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• Un método de control de flujo es actuando sobre
una válvula en una tubería de derivación (bypass)
desde la descarga de la bomba hasta la fuente de
succión.
• Con este control no se ahorra energía, pues todo
el volumen se mueve con la bomba y absorbe la
potencia requerida al flujo nominal.
Control de flujo (en bombas de desplazamiento positivo
1. Uso de bypass
Control de flujo (en bombas de desplazamiento positivo)
2. Variación de la velocidad de rotación
La estrangulación con una válvula en la descarga (método
que se utiliza en bombas centrífugas) no reducirá el flujo
sino que hará que aumente la presión en el sistema y se
aumentará la potencia requerida por la bomba.
• El caudal teórico desplazado es proporcional a la
velocidad de rotación.
(El caudal real, es el teórico menos el slip)
NOTA:
Bombas Rotatorias
Están conformadas por una cámara conteniendo
engranajes, tornillos, paletas, pistones o elementos
similares, que se mueven por la rotación relativa de
un eje y carcasa.
Generalidades
• Procesamiento de alimentos, bebidas, lácteos
• Productos de higiene personal
• Productos farmacéuticos
• Productos biotecnológicos
• Productos químicos
Aplicaciones
• Funcionan en ambos sentidos
• Carecen de válvulas de admisión y de
descarga
• Casi ninguna tiene piezas con movimientos
alternativos
• Impulsión continua (no pulsantes)
• Son autocebantes
• Requieren bajos NPSH
• Son menos caras que las reciprocantes
Ventajas
Desventajas
• Requieren ajuste fino porque las luces entre
piezas son pequeñas
• Presentan un rozamiento importante aunque
menor que las reciprocantes
• Se necesitan válvulas de desahogo (alivio) de
presión
• Disminuye la eficiencia volumétrica al
disminuir la velocidad de rotación
Clasificación
Según la cantidad de rotores
• de Rotor Simple
• de Rotor Múltiple
Según la variabilidad de la capacidad
• de desplazamiento fijo
• de desplazamiento variable
Rotor Simple
Paletas
Pistones rotatorios
Elementos flexibles
Cavidad progresiva
1. Paletas
• El rotor es un cilindro con ranuras donde se
insertan paletas móviles que por la fuerza
centrífuga provocada por la rotación del roto,
quedan en contacto con la superficie interna
de la caja.
• Las cajas pueden ser de sección elipsoidal o
cilíndrica (el rotor sobre eje excéntrico).
• Pueden ser de desplazamiento fijo o
desplazamiento variable
Rotor Simple
ADMISIÓN
DESCARGA
ROTOR PALETAS
ENVOLVENTE
Las bombas de paleta de deplazamiento
variable tienen la posibilidad de ajustar la
geometría según la presión aguas abajo
La posición de la envolvente en relación al rotor
afecta la capacidad.
Bomba de Paletas, de
desplazamiento variable
• Se usa para caudales de hasta 4000 l/min
• No se usa para altas P (hasta 200 - 400 psi)
• Se usa con bajas m (hasta 10000 SSU)
• Se usa con líquidos volátiles
• Fácil de mantener
• Pueden funcionar secas
2. Pistón
El fluido entra y sale por medio de pistones que
se mueven en cilindros con válvulas que
acompañan la rotación de los pistones y cilindros
Pueden ser de desplazamiento fijo o
desplazamiento variable
3. Elemento flexible
El bombeo del fluido y el sello depende de la
elasticidad del elemento flexible. El elemento
flexible puede ser:
a) un tubo (peristálticas)
b) paletas
c) una camisa
a) tubo (peristálticas)
c) camisa
4. Cavidad Progresiva (Moyno® / tornillo)
• Tienen un rotor helicoidal sin fin que gira en
una caja o cuerpo accionado en forma lobular.
• La cavidad formada entre el tornillo y el estator
se desplaza axialmente.
• Puede manipular una gran variedad de fluidos: - agua
- líquidos con alto contenido en sólidos
- líquidos altamente viscosos como adhesivos
- fluidos abrasivos
- productos para uso personal (shampoo, cremas)
- químicos corrosivos (soluciones de limpieza,fertilizantes)
- alimentos (salsa de manzana, mayonesa, masa de pan)
• Bombea contra altas presiones (desde 140 a
1000 psi)
• Q máximo 7000 l/min (1860 gal/min)
• Producen flujo uniforme
• Son de operación silenciosa
• No pueden funcionar en seco
Rotor Múltiple
Engranajes
Lóbulos
Pistón circuferencial
Tornillos
1. Engranajes
• Es la bomba más ampliamente usada de acción
positiva.
• Consiste de 2 engranajes dentro de una carcasa,
que rotan en sentido opuesto, una rueda es
accionada por el motor y la otra engrana con la
anterior.
Rotor Múltiple
Engranajes internos Engranajes externos
• Descargan contra altas presiones (de 1500 a 4000 psi)
• Q casi siempre es independiente de P (5 a 200 l/min)
• No necesitan cebarse
• La velocidad puede llegar a 4000 rpm
• Producen flujo uniforme
• Pueden bombear líquidos de altas viscosidades; muy
usadas en la industria del petróleo
• Como los espacios entre los dientes de los engranajes
son comparativamente pequeños, la bomba no se
puede usar con suspensiones.
• Necesitan dispositivos de seguridad
• No deben usarse en seco
Engranajes internos
(El centro de rotación de un engranaje es interior al
diámetro mayor del otro engranaje)
• Pueden tener un divisor en forma de media luna
actúa como sello entre la succión y la descarga.
• Se acciona mecánicamente el engranaje
externo, mientras que el interno es el arrastrado.
• El engranaje externo tiene más dientes que el
interno.
• Se mantiene siempre una línea de contacto
entre un diente del engranaje interno y uno del
externo.
Engranajes internos
(El centro de rotación de un engranaje es interior al
diámetro mayor del otro engranaje)
Engranajes externos
(el centro de rotación de cada engranaje es externo al
diámetro mayor del otro engranaje)
Los engranajes son
idénticos y rotan uno
contra otro.
http://www.vikingpump.com/
2. Lóbulos
Son bombas donde los engranajes tienen un
número reducido de dientes.
El fluido va entre
los dientes del
rotor y la cámara
de bombeo.
Las superficies
del rotor crean
un sello
continuo.
3. Pistón circunferencial
http://www.vikingpump.com/
4. Tornillos
Tipo de
bomba Abrasivos
Fluidos
poco
viscosos
Fluidos
viscosos Sólidos Presión
Paletas Pobre Excelente Promedio Pobre Promedio
Engranaje
interno Bueno Bueno Excelente Pobre Bueno
Engranaje
externo Pobre Bueno Bueno Pobre Excelente
Lóbulos Bueno Promedio Excelente Excelente Bueno
Tornillo
simple Excelente Excelente Excelente
Tornillo
múltiple Pobre Excelente Pobre Excelente
El desplazamiento (D) es el volumen total
transferido desde la zona de aspiración a la de
descarga en cada revolución completa del rotor.
Depende de la geometría de la bomba y de sus
dimensiones
Caudal
Caudal teórico = QT = D x N
En donde: D = desplazamiento
N = revoluciones en la unidad de tiempo
Capacidad teórica
Cantidad de fluido perdido en el transporte de la
succión a la descarga por unidad de tiempo.
S’
Q
S’’
Fuga, deslizamiento o slip
Tipos de fugas (slip) en bomba de engranajes externos
Dirección
del flujo
El deslizamiento (S) es función de:
• la viscosidad del líquido
• del espacio muerto entre las partes
estacionarias y rotatorias o de estas ente sí
• la diferencia de presión entre la descarga y
la aspiración
capacidad real
fuga
capacidad teórica Capacidad real
Q = QT – S
teóricocaudal
caudalv
descargado
Eficiencia volumétrica
H, P
Q
bomba centrífuga
bomba
reciprocante
típica
bomba
rotatoria
típica
Curva H vs Q (para Bombas Rotatorias)
Características de funcionamiento de una
bomba de engranajes típica
NPSH
Algunos autores usan para las bombas rotatorias,
la NPIP (Net Positive Inlet Pressure) o la NIP (Net
Inlet Pressure) en lugar de la NPSH.
Todas se refieren a lo mismo pero están
expresadas en diferentes unidades
(la NPSH es una altura, NPIP es una presión)
(como con todas las bombas) un requisito para la
no cavitación es que NPSHD > NPSHR
NPSHD = hs – hvap
En donde: NPSHR es el NPSH requerido por la bomba
Uso de bypass
Variación de la velocidad de rotación
Algunas bombas son de desplazamiento
variable
Control de flujo (en bombas de desplazamiento positivo
Selección de Bombas
Para seleccionar una bomba para un servicio es
necesario conocer el sistema en el que trabajará
la bomba:
• Fluido bombeado (, m, Pvap a la temp. de
trabajo, sólidos en suspensión, corrosividad)
• Q y H
• NPSHD
En los cálculos se deben tener en cuenta
factores de seguridad adecuados tanto para Q
como para H.
Selección de Bombas
Comparación entre BDP y dinámicas
BDP Bombas dinámicas
Presión Se usan gralmente
contra altas P Gralmente dan bajos
incrementos de P
Caudal
Apropiadas para bajos Q
Gralmente dan Q altos
Pueden dar Q pulsatorios
Descarga más estacionaria que las BDP
Viscosidad del fluido
Pueden bombear fluidos con altas
viscosidades
Poco efectivas para bombear fluidos muy
viscosos
Cebado Gralmente son autocebantes
Necesitan ser cebadas
Tamaño y costo Más pequeñas y más baratas que las BDP para un mismo Q
La selección de la bomba generalmente va
acompañada de selección de condiciones y diseño
de líneas de succión y descarga, motor y sistema de
trasmisión, protecciones, sellos, acoplamientos, etc.
(En ocasiones estos elementos vienen junto con la
bomba o son especificados por el proveedor; en
otros casos deben ser escogidos por el usuario).
Selección de Bombas (cont.)
Asimismo, se deben tener en cuenta:
- Espacio, peso y posición
- Condiciones ambientales
Y desde luego, optimizar costos.
… y el precio de la bomba (costo de adquisición)
no es el único costo a considerar.
Puede terminar siendo ventajoso seleccionar una
bomba cara y pagar luego bajos costos de
operación y mantenimiento en lugar de instalar
una bomba barata que tenga poca eficiencia o
requiera de intervenciones frecuentes y/o
costosas.
Y desde luego, optimizar costos.
Costo total de uso de la bomba (LCC = Life
Cycle Cost) es la suma de los siguientes costos
(a lo largo de la vida de la bomba (*):
- Cad (costo inicial, adquicisión)
- Cin (instalación y puesta en marcha)
- Cen (energía)
- Cop (operación)
- Cmt (mantenimiento)
- Cfs (costo por tiempo fuera de servicio)
- Cam (costos ambientales)
- Cd (sacada de servicio y disposición)
(*) Debe calcularse el VAN de todos los costos (pues todos se distribuyen
de manera diferente a lo largo de la vida de la bomba.
LCC Bombas
FUENTE:
http://net.grundfos.com/doc/webnet/mining/downloads/7484_WSWW_Life_cycle_cost_GB.pdf
43
40
16 1
Estaciones de Bombeo Pequeñas
10
84
5 1
Estaciones de Bombeo Grandes
20 %
Consumo mundial de EE
Las bombas para mezclas de sólidos y líquidos
son de los mismos tipos ya vistos, pero se
diseñan con requerimientos adicionales para:
• Permitir el pasaje de material particulado o
fibroso sin que se produzcan obstrucciones.
(La abertura mínima de los canales de la
bomba debería exceder el tamaño máximo de
partícula por un factor de 2 o 3)
Impulsores para mezclas
sólido-líquido
• Tener buena resistencia a la erosión, a la
corrosión y cavitación las cuales son más
probables en presencia de sólidos.
• Provocar mínima atrición de partículas, lo que
es esencial en algunas aplicaciones (tales
como en el manejo de alimentos).
• Permitir remover cualquier obstrucción con
facilidad
• Poder reemplazar con facilidad cualquier
componente gastado o dañado.
Bombas Centrífugas
Las tendencias típicas son:
• Disminución de H y eficiencia
• Aumento de la potencia y susceptibilidad a la
cavitación (la diferencia entre NPSHD y NPSHR
disminuye como consecuencia de las mayores
pérdidas de energía en la succión y cambio del
flujo en la entrada de la bomba).
Los rotores para las mezclas sólido-líquido tienen:
• mayores dimensiones que para agua sola
• menos álabes
• rotores abiertos o semi-abiertos
1. Reciprocantes
• tipo pistón: el tamaño máximo de tamaño de
partícula está dado por la construcción de las
válvulas (aprox. 6 mm).
• tipo diafragma: se usan con mezclas abrasivas
2. Rotatorias
• tipo elemento flexible (con paredes elásticas):
de paletas y peristálticas
• tipo lóbulos: de 2 o 3 lóbulos
• tipo cavidad progresiva
Bombas de Desplazamiento Positivo