas conNPSHR alto.

Las bombas verticales tienden a tenerrequerimientos de mantenimiento alto,debido a la multitud de espacios libresde movimiento. Las fuentes desuplidores y los modelos son limitados,por lo tanto, la procura requiereesfuerzo de ingeniería extra. Laprueba de funcionamientofrecuentemente resulta convenientepara verificar las ofertas defuncionamiento del suplidor.

Establecimiento de Datos de Requerimientos de NPSH

El caudal de flujo al cual comienza un deterioro significativo, debido a la cavitación,no puede siempre ser observado en el campo como un claro cambio en el cabezal.La transición de cavitación incipiente a cavitación parcial y hacia la “ruptura” esrelativamente suave dentro de un intervalo pequeño de flujo.

A pesar de que el grado de deterioro del cabezal que de muestra el requerimientodel NPSH de las bombas no está definido en forma precisa, una reducción de 3%en cabezal debido a cavitación es un valor guía en la industria.

Los suplidores de bombas establecen los datos de requerimientos de NPSHrealizando pruebas con agua en sus instalaciones de prueba para encontrar uncambio brusco en el cabezal y en la eficiencia mientras producen un decrementogradual en el “coeficiente de cavitación”, (sigma), mientras se ajusta la velocidadde rotación para mantener constante la velocidad específica de la bomba. El“coeficiente de cavitación” se define como:

� �NPSHD

Cabezal por etapaEc. (2)

Estimación de Cambios en los Requerimientos de NPSH

Si los requerimientos de NPSH de una bomba en particular se conocen a algunacapacidad particular, el requerimiento de NPSH a otras capacidades se puedeestimar con el uso de las curvas características promedio para requerimiento deNPSH dadas en MDP–02–P–07.




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Cuando la velocidad de la bomba se cambia, el requerimiento de NPSH cambia,y para un flujo dado, el nuevo requerimiento de NPSH se puede estimar usandola definición del parámetro de velocidad específica de succión, que es constantepara un diseño de bomba dado. Resolviendo la fórmula de Sss Ec. (4) para NPSHse obtiene:

�NPSHR� � �

��

F7 N (Q)1�2

SSS�

4�3

Ec. (2)

donde:

Enunidadesmétricas

Enunidadesinglesas

NPSHR = Cabezal neto de succión positivarequerido

m pie

N = Velocidad de rotación de la bomba rev/s rpmQ = Caudal de flujo volumétrico dm3/s gpmSss = Velocidad específica a la succión rev/s rpmF7 = Factor que depende de las

unidades usadas1.63 1

Si sólo se cambia el diámetro del impulsor, se puede usar la curva original derequerimientos de NPSH, que muestra NPSHR vs. Q.

7 EVITANDO LA INSUFICIENCIA DE NPSHLos problemas de insuficiencia de NPSH son tan comunes y suficientementeserios como para justificar consideraciones especiales acerca de como se puedenevitar durante las etapas de diseño del servicio y diseño de la instalación. Losmétodos para evitar insuficiencia de NPSH obviamente caen en dos categoríasgenerales:

1. Métodos de asegurar e incrementar el NPSHD suministrado en el sistema

2. Métodos de obtención de NPSHR bajo.

La segunda categoría se explora durante las actividades de procura de la bomba.A continuación se presentan algunos métodos específicos de la primera categoríaque son dignos de consideración cuando se diseñan servicios que son propensosa sufrir problemas de cavitación (circulación de solución de catacarb,hidrocarburos de baja temperatura, agua de alimentación a calderas, fondo detorres de vacío, etc.):




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1. Durante la preparación de las especificaciones de diseño

a. Use un factor de seguridad conservador en la determinación del valor deNPSHD especificado.

b. Aumente la altura del recipiente de succión.

c. Coloque la bomba lo más cerca posible del recipiente de succión.

d. Seleccione la salida del recipiente de succión donde hay menorposibilidad de arrastre de vapor y coloque un rompe vértice en elrecipiente.

e. Use un tamaño de línea de succión sobredimensionado para bajavelocidad.

f. Coloque un enfriador en la línea de succión de la bomba para reducir lapresión de vapor del líquido.

g. Coloque una bomba reformadora (”booster”) de bajo cabezal que puedeoperar a velocidad baja y requerimiento bajo de NPSH para presurizarla succión de la bomba principal. La coordinación de la operación de lasdos bombas se puede simplificar con el uso de un accionador común.

h. Especifique una bomba vertical.

2. Durante el diseño de la instalación.

a. Coloque el tope de la fundación tan cerca del suelo como sea posiblepara bajar la línea media de la bomba.

b. Minimice el número de codos en la línea de succión.

c. Dele una disposición a la tubería de succión para que tenga unapendiente descendente constante, evitando cualquier punto alto(pendiente mínima 0.02 mm/mm (1/4 pulg por pie) ó el 2%).

d. Use reductores excéntricos donde sea necesario un cambio en eltamaño de línea y oriente el reductor con la línea central del extremopequeño por encima de la línea central del extremo grande (para evitarun punto alto que pueda recolectar una burbuja de vapor).

e. Aísle la tubería de succión del calor de la atmósfera cuando se manejenlíquidos volátiles a bajas temperaturas.

f. Si el cuerpo de la bomba no es auto–ventilante, coloque un venteo enel recipiente de succión.

g. Recalcule el NPSHD después que los arreglos de la tubería de succiónhan sido detallados para establecer la comparación con el NPSHR de labomba.




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8 NPSH EN LA TERMINOLOGÍA DE BOMBAS DEDESPLAZAMIENTO POSITIVO

Los suplidores de bombas de desplazamiento positivo comúnmente usan eltérmino “esfuerzo de succión máximo permisible” (ESMP), que se expresa en kPa(pulg de mercurio al vacío), en lugar del término NPSHR, el cual se expresa en m(pie) líquido bombeado. El ESMP define el vacío máximo permisible que la bombapuede tolerar en su brida de entrada antes de que comience la cavitación. ESMPy NPSHR están directamente relacionados, ya que ellos expresan el mismoconcepto pero en unidades y marcos de referencia diferentes. Note que el NPSHRes en valor absoluto, mientras que ESMP tiene como referencia la presiónatmosférica.

La conversión de ESMP a NPSHR se obtiene así:

CNSPR �F8

�F9 – ESMP��

gcg

Ec. (3)

donde:En unidades

métricasEn unidades

inglesasESMP = Esfuerzo de succión máximo

permisiblekPa man. pulg de Hg

F8 = Factor que depende de las unidadesusadas

1 70.726

F9 = Factor que depende de las unidadesusadas

101 29.9

Las demás variables tal y como fueron definidas anteriormente.

Las especificaciones de diseño no deberían usar la terminología de ESMP paradiseños de servicios de bombas de desplazamiento positivo. Las conversiones laspueden hacer los suplidores cuando así lo requieran.

9 VELOCIDAD ESPECIFICA DE SUCCIÓNEl parámetro “velocidad específica de succión” caracteriza el requerimiento deNPSH de una bomba. Una bomba con velocidad específica de succión alta tienebaja tendencia a cavitar, aún a velocidades altas, y se requiere un diseño detalladodel pasaje de flujo para lograr esta calidad. Una bomba con velocidad específicade succión baja tiende a requerir más NPSH para evitar la cavitación, peroprobablemente es más barata y resulta más fácil de conseguir en el mercadocomercial.

Los diseñadores de proceso pueden hacer uso de este parámetro en el cálculo deuna nueva aplicación para bombas existentes y en el establecimiento de la




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funcionalidad y precisión de las propuestas de selección de la bomba. Lavelocidad específica de succión se define como:

SSS � F7 N X Q1�2

�NPSHR�3�4 Ec. (5)

La factibilidad y la sofisticación de diseño de las bombas centrífugas se puedejuzgar usando la velocidad específica de succión y las siguientes guías:

Velocidad Específica de Succión ComentariosSss

rev/s rpmHasta 140 hasta 8500 Fácil de diseñar: modelos ampliamente

disponibles140–170 8500–10000 Diseño de ingeniería más preciso; suficientes

fuentes para procura competitiva.170–215 10000–13000 Diseño de alta ingeniería; fuentes comerciales

limitadas a las que poseen experiencia extensa yfacilidades de pruebas: usualmente se justificauna prueba de funcionamiento.

215–315 13000–19000 Diseño muy especial; factible, pero raramentepráctico para aplicación comercial. Caudal deflujo de operación limitada a un rango pequeñocerca de PME.

Por encima Por encima No factible.de 315 de 19000

La comparación del Sss para la selección de una bomba propuesta según elcriterio anterior permite una indicación aproximada de la sofisticación del diseñohidráulico de la bomba, e indica la necesidad de verificar con pruebas elfuncionamiento predicho. Si la velocidad específica de succión de una bombapropuesta es alta, se puede lograr un valor más bajo: incrementando el NPSHdisponible, usando una bomba de doble succión (para doble succión, use 1/2 deQ en el cálculo), reduciendo la velocidad de la bomba (y por ende, su curva decabezal–capacidad) e incrementando el número de etapas.

Si el NPSH disponible es conocido, la velocidad máxima permisible de la bombase puede calcular sustituyendo NPSHR por NPSHD en la fórmula anterior. Con estavelocidad, se puede estimar la máxima curva de cabezal–capacidad).

10 NOMENCLATURA(MDP–02–P–02).




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Fig 1. RELACION DE CNSPD Y CNSPR CON EL CAUDAL DE FLUJO.




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