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8/18/2019 Diapositivas de Tipos y Diseño de Bombas
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TIPOS DEBOMBAS Y
DISEÑO
ALEJANDRO BARBOSA HERNÁNDEZ
RUBEN DARIO HOYOS PERDOMO
ANGELA MARCELA VARGAS ZARATE
FACILIDADES DE SUPERFICIE
GRUPO M2
ESCUELA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS
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AGENDABombasClasifcación de las bombasEspecifcaciones de las bombas
Problemas operacionalesCurvas de desempeños de las bombasNPSHCavitación
Ejemplos de aplicación
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Dispositivos que se encargan
de transferir energía a lacorriente del fluido impulsado,
desde un estado de baja
presión estática a otro de mayor
presión.
BOMBAS
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BOMBAS
Desplazamiento Positivo
Reciprocantes
Pist!
"#$%&%
Di'()'*#'
Rotatorias
R%t%)Si#+&,
R%t%)M-&ti+&,
Dinámicas
Centrífuas
F&./%R'0i'&
F&./% Mi1t%
F&./% A1i'&
Perif!ricas
U!i+'s%
M.&ti+'s%
C"AS#$#CAC#%N
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• Consisten en el movimiento de un uidocausado por la diminución del volumen de unacámara
DESPLAZAMIENTO POSITIVO
R,i+)%'!t,s
D,+,!0, 0,&&&,!'0% 34'i'0%s.,si4% 0,),,+t'.&%s0, 4%&.#,!5/% 6 Pist!7"#$%&%7Di'()'*#'
R%t't%)i's
E& 8.i0% s'&,0, &' $%#$',! (%)#'%!st'!t,6R%t%) Si#+&,7R%t%) M-&ti+&,
BOMBAS DE DESP"A&AM#EN'OPOS#'#(O
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BOMBAS DE DESP"A&AM#EN'OPOS#'#(O '#PO P#S'ON
Están constituidas por uno o varios pistones o émbolos que se mueven
dentro de un cilindro con movimiento alternativo de vaivén. Este
movimiento alternativo es provocado por un cige!al, manivela
e"céntrica o leva giratoria y una biela. #endas válvulas de retención
permiten el ingreso y el egreso del fluido.
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• El elemento de bombeo en este caso es un diafragma fle"ible, colocado
dentro de un cuerpo cerrado que se acciona desde el e"terior por un
mecanismo reciprocante.
!spirando "mpulsando
No poseen cierres mecánicos ni
empa#uetaduras$ por lo cual elsistema de sello tiene buenaresistencia a la corrosión
Se usan para mover de l%#uidoscomo$ ácidos$ derivados del petróleo
BOMBAS DE DESP"A&AM#EN'OPOS#'#(O '#PO D#A$RAGMA
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• En estas bombas el l%#uido es &or'ado por el movimiento deuno o mas pistones ajustados a sus respectivos cilindros tal (como lo )ace un compresor
BOMBAS DE DESP"A&AM#EN'OPOS#'#(O '#PO EMBO"O
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el movimiento del l%#uido es e&ectuado por la accióncombinada de dos elementos *iratorios semejantes a lasruedas dentadas
Clasifcación+
• Bomba de tornillo
• Bomba de En*ranaje
• Bomba de lóbulos• Bomba de Paletas
BOMBAS DE DESP"A&AM#EN'OPOS#'#(O RO'A'OR#AS
Fuente de imagen:
http://www.teisa.com.mx/productos-engranes-internos.shtml
http://www.teisa.com.mx/productos-engranes-internos.shtmlhttp://www.teisa.com.mx/productos-engranes-internos.shtmlhttp://www.teisa.com.mx/productos-engranes-internos.shtmlhttp://www.teisa.com.mx/productos-engranes-internos.shtml
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• CENTRIFUGAS+ son a#uellas en #ue el uido in*resa a,sta por el eje ( sale si*uiendo una tra(ectoria peri&,ricapor la tan*ente
CENTRÍFUGA
R'0i'&
F&./% Mi1t%
A1i'&
BOMBAS D#NAM#CAS
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BOMBAS D#NAM#CAS
$lu)o ra*ial$ El liquido penetra al impulsor en dirección paralela al eje dela bomba y sale en dirección perpendicular al eje del impulsor. #e usapara bombear líquidos a alturas elevadas. #e utili%an impulsores radialesque pueden ser del tipo abierto, semiabierto o cerrado
$lu)o a+ial$ El liquido entra y sale del impulsor en forma a"ial. #e utili%anpara bombear grandes caudales a poca altura. especialmente aguapotable o aguas residuales tratadas
$lu)o mi+to$ El líquido entra a"ialmente en el impulsor y es descargadoen una dirección intermedia entre la radial y la a"ial. #e utili%animpulsores radiales que pueden ser del tipo abierto o cerrado. #eemplean en servicios que requieren bombear a alturas intermedias
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ESPEC"-"C!C".NES P!/! B.0B!SCEN/2-34!SN./0! !P" 516
0á7ima Presión de
8escar*a
1966
:Pa
;psi*
?0á7ima Presión deSucción >66:Pa ;=> psi*?
emperatura má7ima de
bombeo 1>6@C ;A66@-?
0á7ima elocidad /otativaA566/P0
0á7ima lon*itud de la
cabe'a nominal 1
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/an*os de !plicación Bombas/eciprocantes
!ltas presiones de salida A66 a 1>66 psi
0á7 elocidad del embolo > F &tGs
0á7 revolución motor>>6 a 566
rpm
emperatura 0á7 de salida 1
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• &a mayoría de los da!os de una bomba son
causados por$
'ontaminación
&ubricación
incorrecta
(roblemasdealineación
PROB"EMAS OPERAC#ONA"ES
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'on basuras del fluido que se está
bombeando.
)na forma menos obvia decontaminación ocurre cuando el aire
u otros gases se ven atrapados en la
bomba.
PROB"EMAS OPERAC#ONA"ES
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&as bombas centrífugas necesitan
aceite o grasa para lubricar los
cojinetes. aunque también tienen
requerimientos adicionales delubricación.
&os empaques y sellos de la bomba
tienen necesidades especificas de
lubricación.
",BR#CAC#%N #NCORREC'A
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&a formula de alineaciónestricta es a menudo
ignorada.
&a bomba y el elemento
impulsor deben ser
alineados para evitar el
desgaste de los cojinetes
DESA"#NEAC#%N
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Gas o Aire en elSistema
olver a cebar la bomba
3niones de los tubosapretadas
/evisar caja de empa#ues
Entrada de succiónsufcientemente sumer*ida
$",-O DE $",#DO O DE PRES#%N#NS,$#C#EN'E
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• *evisar la alineación de la bomba y delelemento accionador.Desalineaci.n
• Ejes doblados o anillos desgastados.
Partes*esasta*as o
*a/a*as
• #obrecalentamiento de cojinetes queindique lubricación inapropiada ocojinetes desgastados.
Pro0lemas *eco)inetes
"A BOMBA ,'#"#&A DEMAS#ADAENERG1A
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Collar%ndemasiado
apretado o mu(suelto
!justar los collar%npara #ue la &u*a
se manten*a
dentro del nivelrecomendado porel &abricante
Partes
des*astadas odañadas
Eje doblado$cojines
des*astados o
ejes o camisasdes*astadas ora(adas
$RACASO PREMA',RO DEEMPA2,ES
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3C.mo se reconoce4*uido agudo
Descarga de presión de +-psi
Desgaste de los sellos y
rodamientos.
32u! la causa4#obredimensión por parte del
ingeniero
'ambio en las demandas delsistema
Elevación de la succión en la%ona de succión
CA(#'AC#%N
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El aire entra a la bomba durante el &uncionamiento antes delarran#ue
des*astes en las camisas de los cilindros
-u*as e7cesivas por las superfcies sujetas al des*aste
iscosidad del l%#uida ma(or #ue la del l%#uido para elcual se diseñó la bomba
"mpulsor o carcasa obstruidos parcial o totalmente con
sólidos
Cojinetes *astados
Empa#uetadura mal instalada
$A""AS $REC,EN'ES
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C,R(AS DE DESEMPE5O DE "ASBOMBAS
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(s /spiración(d Descarga
(resión /tmosférica
'arga Estática 0otal
'arga Estática en
la Descarga
(resión /tmosférica
'arga Estática
en la #ucción
Se relaciona con esta ecuación+
Calculo de !ltura 0anom,trica en Bombas+
A"',RA MANOME'R#CA 678
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*elación
Diferentes 1 difusor
2anco de ensayos
3uente$ 4ttps$55666.youtube.com56atc47v89:D;
urva de rendimiento de una Bomba
A"',RA MANOME'R#CA 678
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8di&
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1 <
PRESION ABSOLUTA DE SUCCION 9 PRESION DEVAPOR DEL LI:UIDO
NPSH
NPSH/e#uerid
o
B.0B!
NPSH8isponibl
e
S"SE0!
CARGA NE'A DE S,CC#ON POS#'#(A
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2/&/?'E DE E?E*@A/ (;* 2E*?)&&A
3uente$ 4ttps$55666.youtube.com56atc47v89:D;
NPSH8isponibl
e
S"SE0!
CARGA NE'A DE S,CC#ON POS#'#(A
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El fabricante proporciona junto con las otras curvas características vistas anteriormente.
• =elocidades de rotación de la bombamás baja.
• Ampulsor de doble succión.• ;jo del impulsor más grande.• =arias bombas peque!as en
paralelo.
NPSH/e#uerid
o
B.0B!
(ara aumentar la ?(B# requerido serecomienda$
CARGA NE'A DE S,CC#ON POS#'#(A
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')*=/ DE (;0E?'A/
C,R(AS CARAC'ER#S'#CAS DE "ASBOMBAS
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$uente9 Mecánica *e los flui*os 2;:2/# 'E?0*A3)@/#CDr. 3ederico *ivero (alacio departamento de (rocesos
uímicos #egundo a!o, Septiem0re :;;<
BA"ANCE DE ENERG#A POR BERN,""#
S
E
$uente9 Mecánica *e los flui*os 2;:2/# 'E?0*A3)@/#CDr. 3ederico *ivero (alacio departamento de (rocesos
uímicos #egundo a!o, Septiem0re :;;<
C,R(AS DE DEMANDA DE" S#S'EMA
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$,EN'E 4ttp$55ne6s.gmtfutures.com5stopvsmaestop5
#e define 'omo la formación y posterior colapso de burbujas de gas en el
seno de un líquido.
#ncrementa la presi.nestática
$ormaci.n *e un micro )et*e li=ui*o 6on*a *e presi.n8
Bur0u)a#nicial colapsa
Bur0u)ainicial
#mpacto >e+trusi.n
*el metal
Direcci.n *e flu)o?
CA(#'AC#ON EN BOMBAS
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Cavitaci.n *e succi.n Ala0es *e la 0om0a
Presi.n *e *escara *emasia*oalta?
O)o *elro*ete
Carcaza
Ba)o cau*al
'#POS DE CA(#'AC#ON EN BOMBAS
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Ps
P*
NODO
P R E S # % N
S,CC#ON DESCARGAO-O
No @a> formaci.n *e 0ur0u)as
7a> formaci.n *e 0ur0u)as
Presi.n *e vapor
'0om0eo
El líquido debe ser capa% de llegar a la
bomba con una cierta energía a la %onade succión. #i esta energía es
demasiado baja 4ay cavitación
cavitación.
'#POS DE CA(#'AC#ON EN BOMBAS
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B"O2,EO
D#SM#N,E E"REND#M#EN'O DE "A
BOMBA
CORROS#%N EROS#%N
3)E?0E$ 4ttp$55666.pumpfundamentals.com5pumpFglossary.4tm
(#BRAC#ON R,#DO
E$EC'OS CONSEC,ENC#AS DE "ACA(#'AC#ON EN BOMBAS
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DEPENDE9
PROP#EDADES DE" $",#DO
- (resión de vapor.- 0ensión superficial.- 'ontenido de aire.- (ure%a.
GEOME'R#A DE "A BOMBA
- 'urvatura.
- #olide%- Esquinas- *ugosidad
superficial
-3ENE+ )ttp+GGKdenL
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4e4l
0ipo de líquido
0emperatura del líquido
(resión atmosférica
/ltura de succión
(érdidas en la succión
DEPENDE
NPS7
NP7S *isponi0le NP7S re=ueri*o
• 0ipo de la bomba• =elocidad de rotación• 'audal bombeado
DEPENDE
3)E?0E$ 666.engineeringtoolbo".com
NPS7* NPS7r FftSen norma AP# HI;
Determinado e"perimentalmentepor el fabricante de la bomba
Se defne como la ener*%a depresión re#uerida para evitar la&ormación de burbujas
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C'$,;'&0i!
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4ttp$55666.pricastagua.es5pdf5'avitaciondeunabombacentrifuga.pdf
CAVITACION EN ELCENTRO DEL
RODETE- Si detecta un
atasco en latuber%a deaspiración$
- Si la altura deaspiración esdemasiado alta$
acer#ue labomba a lasuperfcie dell%#uido
CAVITACION EN LACARCAZA DEL
CUERPO
- /educir la altura
de bombeo
- !umentar elcaudal de trabajopara #ue labomba entreQ
en la curva
OPERAC#%N OP'#MA DE "A BOMBA
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El caudal ideal dado por una bomba reciprocante esta dado por lasiguiente ecuación$
'orresponde al caudal teórico dado por la bomba, @(:.
D$ Diámetro del pistón, ft.
&$ &ongitud que recorre el pistón, G veces el radio del cige!al, ft.
?$ =elocidad del cige!al, rpm.
H$ ?umero de pistones en paralelo
a$ Diámetro del vástago
D#SE5O BOMBAS REC#PROCAN'ES
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'omo el caudal real es inferior a teórico, debido a perdidas en el
embolo y en el vástago, por retrasos o mal funcionamiento de lasválvulas, esta se multiplica por una eficiencia.
#iendo$
3uente$
4ttps$55docs.google.com5foldervie67id82
rfrlr
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D#SE5O DE S,CC#%N
3uente$ 4ttp$55666.atmosferis.com56p
content5uploads5G-G5
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'alcule las dimensiones principales de una 0om0a triple+ que debebombear
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-. 'alcular el caudal en ftN5s
G. 'alcular el diámetro de los émbolos.
3uente$ 4ttp$55agenciasanluis.com5notas56p
content5uploads5G-G5U5sistemasdebombeode
agua.jpg
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA REC#PROCAN'E
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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N. #e calcula la corrida del pistón
O. #e calcula la presión de inercia má"ima en el tubo de succión
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA REC#PROCAN'E
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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+. Determinar la ?(#B disponible para la bomba
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA REC#PROCAN'E
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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'omo en el ejercicio plantean un ?(#B requerido de -G ft, no 4ablaproblema de cavitación.
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA REC#PROCAN'E
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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Aua flu>e a través de una tubería a temperatura *e :KLC? El sistemadebe llenar el tanque que se encuentra en la parte superior.
El due!o de la finca considera que esto se debe llevar a cabo en I: @orascon el fin de evitar mantener la bomba prendida muc4o tiempo y con ello
reducir los costos de energía.
3uente$ 4ttps$55sites.google.com5site5selecciondebombas54ome5ejemplosdeaplicacion-
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA CEN'R#$,GA
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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I? Calcular la cara *e la 0om0a?
Balance de energía mecánica o ecuación de Bernoulli
Despejando la carga de la bomba
De esta forma es necesario 4allar tanto las presiones, velocidades y alturas a la entrada
de la tubería como a la salida de ésta y también es sumamente importante tener en
cuenta las pérdidas S4&T tanto para accesorios como por fricción.
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA CEN'R#$,GA
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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&o primero que se debe calcular es el flujo que corre por las tuberías de la finca.
Este flujo es$
/ partir del flujo 4allado se obtiene las velocidades en ambos tramos de tubería
pues los diámetros de dic4as tuberías son diferentes como se muestra en la figura.
#e calculan las alturas y presiones del sistema$
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA CEN'R#$,GA
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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#e 4allan las perdidas por accesorios y fricción.
(ara el primer término Sp!r*i*as por fricci.nT es necesario obtener el factor de fricciónde Darcy, así como la longitud, diámetro de cada una de estas tuberías y las
velocidades del agua que fluye dentro de ellas.
(ara esto se calcula el nmero *e Re>nol*s y es necesario tener en cuenta que ellíquido que fluye por las tuberías es agua a G+ V'.
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA CEN'R#$,GA
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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/l mismo tiempo se necesita la rugosidad superficial del material a utili%arse para latubería, el cual es un acero alvaniza*o. De esta forma se 4alla la ra%ón D y juntocon el nWmero de *eynolds se entra al diagrama de :oody para obtener el factor *eDarc> requerido para cada uno de los diámetros de tubería o a partir decorrelaciones.
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA CEN'R#$,GA
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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M't,)i'& R.*%si0'0 =#>
!cero comercial A L 1
Plástico$ Cobre 5 L A
Hormi*ón A L A
Hierro &undido F L >
Hierro *alvani'ado 1L <
M't,)i'& R.*%si0'0 =#>
!cero comercial
Plástico$ Cobre
Hormi*ón
Hierro &undido
Hierro *alvani'ado
Ruosi*a* *e las tu0erías
&a rugosidad puede variar de forma importante con el tiempo debido a$• Degradación de la tubería.• 0ransporte de fluido con impure%as.• #olutos que van sedimentando y solidificándose en las paredes.
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA CEN'R#$,GA
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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'uando el flujo es
turbulento, el valor
de f va a depender
de dos parámetros$
El nWmero de*eynolds y la
rugosidad relativa,
D Srugosidadabsoluta dividida
por el DiámetroT.
3uente$ 4ttp$55dc-UN.Os4ared.com5do6nload5O/mO%lm5DiagramaFdeF:oody.png7force/ttac4mentDo6nload8true
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA CEN'R#$,GA
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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/ partir de la correlación anterior se tiene$
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA CEN'R#$,GA
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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&as longitudes de tubería a la entrada y a la salida las cuales son$
(ara calcular las pérdidas por los accesorios debe ser tenido en cuenta qué accesorios
poseen las tuberías, en la figura se puede observar que en ambas tuberías fueron
instalados G codos roscados de RV
'oeficiente de pérdida nominal
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA CEN'R#$,GA
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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/l poseer todos los valores encontrados anteriormente se reempla%a en laecuación para 4allar las p!r*i*as totales por accesorios > por fricci.n.
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA CEN'R#$,GA
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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'on todos los datos calculados, se tiene$
3uente$ 4ttp$55bombasytableros.cl56pcontent5uploads5G-5-G5-bombasreggio.jpg
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA CEN'R#$,GA
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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:? Calcular la potencia @i*ráulica en Q necesaria para mover el flui*o?
4ttp$55666.electricasas.com56pcontent5uploads5GR5N5-On-.jpg
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA CEN'R#$,GA
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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F? Calcular la ca0eza neta *e succi.n *e la 0om0a 6NPS78 para po*ermover el lí=ui*o?
(ara la selección de la bomba, se parte de los parámetros de operación
previamente encontrados, 3lujo, carga de la bomba y ?(#B.
4ttp$55666.sumiagrocbasa.com.ar5media5catalog5category5bo
mbadeaguacentrifugaG.jpg 4ttp$55666.leermas.com5lallave5ne6sNN5img5bombas-.jpg
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA CEN'R#$,GA
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
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J? Seleccionar la 0om0a =ue cumpla con las con*iciones?
3uente$ 'atalogo de productos BAD*;:/' #./. Dise!o y fabricación de bombas y equipos 4idráulicos de bombeo.
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NABOMBA CEN'R#$,GA
E-EMP"O DE D#SE5O DE ,NA
8/18/2019 Diapositivas de Tipos y Diseño de Bombas
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&a gráfica mostrada anteriormente muestra el funcionamiento de la bomba seleccionada
a FK;; rpm para cumplir la tarea de llenado del tanque de agua en la finca.
#e puede observar claramente que la potencia requerida por la bomba es de F @p =ue
e=uivale a ::FI Q. =emos también que la eficiencia de la bomba en el punto deoperación es más o menos del HHTX el diámetro del impulsor selecciona*o es *e IFFmm?
Especificaciones *e la 0om0a selecciona*a
3uente$ 'atalogo de productos BAD*;:/' #./. Dise!o y fabricación de bombas y equipos 4idráulicos de bombeo.
"ínea A&'audal 4asta G+ gpm5
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CONC",S#ONES&as bombas centrifugas no tienen restricción en cuanto a la suciedad del fluido pero si
en cuanto a la viscosidad, por el contrario, las reciprocantes no tienen limitaciones por
viscosidad y el fluido a bombear debe ser preferiblemente limpio.
El dise!o de un sistema bombas esta ligado a los requerimientos operativos, el tipo defluido, el volumen, la presión y la temperatura que se van a manejar. 'on estas
variables se debe 4acer los correctos cálculos de dise!o los cuales permiten evitarproblemas operacionales.
'uando se desea operar una bomba centrifuga debe asegurarse que el ?(#Bdisponible sea mayor al ?(#B dado por la bomba a un determinado caudal para que no
e"ista cavitación. 'abe anotar que a medida que aumenta el caudal esta ventana
operacional disminuye 4asta un caudal má"imo de operación.
En bombas reciprocantes, la Wnica fuer%a disponible para acelerar el liquido en la
tubería de succión y levantarlo venciendo la carga estática de succión es la presiónatmosférica, por lo tanto la presión de inercia má"ima en la succión debe ser menor a
esa presión.
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B#B"#OGRA$1A
'/#0A&&; 2/**E*/, Mosé Encarnación. ?ormati%ación en el dise!ode bombas centrifugas 4ori%ontales para procesos. 0itulo maestro en
ciencias de la ingeniería mecánica con especialidad en térmica y
fluidos. )niversidad /utónoma de ?uevo &eón. #an ?icolás de los
@ar%a, :é"ico. Diciembre de -RRP.
(roceso de dise!o de bombas centrifugas. /rticulo técnico. Mulio /gosto de G--. *evista, 0ecnología del /gua. (ág. +O+U.
Antroducción a la selección de bombas y al dise!o eficiente de
sistemas de bombeo. 'urso. Angeniero ?a4um #c4ein. :ontevideo,
)ruguay. ?oviembre G-N.
=AEM; H)2A'/*/J, :anuel. /&=/*EH 3E*?/?DEH, Mavier. 2ombas
teoría, dise!o y aplicaciones. 0ercera edición. :é"ico. GO.
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'atalogo de (roductos BAD*;:/' #./. Dise!o y fabricación debombas y equipos 4idráulicos de bombeo.
(rincipios 2ásicos para el dise!o de instalaciones de bombas
centrifugas. #terling 3luid #ystems @roup. GN.
4ttps$55docs.google.com5foldervie67id82rfrlr