Gradiente de Bombeo

7/23/2019 Gradiente de Bombeo

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GRADIENTES DE BOMBEO

El rendimiento y la seguridad en los oleoductos, requieren

la comprensin de los conceptos relativos a gradientes bombas, tales como: cabeza de bombeo y curvas de cabeLeyes de Afinidad relativas a bombas centrfugas y bombde mltiple operacin.

GRADIENTES DE BOMBEO describe como las bombas denerga al fluido en una tubera para mantener el fluo.


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!A"E#A $E "%&"E% ' ()A$*E+E -*$)AL*!%.

na bomba da energa al fluido y aumenta el total decabeza. !abeza de bombeo es el valor del incremento total de la cabeza a trav/s de la bomba y est0 representapor el aumento en el gradiente 1idr0ulico.

La cabeza de bombeo algunas veces se refiere a cabdiferencial de bomba, porque es la diferencia del total decabeza entre la descarga y la succin de la bomba.


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Esta energa es conocida como cabeza de bombeo, -p. La cabeza

bombeo se adiciona al liquido que fluye a trav/s de la bomba.gradiente 1idr0ulico reflea el incremento en cabeza adicionado pobomba


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!)2A $E !A3A!*$A$ 2E)44 !A"E#A $E "%&"E%

La curva de capacidad vs cabeza de bombeo es urepresentacin gr0fica de la presin producida por la bomrepresentacin gr0fica de la presin producida por la bomvs la tasa de fluovs la tasa de fluo. La curva caracterstica de la bommuestra las caractersticas de operacin para un randeterminado de cabeza y fluo5 incluye eficiencia debomba, potencia al freno 6en -37 y la cabeza positiva netasuccin requerida. 3. e. El fluo se incrementa la cabedisminuye.

La curva de capacidad de la cabeza de bombeo p

cualquier bomba es funcin de la geometra de la bomba.


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A medida que el liquido fluye dentro del rotor, es aceleradoe8terior debido a la fuerza centrfuga. El lquido sale e8tremo del rotor a alta velocidad. El rotor descarga el lquen la carcaza o voluta de la bomba en forma de caradonde la velocidad se reduce r0pidamente, convirtiendo la velocidad en la presin de descarga de la boquilla.

La cantidad de energa producida es proporcional cuadrado de la velocidad 6p.e. 1 9 v; g7.

A medida que el lquido sale del e8tremo de la vena del rola velocidad resultante 2, se compone de la velocidad ra

2r y la velocidad tangencial 2t.La velocidad tangencial (Vt) es la velocidad en el extremo

rotor es funcin de la velocidad an ular en RPM.


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A medida que el fluo a trav/s de la bomba se incrementa2 resultante de la bomba y consecuentemente disminuir0n. 4implemente se establece como regla geneque a medida que el fluo a trav/s de la bomba aumenresulta una menor velocidad disponible para ser converten energa 6m0s de est0 velocidad sale de la bomba co

fluo7.


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3%E+!*A $E LA "%&"A

Las curvas caractersticas del desempe


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!A"E#A +EA 3%4**2A $E 4!!*%+ 6+34-7

Es la presin, e8presada como cabeza est0tica, por encide la presin de vapor del lquido en la succin de la bomLa entrada o succin de la bomba debe permitir un fsuave del lquido para entrar a la bomba a una presinsuficientemente alta para evitar la cavitacin en el rotor. La

!avitacin ocurre cuando la presin en el fluido es meque la presin del vapor del fluido, a medida que la velociddel fluido es acelerada por el rotor.

La !avitacin produce una severa erosin al rotor y a

carcaza de la bomba y eventualmente puede causar fallasla bomba difciles de controlar.


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!A"E#A +EA 3%4**2A $E 4!!*%+ )E=E)*6+34-)7

Es la mnima +3-4 requerida en la bomba para evitarcavitacin. +34-) es determinada normalmente porfabricante usando agua como lquido de bombeo.


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!A"E#A +EA 3%4**2A $E 4!!*%+ $*43%+*"6+34-A7

Es la real +34- disponible en la succin de la bomba buna condicin particular de operacin. +34-A es diferencia entre +34- y +34-). Las compa? psig en las estaciones de bombeo a fin evitar la cavitacin en las bombas.


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E@*!*E+!*A

La Eficiencia de una bomba centrfuga a un fluo y cabezadeterminados, es la proporcin de la fuerza enviada al flupor la potencia real entregada por la bomba. La potencia rincluye las p/rdidas debidas a fugas internas, al fluido y fricciones mec0nicas etc. La Eficiencia se e8prenormalmente como porcentae. La Eficiencia se incrementavalor mximo, el cual est entre 7! y "#! en el $unto

mxima eficiencia (%EP) y luego disminuye debido a quefluo disminuye pasado este punto.


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GRADIENTES DE BOMBEOLos fabricantes de bombas suministran las curvas de eficiencia para cbomba. !ualquier informacin requerida sobre el desempe


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!)2A $EL 4*4E&A

La !urva del sistema es una gr0fica que muestra la relacla relacentre el fluo a trav/s del sistema, y la cabeza que deentre el fluo a trav/s del sistema, y la cabeza que deadicionar la bomba para mantener la tasa de fluoadicionar la bomba para mantener la tasa de fluo. El sistecaracterstico consta de tuberas, uniones y v0lvulas, cuales pueden causar p/rdidas por friccin y adem

cambios de elevacin, que son parte integral de cualqusistema de tubera. La cabeza adicionada a la bomba devencer todas las p/rdidas por friccin, m0s los cambios elevacin, mientras mantienen la lnea de presin por enc

de la presin de vapor del fluido.


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4i la tuberia se incrementa por una elevacin por encima> ft sobre la longitud dada, entonces la bomba encorriente final terminar0 por suplir > ft sobre la cabeantes que ningn otro fluido. Es posible que la cabeza snegativa si la elevacin de la tubera disminuye. En ecaso, el fluo ser0 natural sin adicin de energa.

La porcin variable de la curva del sistema depende detasa de fluo del fluido transportado. La tasa de fluo depende las p/rdidas de cabeza debidas a la friccin. As cuandocaudal se incrementa, la perdida por friccin tambi/n

incrementa.


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!)2A4 $E "%&"A4 ' !)2A4 $EL 4*4E&A

El punto de operacin es el punto donde la curva del sisteEl punto de operacin es el punto donde la curva del sistey la curva de capacidad de la cabeza de bombeo y la curva de capacidad de la cabeza de bombeo intersectanintersectan. Este punto de interseccin es el punto en el cambas curvas, la del sistema y la de la cabeza, tienenmisma cabeza y el mismo fluo.

3ara encontrar este punto de operacin, se traza la curva sistema y la curva de la cabeza de bombeo como se muesen la @igura.


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LE'E4 $E A@*+*$A$ 3A)A "%&"A4 !E+)*@(A4

Las Leyes de Afinidad son ecuaciones que relacionan los cambLas Leyes de Afinidad son ecuaciones que relacionan los camben las caractersticas de la bomba con los cambios en en las caractersticas de la bomba con los cambios en desempe


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$uplicando la velocidad de rotacin del rotor se duplicavelocidad del aspa. Estos cam&ios causan un aumento cuatro veces en la $resin de descarga $ara el mismo flu

$uplicando el di0metro del rotor tambi/n se duplicavelocidad del aspa. Estos cambios causan un aumento cuatro veces en la presin de descarga para el mismo flu

Aumentar la densidad del fluido significa que la bomtrabaar0 m0s y por lo tanto requerir0 una mayor potencia.


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GRADIENTES DE BOMBEO2elocidad de la "omba

Algunas tuberas de bombeo est0n equipadas con mecanismos

variacin de velocidad, ya sea el/ctricos o diesel, cualquiera puser usado para alterar la velocidad de la bomba.

$isminuyendo la velocidad de la bomba:

B baa la capacidad

B baa la cabezaB baa la potencia al freno

B baa la !abeza +eta 3ositiva de 4uccin )equerida 6+34-)7

4i la velocidad de la bomba es incrementada, todas

caractersticas anteriores aumentar0n.


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!A3A!*$A$ $E LA "%&"A ' 2EL%!*$A$ $EL )%%)

!apacidad es la cantidad de lquido que la bomba est0!apacidad es la cantidad de lquido que la bomba est0 capacidad de bombear contra una cabeza determinacapacidad de bombear contra una cabeza determina*nformacin acerca de la capacidad de la bomba necesaria para calcular cuanto lquido ser0 entregado aentrada de la bomba. El dise


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!A"E#A $E "%&"E% ' 2EL%!*$A$ $EL )%%)

La cabeza diferencial de la bomba 6o cabeza de bombeo7la ca&ea desarrollada a lo largo de la &om&a en un $u

determinado de flu'o y se calcula como la diferencia entresuccin y la descarga de la bomba. 3ara fluo constantecabeza de bombeo varia segn el cuadrado de la velocid

de la bomba. Esta se puede e8presar matem0ticamecomo:


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3%E+!*A AL @)E+% ' 2EL%!*$A$ $EL )%%)

La 3otencia al freno 6"-37 es la fuerza real entregada al de la bomba por el motor. Al mismo tiempo la capacidad ycabeza varan, la potencia al freno vara como el cubo develocidad de la bomba. Esto se puede e8prematem0ticamente as:


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ECE&3L%:

na bomba opera a una velocidad de D rpm, ucapacidad de ?> "bl;1 6m>;17, una cabeza de D funa potencia al freno de D? 1p. 4i la velocidad de la bomes cambiada a DF rpm, calcular la nueva capacidacabeza y potencia al freno.


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GRADIENTES DE BOMBEO$*A&E)% $EL )%%) $E LA "%&"A:

@recuentemente cuando una bomba de un tama


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$isminuyendo el di0metro del rotor de la bomba:

B se reduce la cabeza

B se reduce la potencia al freno

B se reduce la capacidad

B se mantiene +34-) sin modificacin, y

B se produce una diferencia en la curva de eficiencia la cindica la baa eficiencia causada por un incremento endistancia entre la punta del rotor y la voluta.


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!A3A!*$A$ ' $*A&E)% $EL )%%)

La capacidad varia de acuerdo a la velocidad de la bomLa capacidad varia tambi/n de acuerdo al di0metro del roEsta variacin puede ser e8presada matem0ticamente as

!A"E#A ' $*A&E)% $EL )%%) $E LA "%&"A

La cabeza de bombeo tambi/n vara con el cuadrado develocidad de la bomba. As mismo, como la cabeza bombeo vara con la velocidad, la cabeza de bombtambi/n vara con el cuadrado del di0metro del rotor.


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3%E+!*A AL @)E+% ' $*A&E)% $EL )%%) $E LA

"%&"A

Custo como la potencia vara con la velocidad, la potentambi/n vara con el cubo del di0metro del rotor. Esto puede e8presar matem0ticamente as :


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ECE&3L%:

na bomba tiene un di0metro de rotor de D?. pulgadas, ucapacidad de ?FFD "bl;1 6Gm>;17, una cabeza de D?H proporciona DG 1p. 4i el di0metro del rotor es reducidoDI.? pulgadas, cuales ser0n: la nueva capacidad, cabezpotencia al freno 6en -37 J


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E@E!%4 $E L%4 !A&"*%4 $E LA $E+4*$A$ E+ $E4E&3EK% $E LA "%&"A

!A"E#ALa cabeza no es afectada por los cambios en la densidad fluido. La velocidad del fluido en una bomba y el dise


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$*@E)E+!*AL $E 3)E4*%+

La cabeza de bombeo es constante sin tener en cuentadensidad del fluido. El diferencial de presin, sin embargo,es constante. Los mdulos de ()A$*E+E4 E4A*!%4()A$*E+E4 $E @LC% e8plican como la presin ycabeza est0tica se relacionan usando la siguiente frmula:

G S O O


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La misma ecuacin relaciona la cabeza de bombeo ydiferencial de presin. La cabeza permanece constante, s

si la densidad 6y por supuesto la gravedad especfaumenta, entonces la presin tambi/n debe incrementar3or eemplo, si la densidad del fluido se duplica en ubomba, pero se mantiene el mismo caudal, entonces

presin tambi/n se duplica.



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3%E+!*A AL @)E+%

La potencia que una bomba adiciona al fluido depende detasa de fluo, de la cabeza de bombeo y la densidad lquido 6o gravedad especfica7. 4in embargo, las bombasson D eficientes. 3or esto, a fin de dar energa al fluila mayor energa debe ser entregada a la bomba por

motor. La frmula para calcular la potencia requerida es:



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!uando el fluido bombeado se duplica en densidad gravedad especfica7, la potencia requerida para bombea

fluido ser0 el doble. La nueva potencia al freno, e8presacomo una ecuacin, es:



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%3E)A!*M+ &L*3LE $E "%&"A4

La operacin de bombeo mltiple es de importa

consideracin en oleoductos de di0metros grandes. A medque los bac1es en el ducto cambian, la nueva potenrequerida debe ser alcanzada por una efectiva seleccinbombas. La combinacin m0s efectiva de bombas se lo

en las estaciones de bombeo con configuracin de bombmltiple.



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%3E)A!*M+ $E "%&"A4 E+ 4E)*E

La configuracin m0s comn de bomba es la de estacin

serie. En una configuracin de bombas en serie, las bombest0n unidas de tal manera que la descarga de una bomentra a la succin de la siguiente bomba, y la cabeza incrementa a una tasa de fluo constante.



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GRADIENTES DE BOMBEOA cualquier tasa de fluo dado, la cabeza total desarrollada por estacin en serie es la suma de las cabezas individuales generadas

cada bomba.



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!ualquier e8ceso de presin debe ser controlado estrangulamiento con una 3!2, o por variacin de

velocidad de una o m0s bombas si el mecanismo variacin de velocidad est0 disponible en la estacin.

%3E)A!*M+ $E "%&"A4 E+ 3A)ALEL%:

Las bombas usan una succin comn y cabezas

descarga: el lquido entra a la estacin de bombeo y el fes dividido en dos o m0s canales separados. El lquido flupor cada canal a trav/s de su bomba y luego se une a loslos otros canales en la lnea principal. !uando las bomb

operan en paralelo, el flu'o a travs de cada &om&a se suy la ca&ea $ermanece igual $ara cada &om&a*



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"ombas operando en paralelo deben tener cabezas similapara prevenir que una de las bombas pueda causar fluo c

en otra bomba, debido a que la cabeza es mayor quegenerada por el fluo.



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