Ejercicio resuelto. Bombas centrifugas

Se necesita bombear 40 m 3 de agua a 220 F y 2,246 Psig en 3 horas, del depsito A al B,

donde la altura desde la superficie del agua hasta la lnea central de la bomba es de 5,910 pie y

6,060 pie respectivamente. A travs de una tubera de acero comercial cdula 40 de 2000 pie de

longitud en la lnea de succin y una bomba con un impeler de 5 pulgada, cuya curva

caracterstica se muestra en la figura 13.28. Determine:

a) La presin en la succin y la descarga en Psia.

b) Si la bomba cavita por NPSH insuficientes que medidas tomara para evitarlo (diga tres

medidas.

c) Potencia desarrollada por la bomba (Hp)

d) Tipo de impeler

e) Presin de succin mnima para que no ocurra la cavitacin (Psig).

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Curvas de isoeficiencia

Lneas de NPSHR

Lneas de potencia al Freno

Cabezal de la bomba para diferentes

dimetros de impulsor

Datos

40

3 B

A

6.060 pie

Fluido: Agua @ 220F

59.613/

5.910 pie .

59.613/

0.27

@220 17.186

2474.784/

Tanque A

220

4.7 17.186 2.486 1

2000

La tubera es de acero cedula 40. La bomba trabaja con un dimetro de impulsor de 5

Segn la curva caracterstica mostrada en la Figura 13.28 (Fuente: Mott, 2006), el rendimiento de la

bomba centrifuga es

Dimetro de la lnea de

descarga

Dimetro de la lnea de succin

Mximo dimetro del

impulsor

1 3 6

El dimetro de la conexin de succin es usualmente ms grande que el dimetro de la descarga para

minimizar la energa cintica que entra a la bomba, porque esta energa disminuye la altura mxima de

succin y aumenta la cavitacin.

Para conocer la presin de succin de y descarga se debe calcular el cabezal de succin y descarga,

respectivamente. Planteando el cabezal de succin se tiene:

Aplicando Bernoulli desde el punto 1 al 2

2

2

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2

. 1

De la ecuacin 1 se puede despejar

, para ello conozco todos los datos o los puedo calcular.

Para el caso de la descarga, no puedo plantear la ecuacin de Bernoulli ya que se desconoce la longitud

en la lnea de descarga, sin embargo de la curva caracterstica podemos obtener el cabezal total (Ht)

El cabezal total se obtiene interceptando el Q (capacidad) con la curva cabezal con un diametro de

impulsor de 5

40

3 13.33

58.69 0.131

rea de la succin

rea de la descarga

3 40 1 1/240

77.9 0.256 40.9 0.134

0.256

4 0.0515

0.134

4 0.0141

Velocidad de succin

Ve oc da de descargal i d

2.5437/

9.291/

Calculo del cabezal de succin

2;

2000 0.256

30 0 3

0.5

124.. .

124 59.613 2.5437 3

0.27 2.08. 10

Leyendo en el Diagrama de Moody con 2.08. 10 y 340 el factor de friccion es

0.0193 (El flujo est parcialmente desarrollado)

Leyendo 0.018

Y sustituyendo en 152.487

152.487 2.5437

2 32.2/ 15.321

17.186 14459.613

5.910 15.321 32.103

2

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32.103

32.103 2.544/

2 32.2/ 32

13.248

32.5 pies

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En la curva caracterstica tal como se indica en ior se lee el cabezal total la figura anter

32.5

32.5 32.103 64.603

2 64.603

64.603 2.544

2 32.2 63.622

26.189

b) Cabezal neto de succin positivo disponible

32.103

2474.784/

59.613/ 9.411

La bomba cavita por un NPSH insuficiente:

Las medidas que se pueden tomar para evitarlo son:

Aumentar la altura del recipiente de succin Usar un tamao de lnea de succin sobredimensionado para bajar la velocidad Colocar un enfriador en la lnea de succin de la bomba para reducir la presin de vapor del liquido Minimizar las perdidas por friccion

c) Potencia desarrollada por la bomba

0.131

59.613

32.5 253.802.

1

550 .

0.4615

d) Tipo de impulsor

Para conocer el tipo de impulsor es necesario determinar la velocidad especifica del impulsor

Donde

N= Velocidad de rotacion en rpm

GPM= Galones por minuto de fluido bombeado en el punto de maxima eficiencia

HB= Cabezal total en pies para la capacidad de maxima eficiencia

90 GPM

35 pies

Punto de mxima eficiencia

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1750 90

35

1153.74

La velocidad especfica del impulsor se debe calcular para el mximo dimetro de impulsor para el cual la

bomba fue diseada, al punto de mxima eficiencia

Segn el resultado la bomba tiene un impulsor totalmente centrfugo o radial Ns (500-4000)

e) Presin de succin mnima para que no haya cavitacin

Mnimo para que no ocurra la cavitacin el NPSHd = NPSH r

1.5 pies

Estas lneas corresponden a NPSHR

1.5 41.514 43.014

2 43.014

2.5437

2 32.2 42.914 17.765

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