Universidad Nacional ExperimentalDe Los Llanos Occidentales

“Ezequiel Zamora”Unellez Municipalizada

Sabaneta estado Barinas

Profesor:Eduwar Gómez

Bachiller: Díaz Fanny C.I.14.434.907

Rodríguez Karina C.I. 19.069.169Rodríguez Marluy C.I 14.570.661

Tutorial Ingeniería Agroindustrial

Sabaneta, Enero 2011

INTRODUCCIÓN

Las bombas son de gran importancia en el trasiego de fluidos, debido

a su capacidad de producir vacío, con lo cual se puede empujar el fluido

hacia donde se desee transportar. Existe una infinidad de bombas las cuales

tienen distintas funciones, todo depende del tipo de fluido de la temperatura a

la cual se va a transportar y la presión que se soportará.

Así surgen las bombas centrífugas que fundamentalmente son

máquinas de gran velocidad en comparación con las de movimiento

alternativo, rotativas o de desplazamiento. Funciona a altas velocidades,

acopladas directamente al motor de accionamiento, con lo que consigue que

las pérdidas por transmisión sean mínimas.

Una bomba o una máquina soplante centrífuga constan

esencialmente de uno o más rodetes provistos de álabes, montados sobre un

árbol giratorio y cerrado en el interior de una cámara de presión denominada

cubierta.

BOMBEO Y ALMACENAMIENTO DE AGUAS BLANCAS

El agua que es suministrada desde el acueducto público u otra fuente,

es retenida en un tanque de almacenamiento; de donde, a través de un

sistema de bombas, será impulsada a un recipiente a presión (de

dimensiones y características calculadas en función de la red), y que posee

volúmenes variables de agua y aire. Cuando el agua entra al recipiente

aumenta el nivel de agua, se comprime el aire y aumenta la presión, cuando

se llega a un nivel de agua y presión determinados, se produce la señal de

parada de la bomba y el tanque queda en la capacidad de abastecer la red,

cuando los niveles de presión bajan, a los mínimos preestablecidos, se

acciona el mando de encendido de la bomba nuevamente.

Este sistema consiste por ejemplo en un tanque elevado en la azotea

del edificio; con una altura que permita la presión de agua establecida según

las normas sobre la pieza más desfavorable.

Desde el tanque elevado se hace descender una tubería vertical de la

cual surgirá para cada piso, una ramificación a los apartamentos

correspondientes al mismo, dándose de esta forma el suministro por

gravedad. Este sistema requiere del estudio de las presiones de cada piso,

asegurándose con este que las mismas no sobrepasen los valores

adecuados.

La planta baja de la edificación consta de un tanque, el cual puede ser

superficial, semi - subterráneo o sub-terráneo y en el que se almacenara el

agua que llega del abastecimiento público. Desde este tanque un número de

bombas establecido, conectadas en paralelo impulsarán el agua al tanque

elevado. La tubería de aducción desde el abastecimiento público hasta los

estanques de almacenamiento, deberá calcularse para suministrar el

consumo total diario de la edificación en un tiempo no mayor de cuatro (4)

horas, teniendo como base la presión de suministro, diámetro y recorrido de

la aducción.

La tubería de bombeo entre un estanque bajo y el elevado deberá ser

independiente de la tubería de distribución, calculándose el diámetro para

que pueda llenar el estanque elevado en un máximo de dos (2) horas,

previendo en esta que la velocidad esta comprendida entre 0.60 y 3.00

m/seg.

En la tubería de impulsión e inmediatamente después de la bomba,

deberán instalarse una válvula de retención y una llave de compuerta.

La capacidad del sistema de bombeo deberá ser diseñado de manera

tal, que permita el llenar el estanque elevado en un tiempo no mayor de dos

(2) horas.

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE BOMBAS CENTRIFUGAS

Una bomba centrífuga es un tipo de bomba hidráulica que transforma

la energía mecánica de un impulsor rotatorio llamado rodete en energía

cinética y potencial requeridas. El fluido entra por el centro del rodete, que

dispone de unos alabes para conducir el fluido, y por efecto de la fuerza

centrífuga es impulsado hacia el exterior, donde es recogido por la carcasa o

cuerpo de la bomba, que por el contorno su forma lo conduce hacia las

tubuladuras de salida o hacia el siguiente rodete.

Los elementos principales de toda bomba centrifuga son:

1) Un elemento estático conformado por chumaceras, estopero y

cubierta.

2) Un elemento dinámico-giratorio conformado por un impulsor y una

flecha.

Una bomba centrifuga es una maquina que convierte la potencia de

entrada (rotativa, motor) en energía cinética en el fluido por medio de un

mecanismo giratorio, el impulsor.

El principal fenómeno físico de transferencia de energía es el efecto

centrífugo ejercido sobre el fluido. Adicionalmente, el efecto de la forma de la

voluta o carcaza sobre el fluido es la transformación de energía (de cabeza

de velocidad a cabeza de presión) por el fenómeno de continuidad, también

contribuye al aumento del nivel energético del fluido en la descarga de la

bomba (Fig. 5).

Fig. 5 – Arreglo Impulsor-Voluta.

El nivel energético del fluido en cualquier punto (*) esta dado por la

expresión:

Considerando que la bomba transfiere energía al fluido, se puede

hacer un balance energético entre la succión y la descarga de la bomba;

puntos 1 y 2, respectivamente (Fig.6).

Fig. 6 – Balance energético de la bomba.

La energía entregada por la bomba al fluido, despreciando la

transferencia de calor y el trabajo viscoso está dada por H, (en términos de

cabeza).

Dado que existen perdidas internas en las bombas de tipo hidráulica,

volumétrica y mecánica; cobra sentido definir la eficiencia de la bomba.

En función de la potencia transferida al fluido y la potencia entregada

a la bomba por el eje del motor, se define la eficiencia así:

El movimiento del impulsor genera una baja presión en la succión de

la bomba, lo cual hace que el fluido se mueva hacia el ojo del impulsor

(Fig.7).

Fig. 7 – Distribución de presión en el impulsor de una bomba

centrífuga radial.

En la figura anterior se muestra la generación de la presión en la

medida en que el líquido va abandonando el impulsor. Adicionalmente se

muestra claramente la diferencial de presión entre el lado convexo con

relación al cóncavo del alabe.

Ahora, después de entender el funcionamiento de una bomba, es

momento de ver como se comporta una bomba centrífuga radial, en función

de sus variables de operación.

Los fabricantes de bombas proveen las curvas características de la

bomba, las cuales muestran la cabeza, la eficiencia, potencia y NPSH-R,

versus el caudal manejado por la bomba (Fig. 8).

Fig. 8 – Curvas características de la bomba.

En este momento es importante definir el BEP, (siglas en ingles de

Punto de Mejor Eficiencia); este punto como su nombre lo dice, esta

asociado a los parámetros de operación de la bomba en la cual su eficiencia

es máxima. Así, entonces hay un valor de caudal y de cabeza relacionados

al BEP (QBEP y HBEP). Lo ideal es trabajar la bomba en este punto (o en su

vecindad), para suplir las necesidades del proceso.

Selección.

En este momento, ya es claro el comportamiento individual y por

separado, del sistema y de la bomba. Ahora el trabajo consiste en hacer una

buena selección de la bomba, según los requerimientos del proceso

(principalmente, cabeza y caudal requerido).

Hay que hacer especial claridad y énfasis en que; una bomba

centrífuga siempre tratará de operar en el punto donde su curva

característica se intercepte con la curva característica del sistema (Fig. 9).

Fig. 9 – Comportamiento conjunto Sistema - bomba.

El paso siguiente es la selección de la bomba, para esto se debe

tener en cuenta dos aspectos primordiales:

1. Buscar una bomba que los valores de cabeza y caudal en su BEP,

coincidan ó sean similares a la cabeza y caudal requeridos por el proceso.

Así:

 Y 

2. Buscar una bomba la cual tenga una curva cabeza-caudal (H-Q),

cuya característica pueda cumplir los posibles rangos de operación para

satisfacer el proceso.

El primer punto anterior no es mucho lo que nos puede decir sobre el

tipo de bomba a utilizar dado que varias bombas, de varios tipos, pueden

tener un BEP que se acerque al requerido por el proceso. Pero al tener

conocimiento sobre el rango de trabajo que requiere el proceso, toma sentido

el segundo punto anterior, dado que buscaríamos una bomba que satisfaga

las necesidades pertinentes.

A continuación se presentaran tres curvas con características H-Q

muy diferentes, con los mismos valores de cabeza y caudal para el BEP.

Fig. 10 – Curvas características – bomba flujo Radial.

Fig. 11 – Curvas características – bomba flujo Mixto.

Fig. 12 – Curvas características – bomba flujo Axial.

Cada una de las tres bombas anteriores cumplen a cabalidad el

primer aspecto a tener en cuenta en la selección de la bomba. Como se

mencionó anteriormente, para poder satisfacer el segundo punto es

necesario conocer el rango de operación del proceso para así elegir una

bomba cuya curva H-Q satisfaga dichos requerimientos, sin alejarse

significativamente del punto de mejor eficiencia de la bomba.

Además de la cabeza y el caudal, también están asociados al BEP,

un valor de potencia (bhp) y un valor de NPSHR (siglas en ingles de Cabeza

Neta de Succión Positiva Requerida).

La potencia requerida en el BEP puede ser conseguida dependiendo

del motor seleccionado, por lo general esto no genera mucho inconveniente

dada la amplia gama de motores desarrollados en la industria.

El termino NPSHR es una medida de la energía mínima requerida en

el ojo de succión de la bomba, para garantizar el buen funcionamiento de la

bomba.

El NPSHR es un parámetro de la bomba y es determinado y

suministrado por el fabricante de la bomba.

Este parámetro debe ser comparado contra el NPSHA (siglas en

ingles de Cabeza Neta de Succión Positiva Disponible), el cual está

determinado por las características del tramo de succión del sistema, y se

puede mejorar aumentando el diámetro de la tubería de succión, mejorando

la calidad de dicha tubería, reduciendo la distancia de la tubería de succión y

la cantidad de accesorios en la línea. Todo lo anterior con el fin de garantizar

que:

Muchos autores y la practica aconseja que:

Esto con la intención de tener un factor de seguridad para evitar el

negativo fenómeno de capitación, el cual aqueja frecuentemente los sistemas

de bombeo.

Teniendo en cuenta los aspectos tratados, seguramente se

concebirán sistemas de bombeo óptimo y eficiente, que garantizarán las

mejores condiciones de funcionamiento teniendo en cuenta el aspecto

económico desde el punto de vista de inversión inicial y de operación a lo

largo de la vida útil de todo el sistema de bombeo.

Las bombas centrifugas se fabrican en dos tipos: el horizontal y el

vertical. La bomba primera tiene un propulsor vertical conectado a un eje

horizontal. La bomba de tipo vertical consta de un propulsor horizontal

conectado a un eje vertical.

La bomba centrifuga funciona bajo el principio de la centrifugación, en

estas bombas el motor o cualquier otro medio que las accione hace girar una

hélice con las arpas sumergidas en agua y encerradas en un estuche. El

agua penetra en la caja e inmediatamente en el flujo del centro de dicho

impulsor hacia los bordes del mismo o a las cajas parte exterior de la caja

donde se eleva con rapidez la presión de la carga.

Para aligerar esta presión, el agua escapa por el tubo de salida. La

bomba centrifuga no funciona hasta que la caja queda totalmente llena de

agua o cebada.

Tanto las verticales como las horizontales succionan agua dentro de

sus propulsores, por lo que deben ser instaladas a solo unos cuatro metros

sobre la superficie del agua.

En estas condiciones el tipo vertical tiene mayor ventaja, porque puede

bajarse a la profundidad que separa el bombeo y el eje vertical es lanzado a

la superficie donde está el motor. La bomba centrifuga se limita al bombeo

en los depósitos de agua, lagos o pozos poco profundos, donde la succión

no es mayor de 6 metros.

La bomba centrifuga horizontal es la más usada, cuesta menos, es

fácil de instalar y es más accesible para su inspección y mantenimiento, sin

embargo, requiere mayor espacio que la bomba de tipo vertical. En la

siguiente figura se muestra una bomba horizontal típica.

Las aplicaciones específicas de las bombas que ofrecemos abarcan

los sectores de abastecimiento de agua potable, aguas negras, líquidos y

químicos industriales, sistemas de riego, sistemas de extinción de incendios,

alimentación de calderas, fuentes ornamentales

CONCLUSIÓN

Las bombas centrífugas hacen parte de un grupo de máquinas

denominadas bombas roto dinámicas, las cuales están caracterizadas por la

existencia de un elemento impulsor (o impeller) el cual es movido por un eje

que le transmite la potencia a dicho elemento.

En los últimos años, gracias a las facilidades que se han venido dando

en el suministro de la energía eléctrica, el uso de las bombas se ha

extendido de gran manera.

Dado que la mayoría de las bombas son impulsadas con motores

eléctricos, esta mejora en el flujo de la electricidad permitido que los

diseñadores y fabricantes de motores eléctricos puedan proveer motores

poderosos y confiables.

Constituyen una opción económica, probada y confiable en el manejo

de fluidos en plantas industriales, instalaciones comerciales y en desarrollos

urbanos.

La creación de vacío es la función primordial de una bomba.

En una bomba siempre hay pérdidas, por lo cual afecta a su

eficiencia, siendo una de las más eficientes la bomba centrífuga.

La energía o cabeza que se le aplica al líquido por medio de una

bomba centrífuga es por medio de fuerza centrífuga.

La principal aplicación de las bombas centrífugas es para el trasiego

de líquidos poco viscosos y líquidos que contengan sólidos en suspensión.

Las bombas más utilizadas son las centrífugas, por sus altas

velocidades que puede alcanzar

BIBLIOGRAFÍA

Libro de Consulta para Evaluación Ambiental (Volumen I; II y III).

Trabajos Técnicos del Departamento de Medio Ambiente del Banco Mundial.

www.sishica.com/sishica/download/Manual.pdf

facingyconst.blogspot.com/2008_08_10_archive.html