Clasificación y descripción general de las bombas.

Las bombas se clasifican con base en una gran cantidad de criterios, que van desde sus

aplicaciones, materiales de construcción, hasta su configuración mecánica. Un criterio básico

que incluye una clasificación general, es el que se basa en el principio por el cual se adiciona

energía al fluido. Bajo este criterio las bombas pueden dividirse en dos grandes grupos;

Dinámicas y de Desplazamiento positivo.

a) Dinámicas. Bombas a las que se agrega energía continuamente, para incrementar la

velocidad del fluido dentro de la bomba a valores mayores de los que existen en la succión, de

manera que la subsecuente reducción de velocidad dentro o más allá de la bomba, produce un

incremento en la presión.

b) De desplazamiento positivo. Bombas en las cuales se agrega energía periódicamente

mediante la aplicación de fuerza a uno o más elementos móviles para desplazar un número

deseado de volúmenes de fluido, lo que resulta en un Incremento directo en la presión.

Figura 1.2 Clasificación de las bombas para manejo de aguas residuales

1.3 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

Las bombas centrífugas se clasifican de acuerdo a la trayectoria del fluido en el interior del

impulsor en: flujo radial, flujo axial y flujo mixto.

a) Flujo radial. El movimiento del fluido se inicia en un plano paralelo al eje de giro del impulsor

de la bomba y termina en un plano perpendicular a éste. Estas bombas Pueden ser

horizontales o verticales.

b) Flujo axial. La dirección del fluido en el impulsor es en forma axial y alrededor del eje de giro

del impulsor de la bomba, sin tener cambios de dirección. Éstas bombas desarrollan su carga

por la acción de un impulso o elevación de los alabes sobre el líquido y usualmente son

bombas verticales de un solo paso.

1.4 TIPOS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

1.4.1 Bombas con impulsor en voladizo

En estas bombas el impulsor es montado en el extremo de la flecha, trasmitiendo en su

operación una fuerza y un momento en cantiliver sobre el (los) rodamientos de la bomba.

1.4.2 Bombas con impulsor entre rodamientos

En estos equipos los rodamientos están situados en los extremos, los cuales soportan la flecha

con el impulsor o impulsores, según sea de un paso o multipaso respectivamente.

1.4.3 Bombas tipo turbina

Es una bomba vertical para servicio en pozos o cárcamos, donde el nivel del líquido sobre pasa

la altura de succión de las bombas horizontales. Éstas bombas por lo general se construyen

con lubricación por aceite, o por el mismo fluido bombeado (auto lubricadas) con tazones y

difusores lo cual la hacen conveniente para construcciones multietapas.

 

2. CÁLCULO DE LA CARGA DE BOMBEO.

El cálculo de la carga total de bombeo consiste en determinarla energía requerida para impulsar

el líquido desde el nivel de succión hasta el nivel de descarga, venciendo la resistencia que

ofrecen la tubería y los accesorios, al paso del fluido.

2.1 CARGA DINÁMICA TOTAL (CDT).La carga dinámica total de bombeo se define

como la suma total de resistencias del sistema, correspondientes a la carga estática total, a la

pérdida de carga por fricción en la tubería de succión y descarga y a la carga de velocidad.

Para determinar la carga dinámica total del sistema, se hace uso de la ecuación de Bernoulli, y

que aplicada a un sistema de bombeo como el mostrado en la figura 1-3. Se tiene la siguiente

expresión:

Dónde:

P1y P2: Presión sobre la superficie del líquido en los puntos 1 y 2 respectivamente.

VI y V2: Velocidad que experimenta el fluido en los puntos 1 y 2 respectivamente. hs

y hd: Alturas de succión y descarga respectivamente. CDT : Carga dinámica total que la

bomba tiene que desarrollar para conducir el fluido del depósito 1 al depósito 2 a la capacidad

determinada. H f1 –2

: Pérdidas totales de carga que el líquido experimenta en la tubería de succión y descarga.:

Densidad del fluido a la temperatura de bombeo. g: Aceleración debido a la gravedad. De la

ecuación anterior tenemos que la carga dinámica total será:

Figura 1.3 Parámetros para determinar la carga dinámica total del sistema de bombeo.

En sistemas atmosféricos Pl = P2 y para fines prácticos se considera la velocidad de succión

despreciable, por lo que tenemos: Para sistemas con carga de succión

  3. PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO

a) Elaborar un isométrico del sistema, en caso de no tenerlo, elaborar un esquema con los

niveles y acotaciones correspondientes.

b) Anotar en la hoja de cálculo las propiedades del líquido a bombear.

c) Determinar las pérdidas de presión en las líneas de succión y descarga.c.1.- Anotar el

flujo mínimo/normal y máximo.c.2.- Anotar el flujo de diseño (cálculo).

d) Calcular la caída de presión por fricción con el gasto máximo esperado Al obtener el factor de

fricción (f) se incrementa de 20 a 30 % y se continúa el cálculo. Nota: este aumento se hace

debido al cambio de rugosidad que sufre la pared dela tubería durante 5 a 10 años de servicio.

Si el flujo máximo no está perfectamente determinado o existe la posibilidad de un aumento

sobre el gasto estimado, aplicará un 10 a 20 % adicional al gasto en el momento de seleccionar

la bomba.

d.1) La velocidad recomendada para el agua en la línea de succión es de 1.5 m/s (5 pies/s)

d.2) La velocidad recomendada para el agua en la línea de descarga es de 1,5 a 2,5 m/s (5 a 8

pies/s).

d.3) Determinar diámetros de tuberías con los valores de velocidad elegidos.

d.4) Determinar el número de Reynolds y el factor de fricción con ayuda del diagrama de

Moody.

d.5) Colocar las longitudes de tubería (L), las conexiones con sus longitud es equivalentes (Le) y

determine la longitud total equivalente a partir del isométrico.

d.6) Determine la longitud equivalente con ayuda del apéndice A del Crane "Flujode fluidos", u

otro manual que contenga esta información.

e) Determine la carga total.

4. CÁLCULO DE LA POTENCIA HIDRÁULICA (WHP) Y DE LA

POTENCIA ALFRENO (BHP)

La potencia de entrada o potencia al freno (BHP) es la potencia requerida en la flecha de la

bomba. La potencia hidráulica (WHP) es la desarrollada en el líquido por la bomba. Estos dos

términos son determinados por las siguientes fórmulas:

Nota: los valores de densidad se encuentran en la página a 10 del crane” flujo de fluidos”.

Dónde:

La potencia al freno ó de entrada para una bomba es mayor que la potencia hidráulica o de

salida, debido a las pérdidas mecánicas o hidráulicas que ocurren en la bomba. Por lo tanto la

eficiencia es la relación entre estos dos conceptos