COMPLEMENTO DEL TEMA DE BOMBAS

Ing. Qco. Juan Andrs Sandoval Herrera

FUNDACIN UNIVERSIDAD DE AMRICA

Bombas de desplazamiento positivo

PDP: Positive displacement pumps Empujan al fluido mediante cambios de volumen de ellas mismas. Una cavidad abre y permite el ingreso del fluido, luego se cierra y el fluido es impulsado a salir por otra parte. Nuestro corazn es un buen ejemplo de una PDP. La gran ventaja de este tipo de bombas es que manejan todos los rangos de viscosidad de fluidos.

Clasificacin de las PDPs Se dividen en: reciprocantes y rotatorias.

A. Reciprocantes: Pistn y diafragma.

B. Rotatorias: Se subdividen en:

1. De un solo rotor: Tornillo, peristlticas.

2. De mltiples rotores: Engranes, lbulos...

Ejemplo de clculo con una PDP

A piston PDP has a 5-in diameter and a 2-in stroke and operates at 750 rpm with 92% of volumetric efficiency. (a) What is the delivery, in gal/min? (b) If the pump delivers SAE 10W oil at 20C against a head of 50 ft, what horsepower is required when the overall efficiency is 84%? For SAE 10W oil, take r 870 kg/m3 or 1.69 slug/ft3.

(Stroke: carrera)

Solucin

(a) El volumen desplazado, por carrera, es:

= = = , Ahora la capacidad, o delivery e gpm: = = 9, 7 , 9 = Rta (a) : la entrega o capacidad, de esta PDP es 117

gpm, aproximadamente.

Continuacin del ejercicio:

(b) Potencia requerida = = , , ,

P = 846 lbf*pie/s * (1 hp /550 lbf*pie/s) = 1,54 hp Rta (b) : la potencia requerida en hp para esta PDP en

esas condiciones, es 1,54 hp, aproximadamente.

Bombas Dinmicas, o Cinticas

Transfieren cantidad de movimiento al fluido, no mediante encerrarlo en una cavidad, sino por el paso continuo del fluido por en medio de un impulsor, que siempre est movindose. Lo importante es que convierten energa cintica en energa de presin, en mayor o menor medida, gracias al diseo del difusor de salida del fluido. Generalmente manejan mayores caudales de salida, y son ms continuas, pero no manejan fluidos viscosos ni presiones demasiado altas, por s solas.

Clasificacin de bombas cinticas o dinmicas

A. Rotatorias: 1. Flujo radial 2. Flujo axial 3. F Mixto

B. Diseo especial: 1. B. de inyeccin. 2. Electromagnticas.

3. Con accionamiento por fluido: air lift.

Parmetros bsicos de bombas centrfugas Incrementan la energa de un fluido desde un

punto 1 a un punto 2. Mediante Bernoulli, la diferencia de energa entre esos dos puntos est dada por

= + + + + = + Ahora introducimos un nuevo trmino:

H: Carga Neta, H = ha hL

En el caso de que no haya diferencia de elevacin o sea cercana a 1 m, y que las tuberas no cambien de rea, la ecuacin quedara reducida a: = La potencia entregada al fluido: =

Potecia hidrulica: water horsepower La potencia consumida por la bomba: =

Potecia al freo: brake horsepower Donde w: velocidad angular; T: torque del motor del eje

Eficiencia de una bomba centrfuga: = = EJEMPLO: Una bomba centrfuga entrega 550 gpm de agua a 20C cuando la bhp es 22 y la eficiencia es 71%. Estime el incremento de carga en pies y el incremento de presin en psi.

Solucin: Para agua a 20C, tomamos: r = 998 kg/m3; o 1,94 slug /pie3 = = = = , 9 /0,71 despejando H de aqu, nos da: H = 112 pies, aproximadamente

Continuacin del ejemplo:

Aumento de presin: como no nos dice nada acerca de la altura o de la velocidad, se puede simplificar el aumento de la presin a

= = , = = ,

OTROS EJERCICIOS

1. A pump delivers 1500 L/min of water at 20C against a pressure rise of 270 kPa. Kinetic and potential energy changes are negligible. If the driving motor supplies 9 kW, what is the overall efficiency?

Solution: With pressure rise gie, e dot eed desity. Copute ater poer:

OTROS EJERCICIOS 2. In a test of the pump in the figure, the data are: p1 = 100 mmHg (vacuum), p2 = 500 mmHg (gage), D1 = 12 cm, and D2 = 5 cm. The flow rate is 180 gpm of light oil (SG = 0.91). Estimate (a) the head developed; and (b) the input power at 75% efficiency.

OTROS EJERCICIOS Solution:

Units conversion: p1 = 13332 Pa; p2 = 66661 Pa; Q= 0,01183 m3/s; Calculations: velocity: V1=Q/A1 = 1 m/s, V2= 5,79 m/s

OTROS EJERCICIOS 3. The 28-in-diameter pump in Figure at 1170 rpm is used to pump

water at 20C through a piping system at 14,000 gal/min. (a) Determine the required brake horsepower. The average friction factor is 0.018. (b) If there is 65 ft of 12-in diameter pipe upstream of the pump, how far below the surface should the pump inlet be placed to avoid cavitation?

Answers:

(a) 1400 hp

(b) 21 ft

OTROS EJERCICIOS 4. Para la curva de rendimiento de la bomba de la figura, diga la carga y la capacidad a la que operar para cada uno de los dimetros indicados, a eficiencia mxima.

Solucin:

OTROS EJERCICIOS 4. A centrifugal pump is used to pump water at 77F from a reservoir whose surface is 20.0 ft above the centerline of the pump inlet (Figure next page). The piping system consists of 67.5 ft of PVC pipe with an ID of 1.2 in and negligible average inner roughness height. The length of pipe from the bottom of the lower reservoir to the pump inlet is 12.0 ft. There are several minor losses in the piping system: a sharp edged inlet (K= 0.5), two flanged smooth 90 regular elbows (K= 0.3 each), two fully open flanged globe valves (K= 6.0 each), and an exit loss into the upper reservoir (KL = 1.05). The pups required net positive suction head is provided by the manufacturer as a curve fit: NPSHr = 1.0 ft + (0.0054 ft/gpm

2)Q2, where volume flow rate is in gpm. Estimate the maximum volume flow rate (in units of gpm) that can be pumped without cavitation (Draw a plot NPSHr vs Q).

Answer: It is clear from the plot that cavitation occurs at flow rates above about 56 gallons per minute.