(Parte 1 de 9)

1Características generales
1.1Nomenclatura y definiciones
1.2Bombas de pistón
1.2.1Elementos básicos
1.2.2Operación

Introducción 1.2.2.1.Succión (Cabeza total de succión) 1.2.2.2.Descarga (Cabeza de descarga)

1.3Bombas Centrífugas
1.3.1Características generales
1.3.2Clasificación
1.3.3Funcionamiento.
1.4Sistemas de bombeo
1.4.1Subsistema de Succión
1.4.1.1Normas de diseño.
1.4.2Subsistema Bomba
1.4.3Subsistema de Descarga
1.5Cálculos adicionales
1.5.1b H. P hidráulica
1.5.2Eficiencias

1.3.2.1Según la dirección del flujo de entrada y salida 1.3.2.2Según la entrada del flujo de admisión 1.3.2.3Según la construcción mecánica. 1.3.2.4Según el caudal. 1.3.2.5Según la posición del eje 1.3.2.6Según el número de impulsores en serie 1.4.2.1.Cálculos necesarios antes de la selección 1.4.2.1.1.Altura Total Dinámica (H.T.D.I) 1.4.2.1.2. Caudal (Q) 1.4.2.2.Selección bomba (Curvas características) 1.4.2.2.1.Gráfico rango de trabajo de las bombas 1.4.2.2.2.Curvas características: bombas con varios impulsores. 1.4.2.2.3.Curvas características: bombas con 1 solo impulsor. 1.4.2.3. Aspectos complementarios 1.4.2.3.1. Bombas Sumergibles 1.4.2.3.2.Bombas con inyector pozo profundo 1.5.2.1.Eficiencia del motor (η1) 1.5.2.2.Eficiencia del sistema de transmisión (η2) 1.5.2.3.Eficiencia de la bomba (η3) 1.5.2.4.Eficiencia del sistema de bombeo (η4)

1.5.4Anexo

1.5.3. Simbiología y fórmulas

Tablas : •Longitud equivalente accesorios en m

•Nomograma para determinar pérdidas de presión en tubería, C=100

•Factores de corrección para tuberías con C # 100

Bombas 1

En este material, se recopilarán los aspectos básicos para conocer, calcular y seleccionar en forma adecuada los dos tipos más comunes de bombas para líquidos:

•Bombas de pistón (Aspirantes – Impelentes)

•Bombas centrífugas

1.Características Generales 1.1 Nomenclatura y Definiciones.

Antes de entrar en materia, es conveniente establecer un lenguaje básico usado en el estudio de las bombas :

•(Hg, Z 2) .Altura geodésica. Es la diferencia de cotas entre 2 puntos, medida en unidades de longitud (m, pies, pulg.).

•(L). LongitudEs la distancia entre 2 puntos medida sobre las irregularidades del terreno
•(Le) Longitud equivalenteEs el equivalente en unidades de longitud de las pérdidas de
•(Hd) Altura DinámicaEs la altura equivalente a la altura geodésica (Hg ó Z) más las
•(m. c. a.).Columna de agua en metrosEs la columna que la presión atmosférica puede

en unidades de longitud (m, pié, pulg). Es diferente del concepto de distancia horizontal. energía de los accesorios de una conducción de un fluido. Se calcula mediante tabla de “Longitud equivalente para accesorios”. perdidas por fricción en la conducción del fluido convertidas a cabeza de altura. hacer subir en un recipiente al vacío.

normalPatm =

Donde :

m.c.a. (1) : Columna de agua (m) en el sitio (1) 10.03 m : Columna de agua para la presión atmosférica normal a nivel del mar. Pat. (normal) : Presión atmosférica a nivel del mar (14.7 lb/pulg2) (760 m Hg). Pat. (1) : Presión atmosférica en el sitio (1).

•Accesorios

Son elementos que se encuentran tanto en la succión como en la descarga de una bomba, necesarios para una operación. Los más comunes son: granada o cedazo, válvula de pié o cheque, uniones, codos, tees, contracciones ó reducciones, expansiones, válvulas de paso, etc. Todos los anteriores accesorios producen pérdidas de energía de presión del fluido en

1 José Daniel Monsalve G - Ing. Agrícola -Profesor U de A. Alberto Alvarez C. - Ing. Agrónomo - Profesor U. Nacional la succión o descarga. Esta pérdida se calcula utilizando el sistema de Longitud Equivalente, que vienen tabuladas para diferentes diámetros, material y forma, dando las pérdidas en m ó pié. (Tabla).

- (Z1) Altura ó profundidad de succión.

Es la altura o diferencia de cotas entre la bomba y la superficie del líquido que se succiona.

Puede ser- Z1 ó + Z1, según la superficie del líquido se encuentre por encima ó por debajo de la bomba.

(Z1) muestra características diferentes para las bombas de pistón y las centrifugas.

Gráfico 1. Altura de Succión (Z1)

(Z1) para bombas de pistón.

El límite máximo cuando es (+Z1), es la cabeza de altura que producirá la presión atmosférica del sitio menos la cabeza de altura producida por pérdidas en los accesorios y por fricción en la tubería de succión. Se calcula mediante las siguientes ecuaciones:

suchfaccLeLacmimaZsucciónZs)()1(...máxmáx.1+−==

Zs. máx: La altura en (m ó pié) máxima a la que debe ponerse a succionar la bomba. L1 : Longitud de la tubería de succión

Le acc. : Longitud equivalente de los accesorios (calculada en tablas) hf succión: Pérdida de altura (También calculada en tablas) por fricción en

+z1Bomba

Tuberia de Succión longitudde mpie mpieóm mópies pie

atmosférica en el sitio de bombeo

m.c.a. (1) : Es la altura (m ó pie) de la columna de líquido que producirá la presión

Z1 para bombas centrífugas

En este caso la Z1 máx incluye el concepto de NPSH (Cabeza ó altura neta positiva de succión).

Existen dos tipos de NPSH :

NPSH ® (requerido) .Viene determinado en las curvas características de la bomba y lo determina el fabricante según la velocidad (r.p.m) y la capacidad (Caudal) de la bomba (Ver curvas características Bombas Centrífugas)

NPSH (d) (Disponible) Es el que tendrá la bomba según las condiciones en que sea instalada, o sea básicamente según la Z1 máx que tenga la bomba.

1.2 Bombas de pistón. Llamadas también aspirante-impelente. En la siguiente figura aparecen los elementos básicos constituyentes de una bomba de este tipo.

Figura 1

Pistón Valvula (2)

Valvula (1) Tuberia de Succión

P. Atmosférica

Cilindro Tuberia Descarga

1.Tubería de SucciónPor donde fluye el líquido cuando el pistón asciende en el cilindro,

1.2.1. Elementos básicos. creando un vacío que es llenado por el líquido presionado a ascender por la presión atmosférica que actúa sobre la superficie libre del líquido en el recipiente o pozo de succión.

2.CilindroDentro del cual el pistón se desplaza con movimiento de vaivén, ascendente –

descendente; pueden ser horizontales o inclinados, según la construcción de la bomba.

3.Tubería de descargaPor donde sale el fluido impulsado, con presión y velocidad, por el

pistón en su carrera de impulsión.

4.PistónMediante empaquetadura de cuero, caucho, anillos, etc, es hermético con el

cilindro. Realiza dos operaciones básicas: aspirar el líquido en la carrera de aspiración y expelerlo a presión en la carrera de impulsión. El pistón es el elemento que recibe la energía de la fuente de potencia (manual, motor, etc.). 5.Válvulas Cumplen, en este esquema, dos funciones, pues cuando el pistón hace la carrera de aspiración (subiendo), la válvula (1) se cierra y la (2) se abre y el cilindro se llena de líquido en la parte de abajo del pistón y se expulsa en la parte de encima del mismo. Luego, cuando el pistón desciende, la válvula (1) se abre y el líquido pasa arriba del pistón y la (2) se cierra evitando el reflujo del líquido hacia la succión. En las bombas de pistón, la disposición de las válvulas es muy variable, pero siempre tienen el mismo funcionamiento aquí descrito.

Nota Tanto los cálculos de Hts (altura total de succión) como Htd (altura total de descarga) son válidos para las bombas de pistón y rotativas

1.2.2 Operación

1.2.2.1. Succión Esta se produce cuando el pistón hace su carrera ascendente creando un vacío en el cilindro, el cual es llenado con el líquido impulsado por la presión atmosférica; por lo tanto, mientras mejor sea el vacío producido y mayor la presión atmosférica del sitio donde está instalada la bomba, mayor será la profundidad a la que puede succionar, siendo 10mts aprox. la mayor succión teórica, cuando se bombea en un sitio a nivel del mar y el vacío producido por la bomba es perfecto. En la realidad, esta profundidad de succión se ve reducida a una fracción de la succión máxima teórica por deficiencias en el vacío y por pérdidas de cabeza (presión) debido a fricción en la tubería de succión y los accesorios de la succión. Por lo tanto, existirán diferentes alturas de succión máximas (Z1 máx) según la altura sobre el nivel del mar donde esté la bomba y según la bomba usada.

Esta Z1máx es generalmente más grande para las bombas de pistón que para las centrífugas porque aquellas no presentan el fenómeno de “cavitación” en forma tan acentuada como en las centrífugas debido a su baja velocidad de operación.

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