SISTEMAS DE BOMBEO
SISTEMAS DE BOMBEO
DEFINICIÓN DE SISTEMAS DE
BOMBEO
Un
sistema de bombeo co
n
siste e
n
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co
nj
u
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to de eleme
n
tos que
permite
n
el tra
n
sporte a través de tuberías y el almace
n
amie
n
to temporal
de los fluidos, de forma que se cumpla
n
las especificacio
n
es de caudal y
presió
n n
ecesarias e
n
los difere
n
tes sistemas y procesos. Esta se limita al
estudio del tra
n
sporte de fluidos
n
ewto
n
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n
compresibles, y más
ELEMENTOS TÍPICOS
E
nu
nsistema típico, además de las
tuberías que e
nlaza
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n necesarios otros
eleme
ntos. Algu
nos de ellos
proporcio
na
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nergía
n
ecesariapara el tra
nsporte: bombas,
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nto y
depósitos. Otros so
neleme
ntos
deregulació
ny co
ntrol: válvulas y
equipos de medida.
PROBLEMAS DE DISEÑO Y OPERACIÓN
La especificaciónbásica que debe satisfacer unsistema de bombeo es el transporte de uncaudal de un
determinado fluido de unlugar a otro. Además, suele sernecesario que elfluido llegue al lugar de destino conuna cierta presión, y que el sistema permita unrango devariacióntanto del caudal como de la presión.
El diseño de unsistema de bombeo
consiste enel cálculo y/o selecciónde las tuberías,bombas, etc, que permitan
cumplir las especificaciones de la forma más económica posible.
De todas formas, aunque el dinero suele ser una parte muy importante al final de undiseño
ECUACIONES BÁSICAS
La resoluciónpara el calculo del el sistema de bombeo es través de las ecuaciones de continuidad, cantidad de movimiento y energía. Estas ecuaciones se obtienende aplicar la concepciónEuleriana a la ley de conservaciónde masa, a la segunda ley de Newton y a la primera ley de Termodinámica, respectivamente.
ECUACIÓN DE CONTINUIDAD
Esta ecuaciónse utiliza a menudo ensu forma integral, aplicada a unvolumende control delimitado por una superficie de control:
Esta forma de aplicar la ecuaciónpermite rápidas simplificaciones.Una de ellas consiste en
considerar que la velocidad es uniforme en algunas partes de la superficie de Control .Enel caso de flu jo enconductos, muchas veces se puede aceptar que el flu jo es
ECUACIÓN DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO
Siguiendo los mismos razonamientos que enel caso anterior, la ecuaciónde cantidad de movimiento enforma diferencial resulta ser:
Donde T representa el tensor de tensiones y las fuerzas exteriores.
ECUACIÓN DE LA ENERGÍA
La ecuaciónde la energía enforma diferencial toma la forma siguiente:
CAVITACIÓN
La cavitaciónconstituye unfenómeno importante enla seleccióny operaciónde bombas, válvulas y otros equipos de control. Puede provocar unmal funcionamiento de la instalación
y el deterioro de los elementos mecánicos, dando lugar a costosas reparaciones
Básicamente, la cavitaciónse produce cuando enalgúnpunto la presióndel fluido por
deba jo de la presiónde vapor, formándose entonces burbu jas de vapor por ebullición. Se ha comprobado que la presencia de gases disueltos y suciedad favorecenla apariciónde estas burbu jas.
Cuando estas burbu jas se venafectadas por una presiónsuperior, se vuelveninestables y colapsanviolentamente. Esto provoca ruido, vibraciones y erosión.Una fuerte cavitación
reduce el rendimiento de los equipos hidráulicos, pero incluso una cavitaciónenfase incipiente puede, conel tiempo, llegar a erosionar seriamente las superficies metálicas.
TRANSITORIOS
Los transitorios tienenlugar cuando se ponenenfuncionamiento o paranlas bombas de una instalación, al abrir y cerrar válvulas, enlos procesos de llenado y vaciado de tuberías,etc. Es decir, siempre que se produce una variaciónbrusca enla velocidad del fluido.
SELECCIÓN DE BOMBAS
SELECCIÓN A PARTIR DE LOS PARÁMETROS ADIMENSIONALES
Teóricamente la selecciónde bombas es unproceso similar al de definiciónde las
dimensiones principales enel diseño. Se parte de la altura de elevación, el caudal y el NPSH
Conel caudal y el NPSHse define el diámetro de entrada y la velocidad de giro, que debe
estar limitada a valores prácticos: los posibles motores a emplear.Una vez hecho esto, y
dependiendo de la velocidad específica, se elige un tipo de máquina axial, mixta o radial. Para ese tipo de máquina se busca el diámetro específico conel me jor rendimiento (teórico)
posible y ya se tiene así definido el tamaño
Eneste proceso influye tambiénelnúmero de etapas o, enel caso de bombas radiales, el haber elegido una bomba condoble entrada, pues cambia la velocidad específica.
FLUJO LAMINAR Y FLUJO TURBULENTO
El esfuerzo cortante tiene una dependencia fundamental del tipo de flu jo: laminar o
turbulento. Enel caso de flu jo laminar el factor dominante es la viscosidad.Las diferentes capas del fluido discurrensinmezclarse, ordenadamente. Enel flu jo turbulento, la
fluctuación tridimensional de la velocidad de las partículas, es decir, la turbulencia, origina unfuerte intercambio de masa, cantidad de movimiento y energía enel fluido, lo que da unas características especiales a este tipo de flu jo.
Elnúmero de Reynolds es unparámetro adimensional que expresa la relaciónentre las fuerzas viscosas y las de inercia:
DETERMINACIÓN DE LA TUBERÍA
Eneste apartado se exponenalgunas consideraciones acerca de cómo seleccionar una
tubería para una instalacióndeterminada.Los parámetros fundamentales sonel material, el diámetro y el espesor. Como suele suceder, la eleccióndebe basarse enconsideraciones
económicas.
SELECCIÓN DEL DIÁMETROS
A la hora de decidir qué diámetro de tubería se va a utilizar, es fundamental procurar ceñirse a diámetrosnormalizados. Incluso es muy conveniente tener encuenta las
disponibilidades de los proveedores habituales, porque si se encargan16.23m de tubería de 154.2mm de diámetro, puedenresponderle preguntando si se prefiere enverde fosforito o enrosa fucsia
