c900medicion de Flujo Incompresible y Perd. de Carga en Tub. y Accesorios Civilvesp.
5 Bombas en flujo incompresible
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Bombas
Operaciones de Transferencia de MOMENTUM
ChemEng IQA
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Introducción: Bombas
• Incrementan energía mecánica:– Aumento en velocidad
– Aumento de presión
– Aumento de altura
• Se clasifican en:– Desplazamiento Positivo
– Cinéticas
• La densidad del fluido NO cambia (fluidos incompresibles)
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Selección y Operación de Bombas
• Naturaleza del líquido
• Cap. Requerida (flujo volumétrico)
• Condiciones de succión y descarga
• Tipo de fuente de potencia (tipo de motor)
• Espacio, peso, dimensiones
• Costos de adquisición y operación
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Selección y Operación de Bombas
• Tipo de Bomba y Fabricante
• Tamaño y tipo de conexiones
• Vel. de operación
• Especificaciones del impulsor
• Materiales
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Bombas: Diagrama
Bombas
Desplazamiento Positivo Cinéticas
Rotatorias Recíprocas Axiales Centrífuga
•Engrane•Paleta•Tornillo•Cavidad Prog.•Lóbulo•Peristáltico
•Pistón•Diafragma
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Desplazamiento Positivo
• Aplican presión directamente
• Miembros rotatorios
• “Llenan y vacían” el fluido
• Cantidad fija por revolución: eje 1.8 cm^3/rev
• Se dividen en 2: Rotatorias y Recíprocas
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D.P. Rotatorias
• Engranes
• Paleta
• Tornillo
• Cavidad progresiva
• Lóbulo
• Peristáltico
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D.P. Rotatorias: Engranes
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D.P. Rotatorias: Paletas
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D.P. Rotatorias: Tornillo
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D.P. Rotatorias: Cavidad Progresiva
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D.P. Rotatorias: Lóbulo
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D.P. Rotatorias: Peristálticas
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D.P. Recíprocas
• Pistón
• Diafragma
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D.P. Recíprocas: Pistón
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D.P. Recíprocas: Diafragma
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Cinéticas
• Altas velocidades rotacionales (impulsor)
• Se convierte a energía de presión
– Flujo radial
• Centrífugas
– Flujo axial
• De impulsor
– Flujo mixto
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Cinéticas: Radial
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Cinéticas: Axial
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Cinéticas: Axial
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Cavitación
• Si el fluido de trabajo se evapora a la entrada de la bomba, ocurre un ruido y un desgaste conocido como Cavitación
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Ejemplificación
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NSPHr
• NSPHr = Net Specific Pressure at Head Required
• Carga de succión positiva neta requerida
• Es un indicador del fabricante
• Esta presión es el límite para la cavitación
• El ususario debe de garantizar que el NSPHd(presión de succión Disponible) sea mucho mayor
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NSPHR y NSPHD
• NPSHd > 1.10*NPSHr
• Las presiones de vapor:
– Tablas
– Gráficas
– Calculándolas con la ecuación de Antoine
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NSPHR y NSPHD
• NPSHd = (Psuc – Psat)/(rho*g)
• Pasar a comprar con NPSHr
• Ejercicio en YT
Ejercicio de Cavitación
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Potencia de una bomba
• La potencia de una bomba se da simplemente multiplicando:
• Pot = m*Wb
• m: flujo másico
• Wb= trabajo de bomba por unidad de masa
Ejercicio en YT
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Carga Total /Cabeza de la Bomba
• Se despeja para la bomba de la EEM
• El resultante es la carga de la bomba
• A: Succión
• B: Descarga
BombaA B
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Carga Total /Cabeza de la Bomba
• Se despeja para la bomba de la EEM
• El resultante es la carga de la bomba
• A: Succión
• B: Descarga
BombaA B
![Page 29: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/29.jpg)
Carga Total /Cabeza de la Bomba
• Se despeja para la bomba de la EEM
• El resultante es la carga de la bomba
• A: Succión
• B: Descarga
BombaA B
No hay cambio de altura
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Carga Total /Cabeza de la Bomba
• Frecuentemente se expresa la cabeza de la bomba en unidades de longitud (metros o pies)
• Esto se hace dividiendo por gravedad
• Carga de bomba: 100 J/kg
– (100 J/kg) / (9.8 m/s2)
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Carga Total /Cabeza de la Bomba
• Frecuentemente se expresa la cabeza de la bomba en unidades de longitud (metros o pies)
• Esto se hace dividiendo por gravedad
• Carga de bomba: 100 J/kg
– (100 m2/s2) / (9.8 m/s2)
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Carga Total /Cabeza de la Bomba
• Frecuentemente se expresa la cabeza de la bomba en unidades de longitud (metros o pies)
• Esto se hace dividiendo por gravedad
• Carga de bomba: 100 J/kg
– (100 m2/s2) / (9.8 m/s2) = 10.2 m
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Curva de la bomba
• Se realizan cálculos de la Cabeza de la bomba con diferentes gastos (flujos)
• Se grafican los resultados
• La gráfica resultante es la curva de la bomba
• Tamaño de impulsor es constante
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Curva de la bombaFlujo Másico Flujo
Volumétrico
GPM = Gallonsper minute
Pdes-Psuc Vel. suc Vel. desc Cabeza de Bomba
0 Se calcula… Se miden… Se miden… Se miden… Se calcula
1
5
10
20
Ver video YT
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Curva de la bomba (1 impulsor)
8”
![Page 36: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/36.jpg)
Curva de la bomba (1 impulsor)
8”
Cabeza (nW)
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Curva de la bomba (1 impulsor)
8”
Gasto (V)
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Curva de la bomba (Varios impulsores)
6“ 1/25”
4“ 1/2
3”
8”
Tamaño impulsor
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Eficiencia de la bomba
6“ 1/25”
4“ 1/2
3”
8”
![Page 40: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/40.jpg)
Eficiencia de la bomba
6“ 1/25”
4“ 1/2
3”
8”
![Page 41: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/41.jpg)
¿Qué TIPO bomba escoger?
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Datos de Fabricante de Bomba
• Tamaño de impulsor
• Velocidad
• Potencia
• Eficiencia
• Carga de succión neta requerida (NSHPR)
• Gráfica de Carga vs. Gasto
• Punto de operación
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Datos de Fabricante de Bomba
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Datos de Fabricante de Bomba
3 x 5 – 12
3: tamaño de conexión de descarga5: tamaño de conexión de succión12: tamaño nominal del impulsor más largo
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Datos de Fabricante de Bomba
![Page 46: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/46.jpg)
Datos de Fabricante de Bomba
NPSHR
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¿Qué bomba escoger?
![Page 48: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/48.jpg)
¿Qué bomba escoger?
• Se cuenta con un solo equipo
• El proceso opera a 240 gpm
• Contamos con impulsores de 5” y 6” ya que la empresa era pequeña cuando compró la bomba.
• Actualmente instalado el de 6”
• ¿Qué hacer si el proceso crecerá a 500 gpm?
• Favorecer cambios económicos
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¿Qué bomba escoger?
Punto de operación actual
![Page 50: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/50.jpg)
¿Qué bomba escoger?
Punto de operación actual
![Page 51: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/51.jpg)
¿Qué bomba escoger?
Punto de operación actual
Eficiencia: 57%
Potencia: 13 HP
Cabeza= 140 ft
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¿Qué bomba escoger?
Línea de operación deseada de crecimiento
![Page 53: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/53.jpg)
¿Qué bomba escoger?
Línea de operación deseada de crecimiento
Imposible de operar con impulsores actuales… cambiar a uno mas grande
![Page 54: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/54.jpg)
¿Qué bomba escoger?
Línea de operación deseada de crecimiento
Imposible de operar con impulsores actuales… cambiar a uno mas grande
Cabeza= 220 ft
![Page 55: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/55.jpg)
¿Qué bomba escoger?
• Conclusiones…
![Page 56: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/56.jpg)
Curva del sistema vs. Curva de bomba
• Identificar el punto de operación:
– Se debe de hacer una curva del sistema.
– Se empalma dicha gráfica con la gráfica de la curva de la bomba (sistema vs. bomba)
– La intersección es el punto de operación
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¿Qué bomba escoger?
Válvulas abiertas
![Page 58: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/58.jpg)
¿Qué bomba escoger?
Válvulas abiertas
Válvulas 40% cerradas
![Page 59: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/59.jpg)
¿Qué bomba escoger?
Válvulas abiertas
Válvulas 40% cerradas
Válvulas 80% cerradas
![Page 60: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/60.jpg)
¿Qué bomba escoger?
Válvulas abiertas
Válvulas 40% cerradas
Válvulas 80% cerradas
Zona de operación
![Page 61: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/61.jpg)
Leyes de afinidad de Bombas
• Se puede aumentar RPM
• Se puede cambiar el impulsor (diámetro)
• Relaciones de gastos
• Relaciones de potencias
• Solo aplica dentro de la misma carcasa (“misma bomba”)
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Leyes de afinidad de Bombas
q = gastoD = diametroP = potencianWp = cabezaN = revoluciones por minuto
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Efecto de viscosidad de fluido
• Incrementa potencia necesaria
• Disminuye flujo entregado
• Bajas eficiencias
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Efecto de viscosidad de fluido
• Incrementa potencia necesaria
• Disminuye flujo entregado
• Bajas eficiencias
![Page 65: 5 Bombas en flujo incompresible](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022012322/55a3a9e01a28ab62658b45f7/html5/thumbnails/65.jpg)
Bombas en paralelo
• Ideal cuando el flujo varía mucho
• Adición de bomba: Duplica la capacidad del sistema, la presión se mantiene igual
• Paralelo cantidad!
• Presión se mantiene igual
• Gasto se aumenta
Ejercicio en YT
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Bombas en serie
• Ideal para cuando se requiere aumentar la presión del sistema
• Adición de bomba: Aumenta la presión del sistema; la cantidad se mantiene igual
• Paralelo calidad!
• Presión NO se mantiene igual
• Gasto NO aumenta
Ejercicio en YT