7/26/2019 _04 BOMBAS

1/28

Ral R. Roque Y.

7/26/2019 _04 BOMBAS

2/28

CONTROL DE BOMBAS

Introduccin

Para el transporte de fluidos se requiere de dispositivos con una determinada

energa.

Estos dispositivos deben ser capaces de vencer energa cintica y potencia

desde un punto hacia otro.

Cuando el fluido est en estado lquido el dispositivo es una bomba.

7/26/2019 _04 BOMBAS

3/28

CONTROL DE BOMBAS

ClasificacinSegn el principio de funcionamiento se dividen en:

Bombas Centrifugas

Bombas de desplazamiento positivo

Bombas Centrifugas

La energa proporcionada es continua de tal manera que incrementa la velocidad

del fluido en el interior de la bomba.

Luego la velocidad se reduce al llegar a la descarga incrementando su presin.

Bombas de Desplazamiento positivo

Cada recorrido o rotacin de la bomba se aade energa hacia un determinado

volumen de fluido.

LA energa aplicada al fluido es entonces discontinua.Se incrementa la presin hasta vencer la existente en la lnea de descarga.

7/26/2019 _04 BOMBAS

4/28

CONTROL DE BOMBAS

Vapor

saturado

Inicio de

condensacionLiquido

Liquido

Pa

PbPc

Pd

Conceptos Tericos

Presin de Vapor

Es la presin absoluta que adquiere el vapor a una determinada temperatura.

En equilibrio las velocidades de condensacin y evaporizacin son iguales.

Incrementando la presin y manteniendo la temperatura por debajo de la crtica se

tiene:

7/26/2019 _04 BOMBAS

5/28

CONTROL DE BOMBAS

A una determinada temperatura solo existe una presin para la cual el

fluido puede encontrarse en estado lquido, en estado vapor o en ambos

simultneamente.

Curva de presion vs temperatura de un fluido

7/26/2019 _04 BOMBAS

6/28

CONTROL DE BOMBAS

Teorema de BernoulliEcuacion fundamental de la hidrodinmica

Relaciona:

Energia de flujo

Energia cinetica

Energia potencial

2

2

P VZ cte

gr

7/26/2019 _04 BOMBAS

7/28

CONTROL DE BOMBAS

Ejercicio

Verificar dimensiones en la ecuacin de Bernoulli

Diseo de una placa de orificio

7/26/2019 _04 BOMBAS

8/28

CONTROL DE BOMBAS

Altura de elevacin

Es la energia por unidad de peso de fluido con respecto a la lnea de referencia.

Trabajo necesario para mover el liquido desde una posicin original a la

posicin indicada por esa altura.

Altura Potencial

Es el trabajo que desarrollara el fluido al caer desde una cierta elevacin

2 1H z Z Z

7/26/2019 _04 BOMBAS

9/28

CONTROL DE BOMBAS

2 1P P

H p r

2 2

2 1

2

V VH v

g

Altura de presin esttica

Es la altura a la que fluido puede ser elevado mediante una presin

determinada

Altura de velocidad

Distancia vertical desde la que el fluido debera caer para llegar a una velocidad

especifica

7/26/2019 _04 BOMBAS

10/28

CONTROL DE BOMBAS

2 1H z Z Z 2 1

P P

H p r

2 2

2 1

2

V VH v

g

7/26/2019 _04 BOMBAS

11/28

CONTROL DE BOMBAS

Altura por perdidas de carga

Ecuacin de Darcy en accesorios

2

2fL vH c

D g

7/26/2019 _04 BOMBAS

12/28

CONTROL DE BOMBAS

Cavitacion

Es la formacin de burbujas debido al decremento de la presin absoluta en el

lugar de aspiracin y que luego explosionan.

Producen ruido y vibraciones

El tamao de las burbujas determinan la frecuencia del ruido.

Cuando una bomba opera en cavitacin puede tener desperfectos en las partes

estticas y rotatorias.

La cavitacin reduce el rendimiento de la bomba.

7/26/2019 _04 BOMBAS

13/28

CONTROL DE BOMBAS

T VN PSH d H P

N PSH d Pa Za Hc Pv

NPSH

Se refiere a las condiciones minimas que deben existir en la aspiracin deuna bomba para evitar cavitacion.

NPSH Disponible

NPSH Requerida

Depende de cada bomba en particularEs la necesaria para que la bomba

funcione sin cavitacin

7/26/2019 _04 BOMBAS

14/28

CONTROL DE BOMBAS

Bombas Centrifugas

Formada por alabes alojados dentro de una carcasa.

Proporcionan energa por medio de la fuerza centrifuga

Dispone de elementos estticos y dinmicos

El fluido liquido se ve forzado a pasar por los alabes en movimiento por medio

de la presin atmosfrica u otra presin propia del proceso.

Los alabes constituyen un impulsor que imprime velocidad, la misma que se

convierte en presiona al descargar el liquido sobre el espacio disponible en la

carcasa de la bomba.

7/26/2019 _04 BOMBAS

15/28

CONTROL DE BOMBAS

Bombas Centrifugas

7/26/2019 _04 BOMBAS

16/28

CONTROL DE BOMBAS

Bombas Centrifugas

Al aumentar el caudal disminuye la altura diferencial.

Se presenta tres tipos de comportamiento

Curva A:

Muestra estabilida

Su pendiente es decreciente y progresiva

Curva B

Entre el pnto 1 y el punto 3 el valor de la altura diferencial permanece constate,

una vez pasa el punto 3 entonces la bomba entra en regin de estabilidad.

Curva C

Presenta 2 regiones totalmente diferenciadas

Entre los puntos 1 y 2 su comportamiento es inestable porque presenta dospuntos que tienen distintos que tienen distintos valores de caudal

7/26/2019 _04 BOMBAS

17/28

CONTROL DE BOMBAS

Bombas Alternativas

Son tambin de desplazamiento positivo, porque atrapan un volumen liquido

y lo desplaza hacia la lnea de descarga en cada uno de los recorridos del

pistn

7/26/2019 _04 BOMBAS

18/28

CONTROL DE BOMBAS

Bombas Rotativas

7/26/2019 _04 BOMBAS

19/28

CONTROL DE BOMBAS

Control de Bombas Centrifugas

Marcha Parada ON-OFFEjemplo: Control de nivel de tanque

Operacin: Opera dentro un rango de nivel, de manera que la bomba no tiene

operacin continua.

Requiere de una lgica de enclavamiento basada en los swith de nivel alto y bajo

7/26/2019 _04 BOMBAS

20/28

CONTROL DE BOMBAS

Control de presin On-Off

Requiere de una lgica de enclavamiento basa en un switch de presin

7/26/2019 _04 BOMBAS

21/28

CONTROL DE BOMBAS

Control de presin On-Off

Estrangulamiento en la lnea de impulsin (descarga)

La altura diferencial varia en funcin al caudal segn su curva caracterisitca.

Esta caracterisitca depende su cosntruccion y es facilitad por el fabricante.

Al incrementar el caudal disminuye la altura diferencial de la bomba e

incrementa la perdida de carga del circuito

7/26/2019 _04 BOMBAS

22/28

Curva de desempeo de una bomba

7/26/2019 _04 BOMBAS

23/28

CONTROL DE BOMBAS

Al arrancar la bomba, el caudal incrementa entonces incrementa la perdida

de carga del circuito.

El equilibrio de alcanza cuando la perdida de carga se iguala a la presin

diferencial proporcionada por la bomba.

Cuando se desea reducir o incrementar el caudal o presin , es necesario

agregar una vlvula en la impulsin de la bomba

7/26/2019 _04 BOMBAS

24/28

CONTROL DE BOMBAS

Curva A

Corresponde a un circuito con la vlvula totalmente abierta

Curva B

Corresponde a un circuito con la vlvula parcialmente cerrada

Curva C

Corresponde a un circuito con la vlvula prcticamente cerrada

7/26/2019 _04 BOMBAS

25/28

CONTROL DE BOMBAS

Control por Derivacin de caudal

Problemas en operacin a bajo caudal

Problemas trmicos

Se produce calentamiento excesivo del fluido por disipacin de cantidad de calo.Problemas hidrulicos

Se produce recirculacin interna en la bomba.

Problemas elctricos

Aumento de potencia en el motor al cerrarse una vlvula en el circuito de

impulsin.

7/26/2019 _04 BOMBAS

26/28

CONTROL DE BOMBAS

Entonces se debe garantizar la operacin con un caudal superior al mnimo.Se resuelve:

Utilizando una placa rescritura de flujo

Utilizando una vlvula de mnimo caudal

7/26/2019 _04 BOMBAS

27/28

CONTROL DE BOMBAS

Entonces se debe garantizar la operacin con un caudal superior al mnimo.Se resuelve:

Utilizando una placa rescritura de flujo

Utilizando una vlvula de mnimo caudal

7/26/2019 _04 BOMBAS

28/28

CONTROL DE BOMBAS

Control por Velocidad de giro

Cuando se reduce la velocidad se disminuye el caudal de paso, la mismo

tiempo se reduce la altura de elevacin y como consecuencia se reduce el

consumo energtico.

Para obtenre este tipo de operacin se utiliza accionadores de motor tipo

variadores de frecuencia o turbinas de vapor