Instituto Universitario De Tecnologa IndustrialRodolfo Loero ArismendiI.U.T.I.R.L.ACatedra: Operaciones Unitarias ISeccion: 4DQ

Profa: Yandira ReinaBachilleres:Boada ReguloCastro FelixHonmaris Lezama

Maturn-Edo Monagas

Introduccin Siempre que tratemos temas como procesos qumicos, y de cualquier circulacin de fluidos estamos, de alguna manera entrando en el tema de bombas. El funcionamiento en si de la bomba ser el de un convertidor de energa, o se, transformara la energa mecnica en energa cintica, generando presin y velocidad en el fluido. Existen muchos tipos de bombas para diferentes aplicaciones.Los factores ms importantes que permiten escoger un sistema de bombeo adecuado son: presin ltima, presin de proceso, velocidad de bombeo, tipo de gases a bombear ,la eficiencia de cada bomba vara segn el tipo de gas.

Concepto de bombaEnerga a la corriente del fluido impulsndolo, desde un estado de baja presin esttica a otro de mayor presin. Estn compuestas por un elemento rotatorio denominado impulsor, el cual se encuentra dentro de una carcasa llamada voluta. Inicialmente la energa es transmitida como energa mecnica a travs de un eje, para poster Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir anteriormente convertirse en energa hidrulica. El fluido entra axialmente a travs del ojo del impulsor, pasando por los canales de ste y suministrndosele energa cintica mediante los labes que se encuentran en el impulsor para posteriormente descargar el fluido en la voluta, el cual se expande gradualmente, disminuyendo la energa cintica adquirida para convertirse en presin esttica.

TRANSPORTE DE FLUIDOS E IMPULSIONEl mtodo ms comn para transportar fluidos deun punto a otroes impulsarlo a travs de un sistema de tuberas. Las tuberas de seccin circular son las ms frecuentes, ya que esta forma ofrece no slo mayor resistencia estructural sino tambin mayor seccin transversal para el mismo permetro exterior que cualquierotra forma. El manejo de los fluidos en superficie provenientes de un yacimiento de petrleo o gas, requieren de la aplicacin de conceptos bsicosrelacionado con el flujo de fluidos en tuberas en sistemas sencillos y en red de tuberas, el uso de vlvulas accesorios y las tcnicas necesarias para disear y especificar equipos utilizados en operaciones de superficie. Los fluidos de un yacimiento de petrleo son transportados a los separadores, donde se separan las faseslquidas y gaseosas. El gas debe ser comprimido y tratado para su uso posterior y el lquido formado por petrleo agua y emulsiones debe ser tratado para remover el agua y luego ser bombeado para transportarlo a su destino.

IMPULSIONEn un circuito recorrido por un fluido, parte de tubera que tiene la finalidad de suministrar fluido al circuito en la cantidad y a la presin requerida. Las bombas que se encargan de la impulsin son de distinto tipo segn la funcin y la clase de fluido que circule.En un motor existen tuberas forzadas activadas por dispositivos diversos. En la instalacin de refrigeracin hay una bomba centrfuga si la refrigeracin es de lquido, o un ventilador centrfugo si es por aire; en la instalacin de lubricacin la bomba de impulsin es de lbulos, mientras que en el circuito de alimentacin se utilizan bombas de membrana o rotativas; en el caso de alimentacin por inyeccin, la impulsin es garantizada por dosificadores de pistones.El tramo de impulsin es siempre la zona del circuito en que existe la presin ms alta Y. por tanto, en funcin de este hecho se interpretan las indicaciones de los manmetros. Efectivamente, con el motor fro el manmetro del aceite indica siempre presiones bastante elevadas a causa de la mayorviscosidaddel lubricante a baja temperatura; por el mismo motivo se producen en el circuito prdidas elevadas de carga que rebajan la presin en las zonas ms alejadas, donde puede faltar la circulacin del lubricante.

Tipos de bomba Bombas centrifugas: Una bomba centrfuga es una mquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o crter, o una cubierta o coraza. Se denominan as porque la cota de presin que crean es ampliamente atribuible a la accin centrfuga. Las paletas imparten energa al fluido por la fuerza de esta misma accin. As, despojada de todos los refinamientos, una bomba centrfuga tiene dos partes principales: (1) Un elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una flecha, y (2) un elemento estacionario, compuesto por una cubierta, estoperas y chumaceras. Bombas perifricas: Son tambin conocidas como bombas tipo turbina, de vrtice y regenerativas, en este tipo se producen remolinos en el lquido por medio de los labes a velocidades muy altas, dentro del canal anular donde gira el impulsor. El lquido va recibiendo impulsos de energa No se debe confundir a las bombas tipo difusor de pozo profundo, llamadas frecuentemente bombas turbinas aunque no se asemeja en nada a la bomba perifrica.La verdadera bomba turbina es la usada en centrales hidroelctricas tipo embalse llamadas tambin de Acumulacin y Bombeo, donde la bomba consume potencia; en determinado momento, puede actuar tambin como turbina para entregar potencia. Bombas de desplazamientos positivo: Estas bombas guan al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre est contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro. El movimiento del desplazamiento positivo consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminucin del volumen de una cmara. Por consiguiente, en una mquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energa no tiene necesariamente movimiento alternativo (mbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio (rotor).Sin embargo, en las mquinas de desplazamiento positivo, tanto reciprocantes como rotatorias, siempre hay una cmara que aumenta de volumen (succin) y disminuye volumen (impulsin), por esto a stas mquinas tambin se les denomina Volumtricas. Bombas reciprocantes: llamadas tambin alternativas, en estas mquinas, el elemento que proporciona la energa al fluido lo hace en forma lineal y alternativa. La caracterstica de funcionamiento es sencilla. Bomba rotatoria: Llamadas tambin rotoestticas, debido a que son mquinas de desplazamiento positivo, provistas de movimiento rotatorio, y son diferentes a las rotodinmicas. Estas bombas tienen muchas aplicaciones segn el elemento impulsor. El fluido sale de la bomba en forma constante, puede manejar lquidos que contengan aire o vapor. Su principal aplicacin es la de manejar lquidos altamente viscosos, lo que ninguna otra bomba puede realizar y hasta puede carecer de vlvula de admisin de carga.

Bombas de engranajes: se usan para bombear aceite de lubricacin, y casi siempre tienen un componente de vibracin fuerte en la frecuencia del engranaje, que es el nmero de dientes en el engrane por las RPM. Este componente depender fuertemente de la presin de salida de la bomba. Si la frecuencia del engranaje se cambia de manera significativa, y hay una aparicin de armnicos o de bandas laterales, en el espectro de vibracin, este podra ser una indicacin de un diente cuarteado daado de otra manera. Bombas lobulares: Estas se asemejan a las bombas del tipo de engranes en su forma de accin, tienen dos o ms rotores cortados con tres, cuatro, o ms lbulos en cada rotor. Los rotores se Sincronizan para obtener una rotacin positiva por medio de engranes externos, Debido a que el lquido se descarga en un nmero ms reducido de cantidades mayores que en el caso de la bomba de engranes, el flujo del tipo lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de engranes. Existen tambin combinaciones de bombas de engrane y lbulo.

Bomba peristltica: es un tipo de bomba hidrulica de desplazamiento positivo usada para bombear una variedad de fluidos. El fluido es contenido dentro de un tubo flexible empotrado dentro de una cubierta circular de la bomba (aunque se han hecho bombas peristlticas lineales). Un rotor con un nmero de 'rodillos', 'zapatas' o 'limpiadores' unidos a la circunferencia externa comprimen el tubo flexible. Mientras que el rotor da vuelta, la parte del tubo bajo compresin se cierra (o se ocluye) forzando, de esta manera, el fluido a ser bombeado para moverse a travs del tubo. Adicionalmente, mientras el tubo se vuelve a abrir a su estado natural despus del paso de la leva ('restitucin'), el flujo del fluido es inducido a la bomba. Este proceso es llamado peristalsis y es usado en muchos sistemas biolgicos como el aparato digestivo. Funcionamiento de una BombaLa manera en la que una bomba trabaja depende no slo de las caractersticas de funcionamiento de la bomba, sino tambin de las caractersticas del sistema en el cual vaya a trabajar. Para el caso de una bomba dada, mostramos las caractersticas de funcionamiento de la bomba (h respecto a Q) para una velocidad de operacin dada, normalmente cercana a la velocidad que da el rendimiento mximo. Tambin mostramos la curva caracterstica del sistema (es decir, la altura de bombeo requerida respecto a Q). En este caso, la bomba est suministrando lquido a travs de un sistema de tuberas con una altura esttica D z. La altura que la bomba debe desarrollar es igual a la elevacin esttica mas la prdida total de carga en el sistema de tuberas (aproximadamente proporcional) a Q). La altura de funcionamiento de la bomba real y el caudal son determinados por la interseccin de las dos curvas.Los valores especficos de h y Q determinados por esta interseccin pueden ser o no ser los de mximo rendimiento. Si no lo son, significa que la bomba no es exactamente la adecuada para esas condiciones especficas.El punto de funcionamiento o punto ptimo de una bomba solodinmica es el de la curva H Q que corresponde a un rendimiento mximo. Cuanto mas empinada se la curva H Q, mas significativo ser el efecto de cualquier cambio de altura en el punto de funcionamiento.Por ejemplo, una bomba con una curva H Q empinada presentar un pequeo cambio de descarga pero la altura variar mucho si se desplaza el punto de funcionamiento, en cambio una bomba cuya curva H Q sea plana, mostrar un gran cambio de capacidad pero la altura variar poco al desplazarse el punto de funcionamientoLas curvas H Q para las bombas centrfugas son sustancialmente planas, con tendencia a que el sedimento mximo se site inmediatamente despus de la capacidad media.Las curvas H Q para una bomba de flujo axial es an ms empinada, con su punto de demanda en la descarga nula y su curva de potencia es decreciente.El flujo entra a la bomba a travs del centro o ojo del rodete y el fluido gana energa a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia fuera en direccin radial. Esta aceleracin produce un apreciable aumento de energa de presin y cintica, lo cual es debido a la forma de caracol de la voluta para generar un incremento gradual en el rea de flujo de tal manera que la energa cintica a la salida del rodete se convierte en cabeza de presin a la salida.

Principio de funcionamiento de una bomba centrfugaEficiencia Mecnica. Es la eficiencia relacionada con las prdidas de energa til, debidas al rozamiento en el cojinete, prensa-estopas y el rozamiento del fluido en los espacios entre la cubierta del rodete y la carcasa de la mquina, llamado rozamiento del disco y se define para una bomba centrifuga como:

Eficiencia Hidrulica.Se define en trminos de la relacin entre el trabajo especfico ideal de la mquina y el real del rodete, el trabajo especfico ideal de la mquina se calcula basado en las condiciones totales o estticas.

Eficiencia Total.Redefine en trminos de la relacin entre la potencia elctrica suministrada a la mquina y la potencia hidrulica entregada por sta.CURVAS CARACTERSTICASAntes de que un sistema de bombeo pueda ser diseado o seleccionado debe definirse claramente su aplicacin. As sea una simple lnea de recirculacin o un gran oleoducto, los requerimientos de todas la aplicaciones son siempre los mismos, es decir, trasladar lquidos desde un punto a otro. Entonces, esto obliga a que la bomba y el sistema tengan iguales caractersticas para que este diseo sea ptimo. La manera de conocer tales caractersticas se realiza con la ayuda de las curvas caractersticas de la bomba, las cuales han sido obtenidas mediante ensayos realizados en un banco de pruebas el cual posee la instrumentacin necesaria para medir el caudal, velocidad de giro, momento de torsin aplicado y la diferencia de presin entre la succin y la descarga de la bomba, con el fin de poder predecir el comportamiento de la bomba y obtener el mejor punto de operacin el cual se conoce como PME, variando desde una capacidad igual a cero hasta un mximo, dependiendo del diseo y succin de la bomba.

Generalmente este tipo de curvas se obtienen para velocidad constante, un dimetro del impulsor especfico y un tamao determinado de carcasa, realizando la representacin grfica de la carga hidrulica (curva de estrangulamiento), potencia absorbida y eficiencia adiabtica contra la capacidad de la bomba.

Estas curvas son suministradas por los proveedores de bombas, de tal manera que el usuario pueda trabajar segn los requerimientos de la instalacin sin salir de los intervalos de funcionamiento ptimo, adems de predecir que ocurrir al variar el caudal manejado, sirviendo como una gran herramienta de anlisis y de compresin del funcionamiento del equipo.

CLASIFICACIN DE LAS BOMBASLas Bombas pueden clasificarse sobre la base de las aplicaciones a que estn destinadas, los materiales con que se construyen, los lquidos que mueven y an su orientacin en el espacio. Todas estas clasificaciones, sin embargo, se limitan en amplitud tienden sustancialmente a traslaparse entre s. Un sistema ms bsico de clasificacin, define primero el principio por el cual se agrega energa al fluido, investiga la identificacin del medio por el cual se implementa este principio y finalmente delinea las geometras especficas comnmente empleadas. Este sistema se relaciona por lo tanto, con las bombas mismas y no se relaciona con ninguna consideracin externa a la bomba o aun con los materiales con que puede estar construida. Bajo este sistema, todas las bombas pueden dividirse en dos grandes categoras:Dinmicas, en las cuales se aade energa continuamente, para incrementar las velocidades de los fluidos dentro de la mquina a valores mayores de los que existen en la descarga, de manera que la subsecuente reduccin en velocidad dentro, o ms all de la bomba, produce un incremento en la presin. Las bombas dinmicas pueden, a su vez, subdividirse en otras variedades de bombas centrfugas y de otros efectos especiales.De Desplazamiento, en las cuales se agrega energa peridicamente mediante la aplicacin de fuerza a uno o ms lmites mviles de un nmero deseado de volmenes que contienen un fluido, lo que resulta en un incremento directo en presin hasta el valor requerido para desplazar el fluido a travs de vlvulas o aberturas en la lnea de descarga. Las bombas de desplazamiento se dividen esencialmente en los tipos reciprocantes y rotatorios, dependiendo de la naturaleza del movimiento de los miembros que producen la presin.Bombas CentrifugasUna bomba centrfuga es una mquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o crter, o una cubierta o coraza. Se denominan as porque la cota de presin que crean es ampliamente atribuible a la accin centrfuga. Las paletas imparten energa al fluido por la fuerza de esta misma accin. As, despojada de todos los refinamientos, una bomba centrfuga tiene dos partes principales:1. Un elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una flecha.2. Un elemento estacionario, compuesto por una cubierta, estoperas y chumaceras.

Usos:Las bombas centrfugas, debido a sus caractersticas, son las bombas que ms se aplican en la industria. Las razones de estas preferencias son las siguientes: Son aparatos giratorios. No tienen rganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son muy sencillos. La impulsin elctrica del motor que la mueve es bastante sencilla. Para una operacin definida, el gasto es constante y no se requiere dispositivo regulador. Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias. Seleccin de bombasAl seleccionar bombas para una aplicacin dada, tenemos varias bombas entre las que elegir. Haremos lo posible para seleccionar una bomba que opere con un rendimiento relativamente alto para las condiciones de funcionamiento dadas.Los parmetros que se deben investigar incluyen la velocidad especfica Ns, el tamao D del impulsor y la velocidad de operacin n. Otras posibilidades son el uso de bombas multietapa, bombas en serie, bombas en paralelo, etc. Incluso, bajo ciertas condiciones, limitar el flujo en el sistema puede producir ahorros de energa.El objetivo es seleccionar una bomba y su velocidad de modo que las caractersticas de funcionamiento de la bomba en relacin al sistema en el cual opera sean tales que el punto de funcionamiento est cerca del PMR (punto de mximo de rendimiento). Esto tiende a optimizar el rendimiento de la bomba, minimizando el consumo de energa.El punto de operacin puede desplazarse cambiando la curva caractersticas de la bomba, cambiando la curva caracterstica del sistema o cambiando ambas curvas. La curva de la bomba puede modificarse cambiando la velocidad de funcionamientos de una bomba dada o seleccionando una bomba distinta con caractersticas de funcionamiento diferentes. En algunos casos puede ser una ayuda ajustar el impulsor, es decir, reducir algo su dimetro, alrededor de un 5 por 100, mediante rectificado. Este impulsor ms reducido se instala en la cubierta original. La curva caracterstica del sistema puede cambiarse modificando el tamao de la tubera o estrangulando el flujo.Una complicacin que se presenta a menudo es que los niveles de ambos extremos del sistema no se mantienen constantes, como ocurre si los niveles de los depsitos fluctan. En tal caso es difcil alcanzar un rendimiento alto para todos los modos de funcionamiento. En casos extremos a veces se utiliza un motor con velocidad variable. El procedimiento de seleccin de una bomba que permita una recirculacin segura es selecciones una bomba que produzca el flujo de descarga Qa deseado. La curva E es la caracterstica de carga y capacidad de la bomba y la curva a es la de carga del sistema para la descarga hacia el tanque A. La bomba funciona con una carga de Hop.Para incluir circulacin continua en el sistema de bombeo, hay que aumentar el caudal de la bomba con la carga Hop de funcionamiento para mantener una descarga de Qa hacia el tanque A y, al mismo tiempo, una recirculacin Qb de retorno al tanque B. Para lograrlo, se selecciona el tamao inmediato mayor de impulsor con la curva de rendimiento F. Eficiencias de las bombas Eficiencia hidrulica: Esta tiene en cuenta las prdidas de altura total, Hint y Hu, donde Hint son las prdidas de altura total hidrulicas y Hu = Htotal Hint, luego la eficiencia hidrulica est dada por la siguiente ecuacin:h = Hu/Htotal Eficiencia volumtrica: Esta tiene en cuenta las perdidas volumtricas y se expresa como:v = Q/(Q+qe+qi)Donde:Q es el caudal til impulsado por la bomba y (Q+qe+qi) es el caudal terico o caudal bombeado por el rodete. Eficiencia interna: Tiene en cuenta todas las perdidas internas, o sea, las hidrulicas y las volumtricas, y engloba las eficiencias hidrulicas y volumtricas:i = Pu/PiDonde:Pu es la potencia til, la cual ser en impulsar el caudal til a la altura tilPu = * Q * HuPi es la potencia interna, o sea, la potencia suministrada al fluido menos las perdidas mecnicas (Pm)Pi = Pa PmDespus de realizar algunos clculos algebraicos tenemos que la ecuacin para la eficiencia interna es la siguiente:i = h * v Eficiencia total: Esta tiene en cuenta todas las perdidas en la bomba, y su valor es:t = Pu/PaDonde Pu es la potencia til y Pa es la potencia de accionamiento.t = b * v * mDe esta forma hemos llegado al final de nuestro recorrido para identificar la eficiencia respectiva para cada uno de los casos. SELECCIN DE BOMBASAl seleccionar bombas para una aplicacin dada, tenemos varias bombas entre las que elegir. Haremos lo posible para seleccionar una bomba que opere con un rendimiento relativamente alto para las condiciones de funcionamiento dadas.Los parmetros que se deben investigar incluyen la velocidad especfica Ns, el tamao D del impulsor y la velocidad de operacin n. Otras posibilidades son el uso de bombas multietapa, bombas en serie, bombas en paralelo, etc. Incluso, bajo ciertas condiciones, limitar el flujo en el sistema puede producir ahorros de energa.El objetivo es seleccionar una bomba y su velocidad de modo que las caractersticas de funcionamiento de la bomba en relacin al sistema en el cual opera sean tales que el punto de funcionamiento est cerca del PMR (punto de mximo de rendimiento). Esto tiende a optimizar el rendimiento de la bomba, minimizando el consumo de energa.El punto de operacin puede desplazarse cambiando la curva caractersticas de la bomba, cambiando la curva caracterstica del sistema o cambiando ambas curvas. La curva de la bomba puede modificarse cambiando la velocidad de funcionamientos de una bomba dada o seleccionando una bomba distinta con caractersticas de funcionamiento diferentes. En algunos casos puede ser una ayuda ajustar el impulsor, es decir, reducir algo su dimetro, alrededor de un 5 por 100, mediante rectificado. Este impulsor ms reducido se instala en la cubierta original. La curva caracterstica del sistema puede cambiarse modificando el tamao de la tubera o estrangulando el flujo.Una complicacin que se presenta a menudo es que los niveles de ambos extremos del sistema no se mantienen constantes, como ocurre si los niveles de los depsitos fluctan. En tal caso es difcil alcanzar un rendimiento alto para todos los modos de funcionamiento. En casos extremos a veces se utiliza un motor con velocidad variable. El procedimiento de seleccin de una bomba que permita una recirculacin segura es selecciones una bomba que produzca el flujo de descarga Qa deseado. La curva E es la caracterstica de carga y capacidad de la bomba y la curva a es la de carga del sistema para la descarga hacia el tanque A. La bomba funciona con una carga de Hop.Para incluir circulacin continua en el sistema de bombeo, hay que aumentar el caudal de la bomba con la carga Hop de funcionamiento para mantener una descarga de Qa hacia el tanque A y, al mismo tiempo, una recirculacin Qb de retorno al tanque B. Para lograrlo, se selecciona el tamao inmediato mayor de impulsor con la curva de rendimiento F. Si se conoce el flujo Qb con la curva Hop de funcionamiento para orificio y tubo de recirculacin, el flujo de recirculacin Qs, en el punto de corte de la bomba se puede determinar con: En donde H, es la carga de corte de la bomba con la curva de rendimiento F. CURVA CARACRERISTICAEl comportamiento hidrulico de una bomba viene especificado en sus curvas caractersticas que representan una relacin entre los distintos valores del caudal proporcionado por la misma con otros parmetros como la altura manomtrica, el rendimiento hidrulico, la potencia requerida y la altura de aspiracin, que estn en funcin del tamao, diseo y construccin de la bomba.Estas curvas, obtenidas experimentalmente en un banco de pruebas, son proporcionadas por los fabricantes a una velocidad de rotacin determinada (N).Se representan grficamente, colocando en el eje de abscisas los caudales y en el eje de ordenadas las alturas, rendimientos, potencias y alturas de aspiracin. Curva altura manomtrica-caudal. Curva H-Q.Para determinar experimentalmente la relacin H(Q) correspondiente a unas revoluciones (N) dadas, se ha de colocar un vacumetro en la aspiracin y un manmetro en la impulsin, o bien un manmetro diferencial acoplado a dichos puntos. En la tubera de impulsin, aguas abajo del manmetro, se instala una llave de paso que regula el caudal, que ha de ser aforado. La velocidad de rotacin se puede medir con un tacmetro o con un estroboscopio. Con un accionamiento por motor de corriente alterna, dicha velocidad vara muy poco con la carga.

Conclusin Las conclusiones finales que se pueden sacar de esta experiencia de bombas centrifugas son que los fluidos absorben y aumentan su energa producto de las bombas, adems se pude decir que este tipo de bomba trabaja de forma radial. Unabombacentrfuga es untipodebombahidrulicaque transforma la energa mecnicadeunimpulsor rotatorio en energa cinticay potencial requerida. La fuerza centrfuga producidadepende tanto dela velocidad en la periferia del impulsor como dela densidad del lquido. Eneste trabajo sehaejemplificadolas partes principales deuna bombacentrifuga horizontal, sus funciones y ascomo papel quecumplen en una bombacentrifuga.

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