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5/26/2018 Exp Eps Seda Juliaca Ing Luis Aguilar
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SELECCISELECCIN YN Y
DIMENSIONAMIENTO DEDIMENSIONAMIENTO DEBOMBAS CENTRIFUGASBOMBAS CENTRIFUGAS
Ing. LUIS AGUILAR COAQUIRAIng. LUIS AGUILAR COAQUIRA
EPS SEDAJULIACA S.A.EPS SEDAJULIACA S.A.
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CONCEPTOS BASICOS
BOMBAS CENTRIFUGAS
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BOMBA:
Mquina para desplazar lquidos.
Se basa en la forma ms econmica de transportar
fluidos: Tuberas.
Le da al fluido la energa necesaria para su
desplazamiento.
Transporta al fluido de una zona de baja presin a
una de alta presin.
CONCEPTOS BASICOS
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PARTES PRINCIPALES DE UNA BOMBA:
CONCEPTOS BASICOS
VOLUTA
IMPULSOR
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IMPULSOR:
CONCEPTOS BASICOS
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IMPULSOR:
CONCEPTOS BASICOS
IMPULSOR SEMI-ABIERTO IMPULSOR CERRADO
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ECUACIECUACIN DE LA ENERGN DE LA ENERGAA
ECUACIECUACIN DE DANIEL BERNOULLIN DE DANIEL BERNOULLI
teConsZ
g
VP tan
2
2
=++
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NPSHD
> NPSHR
Q
ATMOSFERICAPRESION
BOMBAS CENTRIFUGAS
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CAUDAL:
Es el volumen de lquido desplazado por la bombaen una unidad de tiempo.
Se expresa generalmente en litros por segundo(l/s), metros cbicos por hora (m/h), galones por
minuto (gpm), etc.
CONCEPTOS BASICOS
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ALTURA DE LA BOMBA (H):
Es la energa neta transmitida al fluido por unidadde peso a su paso por la bomba centrfuga.
Se representa como la altura de una columna delquido a elevar.
Se expresa normalmente en metros del lquidobombeado.
CONCEPTOS BASICOS
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ALTURA DE LA BOMBA (H):
CONCEPTOS BASICOS
C 2 ( m/s )
C 1 ( m/s )
P 1
P 2
H ( m )
H = H +
(P2 - P1) +( C2 - C1 ) / 2g
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DN 4"
DN 6"
-10 "Hg
80 psi
0.8 m
ALTURA DE LA BOMBA (H) - Ejemplo:
CONCEPTOS BASICOS
H = 0.8 +
(56.3 + 3.46) +
(3.08 - 1.37) / 2g
H = 0.8 + 59.8 + 0.4
H = 60.9 m
( 1 psi = 0.704 m )
( 1 Hg = 0.346 m )( g = 9.81 m/s )
Q = 25 l/s
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GRAVEDAD ESPECIFICA (S):
Es la relacin entre la masa del lquido
bombeado (a la temperatura de bombeo) y lamasa de un volumen idntico de agua a 15.6 C.(Relacin de densidades)
Se considera S=1 para el bombeo de agua.
CONCEPTOS BASICOS
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POTENCIA HIDRAULICA (PH):
Es la energa neta transmitida al fluido.
PH = Q*g*H
PH = Q*H*S PH
: P.Hidrulica ( HP )75 Q : Caudal ( l/s )H : Altura ( m )
S : Gravedad especfica
( 1 para agua limpia )
CONCEPTOS BASICOS
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PERDIDAS DE ENERGIA EN BOMBAS CENTRIFUGAS
Recirculacin
(Volumtrica)
Prdidas por Friccin
(mecnica)
Friccin del
Impulsor(Mecnica)
Prdidas por friccin
(hidrulica)
Prdidas en la
entrada del
impulsor(Hidrulica)
Filtraciones en la
Prensaestopa(Volumtrica)
BOMBAS CENTRIFUGAS
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EFICIENCIA DE LA BOMBA ():
Representa la capacidad de la mquina detransformar un tipo de energa en otro.
Es la relacin entre energa entregada al fluido y laenerga entregada a la bomba.
Se expresa en porcentaje.
Potencia hidrulica
Potencia al eje de la bomba
CONCEPTOS BASICOS
=
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POTENCIA DE LA BOMBA ( P ):
Potencia entregada por el motor al eje de la bomba.
P = Q*H*S P : Potencia ( HP )75x Q : Caudal ( l/s )
H : Altura ( m )
S : Gravedad especfica( 1 para agua limpia )
: Eficiencia ( % )
CONCEPTOS BASICOS
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CURVA DE UNA
BOMBA CENTRIFUGA
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CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS:
La Altura ( H ), la Eficiencia (), el NPSH requerido(NPSHr) y la Potencia Absorbida (P) estn en
funcin del Caudal (Q) .
Estas curvas se obtienen ensayando la bomba en
el Pozo de Pruebas.
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
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CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS :
ALTURA (ADT)
EFICIENCIA ()
POTENCIA (P)
NPSH
H
Q
Estas curvas se obtienen ensayando la bomba con agua limpiay fra (15.6C).
R
BOMBAS CENTRIFUGAS
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CURVA DEUNA
BOMBA:
(%)
H-Q
P
H(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
050100150200250300(HP)P
20304050607080
12HQRL-11
D=203.41750-RPM
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
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CURVA DEUNA
BOMBA:
MODELO
DE LABOMBA
(%)H-Q
P
H(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
050100150200250300(HP)P
20304050607080
12HQRL-11D=203.4
1750-RPM
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
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CURVA DEUNA
BOMBA:
VELOCIDAD
(%)H-Q
P
H(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
050100150200250300(HP)P
20304050607080
12HQRL-11
D=203.41750-RPM
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
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CURVA DEUNA
BOMBA:
(%)H-Q
P
H(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
050100150200250300(HP)P
20304050607080
12HQRL-11
D=203.41750-RPM
CURVA
H-Q
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
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CURVA DEUNA
BOMBA:
CURVA DE
EFICIENCIA
(%)H-Q
P
H(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
050100150200250300(HP)P
20304050607080
12HQRL-11
D=203.41750-RPM
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
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CURVA DEUNA
BOMBA:
CURVA DE
POTENCIA
(%)H-Q
P
H(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
050100150200250300(HP)P
20304050607080
12HQRL-11
D=203.41750-RPM
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
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CURVA DEUNA
BOMBA:
DIAMETRO
(%)H-Q
P
H(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
050100150200250300(HP)P
20304050607080
12HQRL-11
D=203.41750-RPM
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
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LEYES DE AFINIDAD:
Relaciones que permiten predecir el rendimiento deuna bomba a distintas velocidades.
Cuando se cambia la velocidad:
1. El Caudal vara directamente con la velocidad.2. La Altura vara en razn directa al cuadrado de la
velocidad.3. La Potencia absorbida vara en razn directa al
cubo de la velocidad.
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
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LEYES DE AFINIDAD:
Q2 = Q1(n2/n1)
H2 = H1(n2/n1)
P2 = P1(n2/n1)
n2, n1 : Velocidades (rpm)
(%)
H-Q
P
H(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
050100150200250300(HP)P
20304050607080
12HQRL-11
D=203.41750-RPM
1750rpm
1510rpm
1200rpm
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
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PERDIDAS EN TUBERIAS Y
ACCESORIOS
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VISCOSIDAD:
Resistencia al flujo.
Aumenta con la disminucin de la
temperatura.
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
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FACTORES QUE PROVOCAN PERDIDAS:
Viscosidad del fluido
Velocidad del flujo ( Caudal, dimetro de la tubera )
Rugosidad de la tubera ( Material, edad )
Turbulencia del flujo ( Vlvulas y accesorios )
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
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CALCULO DE PERDIDAS EN TUBERIAS:FORMULA DE HAZEN - WILLIAMS
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
hf : Prdidas por friccin (m)L : Longitud de la tubera (m)
C : Coeficiente de prdidasTubera de acero : C=110Tubera de PVC : C = 140
D : Dimetro de la tubera (m)
Q : Caudal (m3/s)
852.1
87.4 **678.10
=
C
Q
D
Lhf
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CALCULO DE PERDIDAS EN TUBERIAS:FORMULA DE DARCY
g
V
D
Lfhf
2**
2
=
hf : Prdidas por friccin (m)f : Coeficiente de friccin
L : Longitud de la tubera (m)D : Dimetro de la tubera (m)V : Velocidad (m/s)g : Gravedad (m/s2)
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
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CALCULO DE PERDIDAS EN TUBERIAS:FORMULA DE HAZEN - WILLIAMS
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
Material Condicin CHW
Fierro Fundido Todo 100Fierro galvanizado Todo 100Concreto Todo 110Hierro Fundido Con revestimiento 135 a 150
Encostrado 80 a 120PVC Todo 150Asbesto Cemento Todo 140Polietileno Todo 140Acero soldado 12 120
8 10 1194 6 118
Acero bridado 24 11312 20 1114 10 107
Limitaciones: T Normales, 2 , V 3 m/seg
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CALCULO DE PERDIDAS EN ACCESORIOS:METODO DEL K
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
hf k v
2
2g
k = Factor de friccin (depende del
tipo de vlvula o accesorio ).v = Velocidad media (Q/area) (m/seg).
g = Aceleracin de la gravedad (9.8
m2/seg).
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CALCULO DE PERDIDAS EN ACCESORIOS:METODO DEL K
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
Fitting K Fitting K
Valves: Elbows:
Globe, fully open 10 Regular 90, flanged 0.3
Angle, fully open 2 Regular 90, threaded 1.5
Gate, fully open 0.15 Long radius 90, flanged 0.2Gate 1/4 closed 0.26 Long radius 90, threaded 0.7
Gate, 1/2 closed 2.1 Long radius 45, threaded 0.2
Gate, 3/4 closed 17 Regular 45, threaded 0.4
Swing check, forward flow 2
Swing check, backward flow infinity Tees:
Line flow, flanged 0.2
180 return bends: Line flow, threaded 0.9
Flanged 0.2 Branch flow, flanged 1
Threaded 1.5 Branch flow, threaded 2
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PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
hf k v
2
2g
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PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
hf k v
2
2g
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CURVA DEL SISTEMA
C S S
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CURVA DEL SISTEMA:
Un Sistema es el conjunto de tuberas y accesorios que forman
parte de la instalacin de una bomba centrfuga.Cuando queremos seleccionar una bomba centrfuga debemoscalcular la resistencia al flujo del lquido que ofrece el sistema
completo a travs sus componentes (tuberas ms accesorios).
La bomba debe suministrar la energa necesaria para vencer estaresistencia que esta formada por la altura esttica ms las
prdidas en las tuberas y accesorios. La altura esttica total esuna magnitud que generalmente permanece constante paradiferentes caudales mientras que la resistencia de las tuberas yaccesorios varan con el caudal.
CURVA DEL SISTEMA
CURVA DEL SISTEMA
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ALTURA DINAMICA TOTAL (ADT):
Energa que requiere el fluido en el sistema para trasladarse de unlugar a otro.
ADT = Hgeo + ( Pa - Pb ) + ( Va - Vb ) / 2g + Hf
CURVA DEL SISTEMA
Alturaestticatotal (m)
Diferencia depresionesabsolutas (m)
Diferencia deenergas develocidad (m)
Prdidas en lastuberas yaccesorios (m)
CURVA DEL SISTEMA
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N
H geo.
H desc.
H succi.Pa
Pb
Vb
Va
ADT = Hgeo + ( Pa - Pb ) +
( Va - Vb ) / 2g + Hf
CURVA DEL SISTEMA
CURVA DEL SISTEMA
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ADT = Hgeo + Hf
N
H geo.
H desc.
H succi.
Pres. atm.
Va
Pres. atm.
Vb
CURVA DEL SISTEMA
CURVA DEL SISTEMA
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CURVA DEL SISTEMA-PUNTO DE OPERACION:
(m)H
Q ( l / s )
50
40
30
20
10
25201510500
He
Hf
CURVADELABOMBA
CURVAD
ELSISTE
MA
PUNTO DE
OPERACION
ADT
CURVA DEL SISTEMA
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SUCCION DE LA BOMBA
CAVITACION Y NPSH
SUCCION DE LA BOMBA
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SUCCION DE LA BOMBA
Hs ( + )
Hs ( - )
SUCCION NEGATIVA
SUCCION POSITIVA
SUCCION DE LA BOMBA
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CAVITACION:
Fenmeno que ocurre cuando la presin absoluta dentro delimpulsor se reduce hasta alcanzar la presin de vapordel lquidobombeado y se forman burbujas de vapor. El lquido comienza ahervir.
Estas burbujas colapsan al aumentar la presin dentro de labomba originando erosin del metal.
Se manifiesta como ruido, vibracin; reduccin del caudal, de lapresin y de la eficiencia. Originan deterioro del sello mecnico.
NPSH (NET POSITIVE SUCTION HEAD)
SUCCION DE LA BOMBA
SUCCION DE LA BOMBA
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NPSHrequerido:
Energa mnima (presin) requerida en la succin de la bombapara permitir un funcionamiento libre de cavitacin. Se expresa enmetros de columna del lquido bombeado.
Depende de:-Tipo y diseo de la bomba-Velocidad de rotacin de la bomba
-Caudal bombeado
SUCCION DE LA BOMBA
SUCCION DE LA BOMBA
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NPSHrequerido:
H(m)
Q ( L / S )
MR
(%)
H-Q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1400
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
050100150200250300(HP)
P
20304050607080
12HQRL-11
D=203.41750-RPM
(m) (ft)NPSH
30
20
10
0
108642
NPSRreq
SUCCION DE LA BOMBA
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NPSHdisponible:
Energa disponible sobre la presin de vapor del lquido en lasuccin de la bomba. Se expresa en metros de columna del lquidobombeado
Depende de:-Tipo de lquido-Temperatura del lquido
-Altura sobre el nivel del mar(Presin atmosfrica)- Altura de succin- Prdidas en la succin
SUCCION DE LA BOMBA
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NPSHdisponible:
SNPSHd = Pa - Pv + Hsuc - Hf
Pa : Presin atmosfrica (m)Pv : Presin de vapor del lquido a latemperatura de bombeo
S : Gravedad especfica del lquido
bombeadoHsucc: Altura de succin ( + - ) (m)Hf : Prdidas por friccin en la tubera
de succin (m)
SUCCION DE LA BOMBA
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Pv y Pa:
0 0.062
10 0.125
20 0.238
30 0.432
40 0.752
50 1.258
60 2.031
70 3.177
80 4.829
90 7.149
100 10.332
TEMPERATURA
C
Pv (m) ALTITUD
msnm0 10.33
500 9.73
1000 9.13
1500 8.53
2000 8.00
2500 7.57
3000 7.05
3500 6.62
4000 6.20
4500 5.78
5000 5.37
Pa (m)
SUCCION DE LA BOMBA
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PARA QUE LA BOMBA NO CAVITE:
NPSHdisponible > NPSHrequerido
SUCCION DE LA BOMBA
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ESQUEMA DE INSTALACION:
VALVULA
COMPUERTA
VALVULA DERETENCION
VALVULACOMPUERTA
INSTALACION CON SUCCION POSITIVA
SUCCION DE LA BOMBA
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ESQUEMA DE INSTALACION:
COMPUERTAVALVULA DE
RETENCIONVALVULA DE
CONEXION PARAEL SUMINISTRODE CEBADO
INSTALACION CONSUCCION NEGATIVA
SUCCION DE LA BOMBA
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ESQUEMA DE INSTALACION:
VALVULA DE PIE Y CANASTILLATUBERIA DE SUCCION CON
VALVULA DE PIECON CANASTILLA
CORRECTO
BOMBA
DESCARGA
SUCCION
INCORRECTOBOLSA
DE AIRE
SUCCION DE LA BOMBA
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RECOMENDACIONES DE INSTALACION:
BIEN MAL
SUCCION DE LA BOMBA
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RECOMENDACIONES DE INSTALACION:
BIEN MAL
SUCCION DE LA BOMBA
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RECOMENDACIONES DE INSTALACION:
BIEN MAL
CORRECTO MAL
BURBUJASDE AIRE
SUCCION DE LA BOMBA
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RECOMENDACIONES DE INSTALACION:
SUMERGENCIA
CAUDAL L / S
6"
SUMERGENCIA(m)
10"
8"
6
0.2
0
0.6
0.4
0.8
10 20 30 40
4"DIAME
TRO
S = SUMERGENCIA
1.2
1.0
1.4
1.8
1.6
2.0
INTE
RIORT
UBO
15050 60
S
100 300200 350
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SELECCION DE UNA
BOMBA CENTRIFUGA
SELECCION DE UNA BOMBA CENTRIFUGA
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INFORMACION REQUERIDA:
1. DEFINIR LA APLICACIN2. CAUDAL A MOVER3. ALTURA A DESARROLLAR4. NPSH DISPONIBLE5. CARACTERISTICAS DEL LIQUIDO6. VELOCIDAD DE BOMBA
7. FORMA DE LAS CURVAS DE OPERACION8. CONSTRUCCION
SELECCION DE UNA BOMBA CENTRIFUGA
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EFICIENCIA (
CAUDAL (Q)
ALTURA (ADT)
CONDICIONES DE OPERACION
EJE LIBRE MONOBLOCK
BOMBA HORIZONTAL
TURBINA VERTICAL SUMERGIBLE
BOMBA DE POZO PROFUNDO
CONDICIONES DE INSTALACION
PAUTAS DE SELECCION
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SELECCION DE UNA BOMBA
CENTRIFUGA EJE LIBRE
LIQUIDO : AGUA LIMPIA A 30C
CAUDAL : 15 l/s
ADT : 35 m
CONDICIONES DE OPERACION:
SELECCION DE UNA BOMBA
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ABACO DE SELECCION A 3600 RPM:
80
(50)40-250
CAUDAL U.S. GPM
(8.5)
CAUDAL LITROS / SEGUNDO
50 32-160L
100.5
15
20
30
40
METROSALTURA
21 3 4 5
(6)
32-125(12)
ABSORBIDO(X) HP MAXIMO
3600 RPM
60
70
9080
100
160
120
140
200180
250
10
32-160
20 40 60
(15) 65-160(44)
6 87 109 20 30
(12)
40-125
65-160(26)
50-125(17)
6040 50 80
80
40
60
100
150
600
65-250(130)
40-160
(36)
40-200
(48)50-200
(80)50-250
200100 400
800ALTURA
65-200(95)
PIES
200
300
500
400
600
1000800
SELECCION DE UNA BOMBA
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CURVA INDIVIDUAL BOMBA 50 - 125:
149
141125
110
50
55
60
65
70.5
676970
7069
67%656055
50
149
141
125
110
N(HP)
151052
50-125n = 3480 RPM
30
20
10
0
(m)NPSH
(ft)
10864
2
(m)H
(ft)
H
Q ( l / s )
Q ( U.S.gal / min)
50160
140
120
100
80
60
40
3002001000
40
30
20
10
2520151050
CAUDAL : 15 l/s
ADT : 35 m
EFICIENCIA : 69%
POTENCIA ABS.: 10.1 HPPOT. MAXIMA : 13 HP
VELOCIDAD : 3480 RPM
DIAM. IMPULSOR: 141 mm
NPSHr : 3 m
BOMBA HORIZONTAL
DE EJE LIBRE
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DE EJE LIBRE
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GRACIASGRACIAS