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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA MINISTERIO DEL PODER POPULAR DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA NÚCLEO CAGUA-ESTADO CAGUA ESTADO ARAGUA

Profesor

Integrantes:

Ing. Eysrael Pinto

Gimon Mervin

18.489.246

Marturet Carlos

17.014.754

Rodríguez francisco 14.943.583 Sección: IM-703 IM

Cagua, Abril de 2010

TABLA DE CONTENIDO

TABLA DE CONTENIDO ................................................................................... ii TABLA DE FIGURAS ........................................................................................ iii INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 1 DESARROLLO ...................................................................................................... 2 BOMBAS............................................................................................................ 2 CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS ............................................................. 2 ELEMENTOS CONSTITUTIVOS .................................................................... 4 ECUACIÓN DE EULER.................................................................................... 8 POTENCIA ....................................................................................................... 10 CAVITACIÓN EN LAS BOMBAS: ................................................................ 11 RENDIMIENTO DE LAS BOMBAS: ............................................................. 12 GOLPE DE ARIETE EN BOMBAS ................................................................ 13 Métodos Para Contrarrestar El Golpe De Ariete .......................................... 14 Accesorios Para Contrarrestar El Golpe De Ariete ...................................... 17 CURVA DE LA BOMBA ................................................................................ 20 CONCLUSIÓN ..................................................................................................... 22 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................. 23

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TABLA DE FIGURAS

Figura 1. Bomba centrífuga. ................................................................................... 3 Figura 2. Bomba de flujo axial. .............................................................................. 4 Fig 3: Elementos constitutivos de una bomba centrífuga ....................................... 5 Fig 4: Rodete ........................................................................................................... 6 Fig 5 Rodete Cerrado .............................................................................................. 7 Fig 6 Rodete Semiabiertos ...................................................................................... 7 Fig 7 Rodete Abiertos ............................................................................................. 8 Fig 8 Rodete Doble Aspiracion .............................................................................. 8 Fig. 9 Curvas de una Bomba ................................................................................. 20

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INTRODUCCIÓN El objeto del bombeo de agua o de un líquido bombeable, es su transporte de un punto a otro, generalmente desde una cota baja a otra más elevada, venciendo presiones y desniveles, mediante una maquina hidráulica llamada bomba. En el mercado pueden encontrarse una gran amplia diversidad de bombas siendo los tipos básicos los que relataremos seguidamente, aunque existe muchas variaciones y modificaciones de estos tipos básico, los cuales se encuentran las alternativas, rotativas y centrifugas, en donde las dos primeros operan sobre el principio de desplazamiento positivo, es decir, que bombean una determinada cantidad de fluido sin tener en cuenta las fugas independientemente de la altura de bombeo y El tercer tipo debe su nombre a un elemento rotativo, llamado rodete, que comunica velocidad al líquido y genera presión, la carcaza exterior, el eje y el motor completan la unidad de bombeo Dada la constante necesidad de transportar grandes cantidades de fluidos por largas distancias, las bombas centrifugas, han tomado un papel protagónico en procesos asociados a todo tipo de industrias, inclusive en aplicaciones domesticas simples, Por esta razón es importante tener un conocimiento muy somero sobre dicha máquinas.

DESARROLLO BOMBAS Una bomba es definida por Jose Manuel Saenz de Echevarria (1964); como “dispositivo utilizado para mover los fluidos, tales como líquidos o semilíquidos, o los gases”. Una bomba de desplaza un volumen por la acción física o mecánica. Un error común acerca de las bombas es el pensamiento que crea la presión. Las bombas por si solos no generan presión, sino que desplazan el liquido, provocando un flujo; agregando a la resistencia a la presión de flujo causas. Las bombas caen en cinco grupos principales: ascensor directo, el desplazamiento, la velocidad, la flotabilidad y las bombas de gravedad. Existen distintos tipos de bombas entre ellas se encuentra las bombas rotodinámicas en donde el movimiento dinámico de un fluido se incrementa por acción de la bomba, en contraste con una bomba de desplazamiento positivo en el que se mueve un fluido al atrapar una cantidad fija de liquido y obligando a que el volumen atrapado en la bomba aprobación de la gestión. Ejemplos de bombas centrífugas incluyen la adición de la energía cinética de un fluido por ejemplo, mediante una bomba centrífuga para aumentar la velocidad del fluido o la presión. CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS Las bombas rotodinámicas se clasifican en bombas centrífugas; llamadas así dado que la cabeza de presión es generada por acción centrífuga. El rodete está formado por una serie de aspas curvas ubicadas en ambos lados de los platos. El rodete gira dentro de la voluta. El flujo entra a la bomba a través del centro u ojo del rodete y el fluido gana energía a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia afuera en dirección radial. La voluta generalmente tiene forma de caracol para generar un incremento gradual en el área de flujo de tal manera que la energía cinética a la salida del rodete se convierte en cabeza de presión a la salida. (Figura 1)

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Figura 1. Bomba centrífuga. Dentro de la misma clasificación también se encuentra las bombas multietapas son el resultado de colocar varias bombas centrífugas idénticas en serie. Cada rodete imparte la misma cabeza al líquido y la cabeza total generada es proporcional al número de rodetes. Se utiliza un montaje vertical para bombear agua de pozos profundos. Las bombas de flujo axial es aquella donde el líquido entra en dirección axial y la fuerza centrífuga no juega ningún papel en la generación de la cabeza. El movimiento helicoidal impartido por el rodete al fluido es contrarrestado por los álabes fijos y la descarga se encuentra nuevamente en la dirección axial. El ángulo de inclinación de las aspas tiene gran influencia sobre la cantidad descargada: a menor ángulo, menor cantidad para una velocidad dada; las bombas de flujo axial generalmente se ubican suspendidas sobre el pozo de succión con la campana de succión y el rodete sumergidos. El rotor tiene la forma de un propulsor de barco. (Ver figura 2)

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Figura 2. Bomba de flujo axial. Por último dentro de dicha clasificación se encuentran las bombas de flujo mezclado que han sido desarrolladas para realizar actividades que se encuentran entre el alcance de las bombas centrífugas y el de las de flujo axial; por consiguiente, el flujo es en parte radial y en parte axial. Para evitar problemas de cavitación con las bombas de flujo axial y de flujo mezclado se deben tomar muchas precauciones en el diseño del pozo de succión y en la localización del rodete con respecto al nivel del agua. La apariencia de una bomba de flujo mezclado es muy similar a la de una bomba axial. ELEMENTOS CONSTITUTIVOS Dichos motores están corfomados por elementos constitutivos que según José Sáenz (1964), las describe y explica como es el rodete que es el elemento principal de dicha bomba rotodinámica que gira solidario a un eje y esta compuesto de alabes que sirve para impartir energía al fluido, también se le llama impulsores,. También se encuentra la corona directriz que es un elemento de alabes fijos solidario a la parte lateral de la caja espiral tiene la forma de una corona ubicado a la salida del rodete su función es la de orientar el flujo de salida del rotor hacia la caja espiral a fin de reducir las pérdidas de choque así mismo tiene la función de transformar la energía cinética en energía de presión.

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Dentro de dichos elementos también se encuentra la caja espiral es la cubierta de la bomba además de servir como protector tiene la función de transformar energía cinética en energía de presión y tiene la forma de espiral. También está el tubo difusor troncocónico que es el que realiza una tercera etapa de difusión o sea de transformación de energía dinámica en energía de presión. El cebado de la bomba donde se recalca que no son autocebantes; Las bombas de embolo y en general todas las de desplazamiento positivo, si. Antes de realizar las pruebas correspondientes en taller se tiene que cebar las bombas, ósea llenar de agua la bomba por la tubería de cabado, consiguiendo así el llenado de la tubería de aspiración y el cuerpo de la bomba, lo que constituye el procedimiento normal del cebado de la bomba. Entre los últimos elementos constitutivos nombrados por dicho autor, se encuentra la alcachofa que evita la entrada de suciedades (ramas, hierbas, papeles, etc.) que pueden obstruir la bomba. También la válvula de pie que retiene el líquido ósea el cebado de la bomba; la válvula de compuerta en la impulsión que sirve para la regulación del caudal de la bomba y la válvula de retención en la impulsión que impide el retroceso del fluido, cuando la bomba se para. Es imprescindible si la tubería de impulsión es muy larga o se encuentra a gran presión .

Fig 3: Elementos constitutivos de una bomba centrífuga

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Dentro el mismo orden de ideas, la sección de entrada de una bomba se toma antes de la brida de conexión del tubo de aspiración, sección E figura 3. La sección de salida se toma después de la brida de conexión del tubo de impulsión, sección S figura 3. La bomba empieza en la sección E y termina en la sección S. Todas las pérdidas de energía que tienen lugar entre la sección E y S son imputables a la bomba y disminuyen el rendimiento de la bomba. El rol de una bomba es el aporte de energía al líquido bombeado (energía transformada luego en caudal y altura de elevación), según las características constructivas de la bomba misma y en relación con las necesidades específicas de la instalación El funcionamiento de una bomba es simple: dichas bombas usan el efecto centrífugo para mover el líquido y aumentar su presión. Dentro de una cámara hermética dotada de entrada y salida (tornillo sin fin o voluta) gira una rueda con paleta (rodete), el verdadero corazón de la bomba. El rodete es un tipo de rotor situado dentro un conducto, encargado de impulsar un fluido. Generalmente se utiliza este término para referirse al elemento móvil de una bomba centrífuga, pero en ocasiones también se utiliza para referirse al elemento móvil de turbinas y ventiladores.(ver figura 4)

Fig 4: Rodete

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El rodete es el elemento rodante de la bomba que convierte la energía del motor en energía cinética (la parte estática de la bomba, o sea la voluta, convierte, en cambio, la energía cinética en energía de presión). El rodete está, a su vez, fijado al eje bomba, ensamblado directamente al eje de trasmisión del motor o acoplado a él por medio de acoplado rígido. Cuando entra líquido dentro del cuerpo de la bomba, el rodete (alimentado por el motor) proyecta el fluido a la zona externa del cuerpo-bomba debido a la fuerza centrífuga producida por la velocidad del rodete: el líquido, de esta manera, almacena una energía (potencial) que se transformará en caudal y altura de elevación (o energía cinética). Este movimiento centrífugo provoca, al mismo tiempo, una depresión capaz de aspirar el fluido que se debe bombear. Conectando después la bomba con la tubería de descarga, el líquido se encanalará fácilmente, llegando fuera de la bomba. Entre los tipos de rodetes según Carlos J Renedo (2008) se encuentran los con variantes constructiva entre ellos están los rodetes abiertos, rodetes cerrados, rodetes semiabiertos, rodetes mono-canal, rodetes axiales, rodetes semi-axiales, rodetes desplazados, vórtice, a espiral, etc.
Cerrados: el habitual, mejor rendimiento, posibles problemas de obstrucción

Fig 5 Rodete Cerrado
Semiabiertos: sin problemas de obstrucción, se emplean con fluidos “sucios”

Fig 6 Rodete Semiabiertos

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Abiertos: sin problemas de obstrucción, muy malos rendimientos hidráulicos por “fugas internas”

Fig 7 Rodete Abiertos
Doble aspiración: compensa esfuerzos axiales, para grandes caudalesos de Rodetes:

Fig 8 Rodete Doble Aspiración

ECUACIÓN DE EULER La ecuación de Euler parte del momento hidráulico de una vena es debido a la fuerza de impulso que produce la vena considerada y a la distancia de esa fuerza al eje de rotación considerado. Durante un tiempo dt, entra un volumen dV. Las fuerzas dinámicas a la entrada y a la salida serán respectivamente:

Los momentos de estas fuerzas son;

La variación del momento cinético será igual a la impulsión rotatoria, es decir, la diferencia de momentos a la entrada y a la salida será igual al momento hidráulico Mh ejercido por el tiempo en que éste actúa. 8

Siendo dV/dt el caudal Q. la potencia hidráulica o útil será;

Y como anteriormente establecimos que

Nos quedara

Si recordamos la definición de potencia útil

Donde esta última es la llamada Ecuación de Euler. De la ecuación anterior se deduce que para obtener la máxima altura, y por ende la máxima transferencia de energía el liquido debe abandonar axialmente el impulsor, con lo cual Cu2=0 y debe ingresar formando un Angulo lo más pequeño posible que Cu1 tiende a 1

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Por substitución triganometrica de los triangulos de velocidad

De las cuales

Sustituyendo estas en la primera ecuación de euler

reorganizando y reagrupando nos queda

La otra forma de escribir la Ecuación de Euler.

POTENCIA La potencia se define como la rapidez con que se realiza un trabajo. En mecánica de los fluidos se puede modificasr este enunciado y considerar que la potencia es la rapidez con que la energía esta siendo tranferida. La unidad de portencia en el sistema internacional es el Watt (W) que es equivalente a 1N.m/s

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La potencia se calcula multiplicando la energía transferida por Newton de fluido por la rapidez de flujo de peso. Es decir.

Pa=Ha.W pero como W=γ.Q


   . .  La potencia Absorbida (N). Representa la potencia requerida por la bomba para transferir líquidos de un punto a otro y la energía requerida para vencer sus pérdidas y la Potencia Hidráulica (Ph). Potencia cedida al líquido en el proceso de su transferencia de un punto a otro.

CAVITACIÓN EN LAS BOMBAS: Un factor importante para el funcionamiento satisfactorio de una bomba es evitar la cavitación, tanto para obtener un buen rendimiento como para evitar daños en el impulsor. Cuando un líquido pasa por el impulsor de una bomba, se produce un cambio de presión. Si la presión absoluta de un líquido cae por debajo de s presión de vapor, se producirá cavitación. Las zonas de vaporización obstruyen el flujo limitando la capacidad de la bomba. Cuando el fluido avanza a una zona de mayor presión, las burbujas colapsan y su implosión puede producir un picado del impulsor la cavitación suele producirse con mas frecuencia cerca de la salida (periferia) de los impulsores de flujo radial y mixto, donde se alcanzan las velocidades mayores. También puede aparecer en la aspiración del impulsor, donde las presiones son menores. En el caso de las bombas de flujo axial, l parte mas vulnerable a la cavitación es el extremo de los álabes. Para las bombas se define el parámetro de cavitación como

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para evitar que se produzca cavitación, la bomba debe funcionar de manera que s sea mayor que s c. Esto puede conseguirse seleccionando el tipo, tamaño de bomba y la velocidad de funcionamiento adecuados, y situando la bomba en el punto y a la elevación correcta dentro del sistema. La expresión para s indica que s tenderá a ser pequeño (por lo que existirá la posibilidad de cavitación) en las siguientes situaciones: a) grandes alturas de bombeo; b) presión atmosférica; c) grandes valores de ze, es decir, cuando la bomba se encuentra a una elevación relativamente grande comparada con la elevación de la superficie del agua del depósito; e)valores grandes de presión de vapor, es decir, altas temperaturas y/o bombeo de líquidos muy volátiles como gasolina. La cavitación ocurre cuando la presión absoluta dentro de un impulsor cae por debajo de la presión del vapor del líquido y se forman burbujas de vapor. Estos se contraen mas adelante en los álabes del impulsor cuando llegan a una región de dispersión mas alta. La (MPS)r mínima para una capacidad y velocidad dadas se define como la diferencia entre la carga absoluta de succión y la presión de vapor del líquido bombeado a la temperatura de bombeo y que es necesario para evitar la cavitación. La cavitación de la bomba se nota cuando hay uno o mas de las siguientes señales: ruido, vibración, caída en la curva de capacidad de carga y eficiencia, con el paso del tiempo, por los daños en el impulsor por picaduras y erosión. Como todas estas señales son inexactas, se hizo necesario aplicar ciertas reglas básicas para establecer cierta uniformidad en la detección de la cavitación.

RENDIMIENTO DE LAS BOMBAS: Cuando un líquido fluye a través de una bomba, sólo parte de la energía comunicada por el eje del impulsor es transferida el fluido. Existe fricción en los cojinetes y juntas, no todo el líquido que atraviesa la bomba recibe de forma efectiva 12

la acción del impulsor, y existe una perdida de energía importante debido a la fricción del fluido. Ésta pérdida tiene varias componentes, incluyendo las pérdidas por choque a la entrada del impulsor, la fricción por el paso del fluido a través del espacio existente entre las palas o álabes y las pérdidas de alturas al salir el fluido del impulsor. El rendimiento de una bomba es bastante sensible a las condiciones bajo las cuales esté operando. donde g , Q y h se definen de forma habitual; T es el par ejercido por el motor sobre el eje de la bomba y w el régimen de giro del eje en radianes por segundos.

GOLPE DE ARIETE EN BOMBAS El golpe de ariete es una gran fuerza destructiva que puede presentarse en cualquier sistema de bombeo, cuando en este el caudal (gasto) cambia repentinamente de un momento a otro cualquiera que sea la causa. Es pues, esencial y necesario que el ingeniero sea capaz de predecirlo (golpe de ariete), a la vez que estima la presión máxima que este puede llegar a producir y si es posible, instalar equipo capaz de reducir esta presión, hasta que quede dentro de los limites de seguridad. El establecimiento de la teoría básica se inicio con las contribuciones de Joukousky y Allievi hace alrededor de 85 años. A estas le siguieron muchas otras contribuciones como él calculo numérico gráfico y las computadoras. Aun cuando la teoría y el mecanismo de calculo del fenómeno del golpe de ariete en líneas de descarga de bombas centrifugas ha avanzado mucho últimamente, hay muchos aspectos que pueden ser confusos para muchos. Así pues el propósito de este articulo es tratar de aclararlos. Consideraciones básicas: Aquí se expondrán algunas de las suposiciones y consideraciones que debemos tener en cuenta para desarrollar el tema.

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El fluido dentro de la tubería que lo conduce, se comporta como un cuerpo elástico, de densidad homogénea y se encuentra siempre en estado liquido.
El material de la tubería es homogéneo, isotópico y elástico.
Las velocidades y presiones que se generan dentro de la tubería, la cual siempre se encuentra llena completamente de fluido, se distribuyen uniformemente sobre cualquier sección transversal de la tubería que se considere.
La presión que produce la velocidad del fluido es despreciable cuando se le compara con los cambios de presión que provoca el golpe de ariete.
La distancia entre la entrada y salida de la bomba es tan corta que la onda de presión que provoca el golpe de ariete se propaga entre estos dos puntos, de manera instantánea.
Los efectos de inercia de partes giratorias, o sea el efecto de volante del impulsor de bombas o del motor del rotor eléctrico, son despreciables en su magnitud durante el cambio de condiciones que impone el golpe de ariete.
Se considera que no hay cambio apreciable en los niveles de liquido de los tanques de almacenamiento, tanto de alimentación como de descarga del sistema, que sea de consideración durante el fenómeno del golpe de ariete. Métodos Para Contrarrestar El Golpe De Ariete Sistemas de bombeo de baja y alta presión: el golpe de ariete tiene mayor significación en sistemas de baja presión, que en los de alta presión. Las velocidades de desplazamiento en condiciones estables normales tanto en los sistemas de alta como en los de baja presión son aproximadamente iguales. Sin embargo, los cambios de presión son proporcionales a la velocidad con que se cambia la velocidad de la masa de agua contenida dentro de la tubería. Por lo tanto, dado un cambio de 14

velocidad especifico dentro de la unidad del tiempo, el cambio de presión que resulta en los sistemas de alta y baja presión es del mismo orden de magnitud. Por lo tanto, una elevación en la presión por una cantidad dada, representara un aumento en mayor proporción dentro del sistema de baja presión, que lo que este mismo aumento de presión representara dentro de un sistema de alta presión. Tamaño de la tubería: El diámetro de la tubería se suele determinar en consideraciones económicas, basadas en condiciones de bombeo en estado estable. No obstante, los efectos del golpe de ariete en un tubo de descarga de una bomba se pueden reducir al aumentar el tamaño del tubo de descarga, porque los cambios de velocidad serán menores en el tubo más grande. Este método de reducción del golpe de ariete en los tubos de descarga suele ser muy costoso, pero hay ocasiones en las cuales resulta más costoso utilizar dispositivos de control que el cambio del diámetro de la tubería. Efecto de volante (

): Otro método para reducir los efectos del golpe de

ariete en los tubos de descarga de las bombas, es proveer un efecto de volante adicional en el elemento rotatorio del motor. En promedio, el motor por lo general produce alrededor del 90% del efecto del volante combinado de los elementos rotatorios de la bomba y el motor. Al ocurrir una interrupción de corriente en el motor, un aumento de la energía cinética de las partes rotatorias, reducirá la rapidez del cambio de la circulación de agua en el tubo de descarga. En la mayoría de los casos se puede obtener un aumento del 100% en el

de los motores grandes con

un aumento de precio del 20% del costo original del motor. Ahora bien, un aumento en el

no es un método económico para reducir el golpe de ariete, pero es

posible en algunos casos marginales, eliminar otros dispositivos más costosos para el control de la presión.

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Numero de bombas: El numero de bombas conectadas en cada tubo de descarga se suele determinar con los requisitos operacionales de la instalación, disponibilidad de las bombas y otras consideraciones económicas. No obstante, el numero y tamaño de las bombas conectadas en cada tubo de descarga tendrán algún efecto sobre las transitorias del golpe de ariete. Para el arranque de bombas equipadas con válvulas de retención, cuanto mayor sea el numero de bombas en cada tubo de descarga, menor será el aumento de la presión. Además, si hay una falla en una de las bombas o válvulas de retención, seria preferible una instalación con bombas múltiples en cada tubo de descarga, en vez de una sola bomba, porque los cambios de circulación en el tubo de descarga producidos por la falla, serian menores. Cuando ocurre una interrupción simultanea de la corriente en todos los motores de las bombas, cuanto menor sea el numero de bombas en un tubo de descarga, menores serán los cambios en la presión y otros fenómenos hidráulicos transitorios. Para una circulación total dada en un tubo de descarga, un gran numero de bombas y motores pequeños, tendrá mucha menor energía cinética total en las partes rotatorias, para mantener la circulación, que un numero pequeño de bombas. En consecuencia, para el mismo caudal total, los cambios de velocidad y los efectos del golpe de ariete a consecuencia de la interrupción de la corriente son mínimos, cuando hay una sola bomba conectada en cada tubo de descarga. Velocidad especifica de las bombas: Para una tubería y condiciones dadas de circulación estable inicial, el aumento máximo en la carga que puede ocurrir en un tubo de descarga, después de la interrupción de la corriente, cuando la circulación inversa pasa por la bomba depende, primero, de la magnitud de la circulación inversa máxima que puede pasar por la bomba durante los periodos de disipación de energía y de funcionamiento de la turbina y, luego, de la circulación que puede por la bomba a la velocidad de embalamiento o “desboque” en reversa. Al ocurrir la interrupción de

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la corriente, la bomba de flujo radial (alta velocidad especifica), producirá un poco mas de turbulencia que las bombas de flujo axial y de flujo mixto. La bomba de flujo radial también producirá el máximo aumento en la carga al ocurrir la interrupción de la corriente, si se permite que la circulación inversa pase por la bomba. Suele haber muy poco aumento en la carga en las bombas de flujo mixto y de flujo axial cuando ocurre una interrupción de la corriente y si no ocurre una separación de la columna de agua en algún otro lugar de la tubería. Durante la interrupción de la corriente si no se utilizan válvulas, se llega a una mayor velocidad inversa en la bomba de flujo axial y a una menor en la bomba de flujo radial. Por lo tanto, se debe tener cuidado de evitar daños a los motores de las bombas de mayor velocidad especifica, debido a estas velocidades inversas más altas. Al arrancar una bomba en contra de una válvula de retención inicialmente cerrada, la bomba de flujo axial producirá el máximo aumento de carga en el tubo de descarga porque también tiene la máxima carga de cierre. Al arrancar la bomba, una bomba de flujo radial producirá un aumento nominal en la carga; pero, una bomba de flujo axial puede producir un aumento en la carga varias veces mayor que la carga estática.

Accesorios Para Contrarrestar El Golpe De Ariete Válvulas de retención: estas se pueden agrupar en dos clases: de cierre rápido y de cierre lento. El requisito más importante de una válvula de retención es, que al ocurrir la interrupción de la corriente, esta se cierre con una rapidez tal que no se establezca una circulación inversa apreciable. Si debido a las características de circulación del sistema y al diseño de la válvula de retención no se puede cumplir con el anterior objetivo, se tiene que recurrir a unos dispositivos que sean capaces de amortiguar el cierre de la válvula, ya sea en su totalidad o en su finalización. En los sistemas grandes de bombeo, si se utiliza un cierre de una velocidad para la válvula de descarga, después de la interrupción de la corriente, se limitara el 17

aumento de la carga en la tubería de descarga, a un valor aceptable. Si se desea, por otras consideraciones, limitar la velocidad inversa de la bomba, se puede utilizar un cierre de dos velocidades para la válvula, en este caso la válvula en su mayor parte debe ser cerrada con mucha rapidez, hasta el momento en que se invierta la circulación en la bomba. Después debe acabar de cerrarse con una menor velocidad, a fin de limitar el aumento de presión en el tubo de descarga, a un valor aceptable. Supresores de fluctuaciones: estos se utilizan, en las plantas de bombeo para controlar el aumento en la presión que ocurre en los tubos de descarga de las bombas, después de una interrupción de la corriente. Un supresor de fluctuaciones consiste en una válvula operada por piloto, la cual abre con rapidez después de una interrupción de la corriente. Esta válvula produce una abertura para descargar el agua del tubo de descarga, después esta se cierra con lentitud debido a la acción de un amortiguador de cierre, a fin de controlar el aumento en la presión conforme se corta la circulación de agua. Un supresor de fluctuaciones adecuado y bien ajustado en el campo, puede reducir el aumento en la presión a cualquier valor deseado, siempre y cuando no ocurra una separación de la columna de agua en otros lugares de la tubería. Si el supresor abre con demasiada rapidez, después de la interrupción de la corriente, la fluctuación descendente de la bomba y de la tubería de descarga seria mayor que si no hubiera supresor. Como resultado, se puede producir una separación de la columna de agua en algunos lugares de la tubería, por la apertura prematura del supresor. Si el supresor cierra con demasiada rapidez después de establecida la máxima circulación inversa, ocurrirá un gran aumento en la presión Cámaras de aire: es un dispositivo eficaz para controlar las fluctuaciones de presión en una tubería de descarga larga de una bomba. Esta suele encontrarse en la estación de bombeo o cerca de esta. La parte inferior de esta contiene agua y la superior aire comprimido. Cuando ocurre una interrupción de la corriente en el motor de la bomba, la carga producida por la bomba baja con rapidez. El aire comprimido de la cámara se expande y expulsa el agua por el fondo de la cámara hacia el tubo de 18

descarga, minimizando los efectos de cambio de velocidad y los efectos del golpe de ariete en el tubo. Cuando la velocidad de la bomba se reduce a un punto al cual no puede entregar agua en contra de la carga existente, entonces la válvula de retención en la descarga se cierra con rapidez, desacelerando la bomba, hasta que esta se detiene. Unos instantes mas tarde, el agua en el tubo de descarga pierde velocidad y se detiene, se invierte y retorna a la cámara de aire. Esta entra por un orificio de restricción, disminuyendo el volumen de aire de la cámara y ocurriendo un aumento en la carga, superior a la carga de bombeo en la tubería de descarga. Tanques de compensación de pulsaciones: este es uno de los dispositivos mas confiables que se pueden utilizar en las estaciones de bombeo para reducir el golpe de ariete. No tiene piezas móviles que se puedan dañar. Después de la interrupción en la corriente, el agua en el tanque de compensación constituye una fuente de energía potencial, que reduce en forma efectiva, la rapidez en el cambio de circulación y el golpe de ariete en la tubería de descarga. Una de las desventajas del tanque de compensación es que su parte superior debe estar mas arriba del gradiente hidráulico para evitar derrames, haciendo así el tanque muy alto y muy costoso. En el libro Hidraulic Institute Standards (Bombas centrifugas, rotatorias y reciprocas), 12a, 1969. Podemos encontrar unas gráficas de fácil manejo de donde se pueden calcular las fluctuaciones en la tubería ocasionadas por el arranque o paro súbito de una bomba. Trinquetes no reversibles: este aparato de uso solo en plantas de bombeo pequeñas, consiste de un trinquete (cuña) no reversible en el eje de la bomba y del motor, que evita la rotación inversa de la bomba. Este aparato es eficaz para controlar el golpe de ariete al ocurrir la interrupción de la corriente, debido a la gran circulación inversa que puede pasar por el impulsor que esta estacionario. Aunque ha sido útil en bombas pequeñas, su uso en bombas medianas y grandes ha sido decepcionante, debido a que el choque en el sistema de eje de motor y bomba por el paro repentino del eje, ocasiono graves problemas mecánicos. 19

CURVA DE LA BOMBA Las prestaciones de una bomba centrífuga se pueden evidenciar gráficamente gráficamente por medio de una curva característica que, normalmente, tiene datos relativos a la altura geodésica total, a la potenzia efectiva del motor (BHP), a la eficiencia, al NPSHr y al nivel positivo, informaciones indicadas en relación con la capacidad de la bomba. Cada bomba centrífuga se caracteriza por su particular curva característica, que es la relación entre su caudal y su altura de elevación. Esta representación gráfica, o sea, la trasposición de esta relación en un gráfico cartesiano, es la mejor manera manera para conocer qué caudal se puede obtener a una determinada altura de elevación y viceversa.

Fig. 9 Curvas dee una Bomba a En este caso específico, la curva consiste en una línea que parte de un punto (equivalente a cero caudal /máxima altura de elevación) y que llega hasta el final de la curva con la reducción de la altura de elevación aumentando el caudal. Está claro que, para para modificar esta representación, contribuyen otros elementos como la velocidad, la potencia del motor o el diámetro del rodete. Hay que considerar, además, que las prestaciones de una bomba no se pueden conocer sin saber todos los detalles del sistema en el que tendá que funcionar 20

La curva de prestaciones de cada bomba cambia en el momento que cambia la velocidad y se explica con las siguientes leyes:
la calidad del líquido trasladado cambia en relación con la velocidad
la altura de elevación varía en relación con el cuadrado de la velocidad
la potencia consumida varía en relación con el cubo de la velocidad La cantidad de líquido bombeado y la potencia absorbida son, aproximadamente, proporcionales. La descarga de una bomba centrífuga con velocidad constante puede variar de cero caudal (todo cerrado o válvula cerrada), hasta un máximo que depende del proyecto y de las condiciones de trabajo. Por ejemplo, si se duplica la cantidad de fluido bombeado se duplica la velocidad y todas las demás condiciones permanecen iguales, mientras que la altura de elevación aumenta 4 veces y la potencia consumida 8 veces con respecto a las condiciones iniciales. Existen distintas maneras para determinar la potencia de los motores de alimentación de la bomba:
se puede elegir el motor adecuado a la velocidad de accionamiento o al margen de funcionamiento (el mejor método y el menos costoso cuando las condiciones de trabajo de la bomba no cambian tanto).
se puede leer la potencia al final de la curva (la solución más frecuente que garantiza una potencia adecuada en casi todas las condiciones de ejercicio).
se puede leer la potencia que corresponde al punto de trabajo sumando el 010% (sistema usado generalmente sólo en las refinerías o en otras aplicaciones donde no hay variaciones en las características de la instalación).
Usando las curvas, todas las condiciones operativas pueden ser consideradas (el mejor método donde están presentes efectos sifones, grandes variaciones en altura geodésica, largas tuberías para llenar …)

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CONCLUSIÓN Las bombas centrífugas hacen parte de un grupo de máquinas denominadas bombas rotodinámicas, las cuales están caracterizadas por la existencia de un elemento impulsor el cual es movido por un eje que le transmite la potencia a dicho elemento. Dentro de este grupo se encuentran las bombas de flujo axial, mixto y radial Las bombas centrifugas tienen la característica principal de la bomba centrífuga es la de convertir la energía de una fuente de movimiento (el motor) primero en velocidad (o energía cinética) y después en energía de presión. En los últimos años, gracias a las facilidades que se han venido dando en el suministro de la energía eléctrica, el uso de la 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 ha permitido que los diseñadores y fabricantes de motores eléctricos puedan proveer motores poderosos y confiables. Existen bombas capaces de alcanzar de forma estable velocidades tan altas como 10.000 rpm y de bombear contra alturas mayores de 100 metros impulsando hasta dos millones de litros por minuto. El sistema centrífugo presenta infinidad de ventajas con respecto a los otros tipos de bombeo: aseguran un tamaño reducido, un servicio relativamente silencioso y un fácil accionamiento con todos los tipos de motores eléctricos que se encuentran en plaza. Además presenta una fácil adaptación a todos los problemas del tratamiento de líquidos ya que, por medio de adaptaciones a las determinadas condiciones de uso, es capaz de responder a las exigencias de las instalaciones destinadas Las bombas centrifugas tienen cientos de aplicaciones Estos dispositivos son empleados en usos que van desde el simple desagüe de sótanos hasta la alimentación de aguas blancas para una ciudad entera.

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