MODULO BOMBAS

• Introducción

        Siempre que tratemos temas como procesos químicos, y de cualquier circulación de fluidos estamos, de alguna manera entrando en el tema de bombas.
        El funcionamiento en si de una bomba será el de un convertidor de energía, o sea, un dispositivo que transformara la energía mecánica en energía cinética, generando presión y velocidad en un fluido líquido. Para la selección de una bomba es necesario que se conozcan las características de la instalación lado succión y descarga, con el fin de calcular los requerimientos del sistema. De ahí que la clave para hacer la selección correcta de la bomba sea definir el sistema en que trabajará la bomba, revisión de la data de la bomba y los diagramas de tuberías e instrumentos. Existen muchos tipos de bombas para diferentes aplicaciones. Los factores más importantes que permiten escoger un sistema de bombeo adecuado son: presión de descarga, presión de proceso, velocidad de bombeo, tipo de fluidos a bombear (la eficiencia de cada bomba varía según el tipo de fluido).

• Conceptos Básicos

        Es importante tener en cuenta algunos tópicos, tales como:

- DENSIDAD: La densidad expresa la relación entre la masa y el volumen de un líquido. El agua tiene una densidad de 1 Kg/lt, es decir 1 litro de agua tiene una masa de 1 Kg. Los hidrocarburos tienen una densidad menor que la del agua.

- GRAVEDAD ESPECÍFICA: Es la relación entre el peso del fluido bombeado y la del agua. Así si un líquido tiene una gravedad específica de 0.5 esto quiere decir que el peso de un litro de agua pesa el doble que el peso de dicho líquido. El agua tiene gravedad específica igual a 1.

- PRESION DE VAPOR: Es la presión a la cual se produce el cambio de fase de líquido-vapor a una temperatura dada. Por ejemplo la presión de vapor del agua a 100 °C es la presión atmosférica 14.7 psia, ya que el agua hierve a 100°C cuando esta a la presión atmosférica.

- VISCOSIDAD ABSOLUTA: La viscosidad expresa la capacidad de fluir que tienen los líquidos. La viscosidad se mide en poise. 1 poise = 1gr.cm/seg. La viscosidad del fluido afecta los siguientes aspectos del diseño de la bomba:

1. Selección del tipo de bomba

2. Eficiencia y características de cabezal–capacidad

3. Necesidad para facilidades de calentamiento inicial y calentamiento del

cuerpo de la bomba.

-NUMERO REYNOLD: Este número adimensional expresa la relación entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas de un fluido en movimiento y se define como:

Re= V*L*Ro/u

V= velocidad del fluido

L= longitud

Ro= densidad

u= viscosidad

 Régimen laminar si Re es menor a 2320, Transición si esta entre 2320 < Re < 4000 y Turbulento si Re> 4000.

-FLUJO Y CARGA: Cuando se seleccionan las bombas los parámetros más importantes son el gasto o caudal manejado por la bomba expresado en galones por minutos (GPM) y la carga que representa la energía suministrada por la bomba al líquido. Esta energía o carga se expresa como presión en libras por pulgada cuadrada (psi) o pies de altura. Así una bomba diseñada para bombear 60 GPM y 200 pies de carga dinámica total, operará a esas condiciones independientemente de la gravedad específica, pero el flujo de masa y la presión si será diferente.

La formula para calcular la carga es:

P (psi) = Carga (pie) * Gravedad especifica / 2.31

Para llevar de GPM a lb/h:   M (lbs/hr)= GPM*500*G.Especifica

-EL CAUDAL DE FLUJO NOMINAL: es el caudal de flujo de operación normal sobre la cual se basan los rangos de funcionamiento de la bomba así como las garantías correspondientes. Este parámetro es dado por el diseñador del proceso.

CAVITACIÓN: es un término estrechamente relacionado y casi sinónimo de ebullición. El término “ebullición” normalmente describe la formación de burbujas de vapor que ocurre cuando la presión de vapor de un líquido aumenta (con un incremento de temperatura) hasta un punto en el que iguala o excede la presión estática a la cual el líquido está expuesto. La “Cavitación” ocurre cuando la presión estática del líquido cae hasta o por debajo de la presión de vapor en un sistema de líquido en movimiento. Las burbujas de vapor formadas en la cavitación son subsecuentemente implotadas con el incremento de presión estática. La cavitación comúnmente ocurre en y alrededor del impulsor de una bomba centrífuga y la propela de un barco. El término “cavitación” se aplica muy específicamente a la formación y subsecuente implosión de las burbujas de vapor, pero también es usado para referirse a alguna de las manifestaciones de actividad

de burbujas, tales como:

1. Picadura y erosión de la superficie del metal.

2. La capacidad del cabezal se reduce debido a turbulencia y bloqueo del

pasaje del flujo.

3. Limitación de flujo debido al bloqueo del pasaje del flujo.

4. Ruido de crepitación o golpeteo, como si la bomba estuviese llena de sólidos,

causados por la implosión de las burbujas.

La fuerza tendiente a eliminar la cavitación es el margen por el que la presión estática local del líquido excede la presión de vapor del líquido a la temperatura en cuestión. Cuando es convertido en términos de cabezal de líquido, este margen de presión es definido como el cabezal neto de succión positiva, comúnmente denominado NPSH.

• Tipos de Bombas 

[pic 4]

Las bombas se clasifican en dos tipos principales:

• De desplazamiento positivo
• Rotodinámicas o centrífugas.

        La primera opera sobre el principio de desplazamiento positivo, es decir, que bombean una determinada cantidad de fluido (sin tener en cuenta las pérdidas de carga independientemente de la altura de bombeo). El segundo tipo debe su nombre a un elemento rotativo, llamado rotor, que comunica velocidad al líquido y genera presión. La carcaza exterior, el eje y el motor completan la unidad de bombeo. En su forma usual, la bomba de émbolo alternativo ó desplazamiento positivo consiste en un pistón que tiene un movimiento de vaivén dentro de un cilindro. Un adecuado juego de válvulas permite que el líquido sea aspirado en una embolada y lanzado a la turbina de impulsión en la siguiente. En consecuencia, el caudal será intermitente a menos que se instalen un número suficiente de cilindros para uniformar el flujo. Aunque las bombas de émbolo alternativo han sido separadas en la mayoría de los campos de aplicación por las bombas rotodinámicas, mucho más adaptables, todavía se emplean ventajosamente en muchas operaciones industriales especiales. Las bombas de émbolo rotativo (también de desplazamiento positivo) generan presión por medio de engranajes o rotores muy ajustados que impulsan periféricamente al líquido dentro de la carcaza cerrada. El caudal es uniforme y no hay válvulas. Este tipo de bombas es eminentemente adecuado para pequeños caudales (menores de 1 pie3/s y el líquido viscoso). Las variables posibles son muy numerosas. La bomba rotodinámica es capaz de satisfacer la mayoría de las necesidades de la ingeniería y su uso está muy extendido. Su campo de utilización abarca desde abastecimientos públicos de agua, drenajes y regadíos, hasta transporte de hormigón o pulpas. Los diversos tipos se pueden agrupar en:

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