Repsol2- Curso de Bbas DI

7/18/2019 Repsol2- Curso de Bbas DI

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Curso de bombas centrfugas

Mendoza, Octubre de 2005


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Teora fundamental de la bomba centrfuga

La representacin vectorial de lavelocidad del flujo que atraviesa unimpulsor tiene forma triangular. Losms representativos son losdiagramas de entrada (1) y salida (2),donde

U !elocidad perif"rica de arrastre

W !elocidad relativa de part#cula deflu#do respecto al la$e

C !elocidad a$soluta de part#cula deflu#do respecto a carcasa

a %ngulo entre & y '

b %ngulo entre ' y

Cm &omponente meridional develocidad a$soluta

Cu &omponente tangencial


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cuacin de uler

* + (u2cu2 u1cu1) - g s independiente del tipo deflu#do, y depende del cam$io enlas velocidades tangenciales delflu#do y del la$e, entre laentrada y la salida del impulsor.

La altura mima se producecon una direccin de entradaradial (cu1+ /) y con direccinde salida cercana a la

tangencial, con cu2tendiendo ac2.


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* + 01 02

espreciando recirculaciones internas, lavelocidad meridional es proporcional al caudal, dependiendo 02 del ngulo de salida della$e.

3epresentando la 4ltima ecuacin para trescondiciones diferentes de ngulo de salida dela$e b2, resulta la siguiente figura

5ara $om$as y flu#dos reales, la altura esmenor y pierde su caracter#stica lineal por lasrecirculaciones internas, fugas al eterior,p"rdidas por friccin en superficies de impulsor,

carcasa y cu$ierta, etc.

Altura (H

Caudal (!

b=90

b90


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&urvas * reales

Altura (H

"ugas

#$rd%das &orc'oue

Cur)a!*Hte+r%ca,segn-e.de/uler

Cur)a!*Hte+r%ca

umero %nf%n%to de 1labes


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&urvas t#picas de $om$a de proceso

ENSAYO DE PERFORMANCE

Pump D

-/CTUA 3/ /4AO 6A-O/4 3/ CA-CU-O /4U-TA3O4 3/- /4AO HOMO-O7A6 L7 (motor) ! 5d 5s 8d8s !2-2g 5c *t 9 (grupo) 9 ($om$a) ! (&rod9 Ht (&rod9 (&rod9 / (&rod9 (agua)

mm *g :7 ; r.p.m. m m m m m m


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!elocidad spec#fica9s +35I K5I .=

*.?=

*+ %ltura total, en pies. R Kpm+ &audal de eficiencia m.


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ficiencia en funcin de 9s


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-e.es de Af%n%dad . 4emeanza

Las leyes de %finidad determinan la variacin del

caudal, altura y potencia a$sor$ida en funcin de la)eloc%dad9

!


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Las Leyes de MemejanSa se aplican a $om$as de diferentes tamaos con similardiseo, girando a igual velocidad

!


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cuacin de Hernoulli

sta$lece que un flu#do incompresi$le en escurrimiento es un sistemaconservativo, donde las energ#as pueden variar individualmente, pero la sumade todas es constante a lo largo de la tu$er#a.

Ho F D Q &;g Q )2;2g F Constante

#$ nerg#a potencial, depende de la posicin de$ida a la fuerSa gravitatoria

p-% nerg#a de presin por unidad de peso (%+ 5eso espec#fico)

v2

-2g nerg#a cin"tica


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!iscosidad Los l#quidos tienen una determinada resistencia a fluir de$ido a las fuerSas de

friccin internas, que provocan tensiones entre capas vecinas.

" F AtF Am d6 ; d. m&!iscosidad dinmica

5oise + din. s - cm2

Los l#quidos ne7tonianos tienen esfuerSos de corte proporcionales a la variacinde velocidad, el factor de proporcionalidad es la viscosidad m'la cual esinversamente proporcional a la temperatura.

5ara propsitos 6idrodinmicos, es conveniente usar la !iscosidad cinemtica n,que refiere m a la densidad r.

( n&!iscosidad cinemtica Mto0e + cm2 - s

MM' + Megundos May$olt Qurol


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fectos de la viscosidad

Las p"rdidas 6idrodinmicas estnafectadas por la viscosidad, cuyoincremento resulta en una p"rdida dealtura y eficiencia, aumentando lapotencia a$sor$ida.

I"todos para predecir elcomportamiento viscoso estnclaramente definidos en el *ydraulicFnstitute Mtandards.


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Fnfluencia del tamao de la $om$a en el $om$eo de l#quidosviscosos.

&uando disminuye el tamao f#sicode una $om$a decrece tam$i"n sucapacidad para manejar flu#dosviscosos.

'na $om$a con descarga de


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cuacin de arcy eis$as6

6f + f -;3 62;2g

f+ Qactor de friccin, adimensional. sfuncin de 3e y de la rugosidad relativa.

L+ Longitud del ducto

+ imetro del ducto

!+ !elocidad g+ %celeracin de la gravedad

%plica$le a r"gimen laminar y tur$ulento,es funcin de la rugosidad interior de latu$er#a y del 94mero de 3eynolds

3e 94mero de 3eynolds 3e + 0 ! - n


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imensionamiento de caer#as

Muccin ependiendo del 95M* disponi$le, se dimensionan con rango /./= 1./ psi - 1// ft.

escargaR 3angos en funcin del &audal

*asta 1// gpm, ,,,,,,,,,,,,,, 2 A psi-1// ft

e1// a 2// gpm ,,,,,,,,,, 1.= = psi-1// ft

e2// a =// gpm ,,,,,,,,,, 1./ B psi-1// ft

esde =// gpm ,,,,,,,,,, /.= 2 psi-1// ft


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%ltura de succin %) MF9 'M%3 I%9VIG3E

*s + *aW6ss6fsX *s %ltura de succinX *a 5resin en sup. el l#quido

X 6ss %ltura de aspiracin esttica snegativa en caso de suction lift

X 6fs 5"rdidas de carga en tu$er#a deaspiracin

X H) 'M%9E I%9VIG3E

*s + 5s W !s2-2gX 5s 5resin a$soluta de succin.

X !s2-2g %ltura de velocidad en latoma del manmetro. s negativaen caso de suction lift.

La altura de succin de$e ser superior ala presin de vapor del l#quido


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Gensin de vapor

Mi a un un recipiente cerrado parcialmente lleno del#quido se le etrae completamente el aire, unaporcin del l#quido vaporiSar llenando el volumenno ocupado por el l#quido.

La presin a$soluta medida en la parte superior

del recipiente es igual a la tensin de vapordell#quido a la temperatura a que se encuentra.

La tensin de vapor es funcin de la temperatura,como se o$serva en el grfico para el caso delagua.

n la ta$la se pueden o$servar valores de tensinde vapor de distintos l#quidos a A/Y Q.


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Altura eta #ositiva de Aspiracin (95M*)

/s la altura neta de succ%+n sobre la tens%+n de )a&ordel lu%do bombeado, refer%do al centro del &r%mer%m&ulsor, e&resado en columna de d%c'o lu%do .

%95%d +2.


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&orreccin del %95% para 6idrocar$uros

Las curvas de %95%3 normalmente pu$licadasson determinadas para agua a temp. am$iente.Las eperiencias de campo indican que cuandose $om$ea 6idrocar$uros o agua caliente, sepuede operar satisfactoriamente con menos%95%d que el requerido con agua fr#a. lgrfico adjunto est $asado en l#quidos puros, yno se de$e etrapolar valores.

La reduccin de %95%3 (95M*3) deducida de

este grfico no de$e en ning4n caso superar el=/; del %95%3 con agua fr#a.

Mi eiste aire o gases no condensa$les ensolucin que puedan li$erarse $ajo condicionesde $aja presin de succin, puede requerirse un%95 mayor que en agua fr#a.


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fectos de la viscosidad so$re el %95%3

*asta 2/// MM' (BB/ cst0) pueden usarse los valores de %95%3 determinadospara agua. &on valores mayores de viscosidad, de$e consultarse al diseador orealiSar prue$as espec#ficas.


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Altura total reuer%da en un s%stema de bombeo

Ganto la %ltura de total Muccin como la%ltura total de descarga estnconformadas por tres componentesdistintas%ltura esttica

%ltura de friccin

%ltura de presin so$re la superficie del l#quido

6s+ 6ss W6ps 6fs6d+ 6sdW6pd W6fd

Altura totalF 'd*'s

Cuando se usan man+metros, se a&l%ca8

Altura totalF(#d*#s Q (6d2*6s2 Q (Dd*Ds

g 2g

/sta e&res%+n es algebra%ca, . cada t$rm%no debe

em&learse con su &ro&%o s%gno9


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%ltura del sistema

%ltura sttica

Qriccin

%ltura

Qigura H&urva de Mistema G#pica de 3iego por %spersion

&audal

%ltura

&audal

Qigura

&audal

%ltura

%ltura

&audal

Qigura %&urva de Mistema

Qigura &&urva de Mistema G#pica de %limentacin de &aldera

3epresenta la suma de altura esttica y laaltura de friccin (p"rdidas de carga) delsistema a un determinado caudal.

Kraficando la altura del sistema a diferentescaudales se o$tiene la curva del sistema (fig.

%).

&ada sistema tiene su curva particular,algunos conformados enteramente porfriccin (fig.H), otros en que predominan la

%ltura esttica (fig. &).

Los sistemas t#picos son una com$inacin dealtura esttica y de friccin (fig.). n estafigura se aprecia que la curva real de lossistema pueden presentar distorsiones porvlvulas parcialmente cerradas, filtroso$stru#dos, juntas entre $ridas mal cortadas,

rugosidad diferente a la calculada, etc.


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5unto de funcionamiento

La interseccin de la curva de $om$eocon la curva del sistema determina elpunto de funcionamiento, donde la$om$a va operar.

e las curvas de ensayo de la $om$apuede verificarse la potencia

a$sor$ida y el %95% requerido en elpunto de funcionamiento. La curva del sistema var#a cuando

cam$ia la altura esttica como nivelesvaria$les en tanques de succin odescarga, o cam$ia la altura dinmicadinmica ( ej. si cam$ia apertura de

vlvula de descarga)


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!elocidad spec#fica de succin9ss +35I K5I .=

%95%3.?=

%95%3 + %95% requerido, en pies. R Kpm+ &audal de eficiencia m.(La mitad p- impulsores de do$le succin))

s un n4mero #ndice que indica lacaracter#stica de succin de unimpulsor determinado.

Me usa para comparar

caracter#sticas de succin dedistintos diseos, o evaluar laevolucin del %95%3 con distintasvelocidades.

5ara elevados valores de 9ss, elimpulsor tiene menor capacidad de

tra$ajar alejado del 5I, porrecirculacin en el ojo y porcavitacin 6idrodinmica.


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I#nimo flujo continuo La operacin a caudales reducidos

produce recirculaciones internas en la$om$a, y gran parte de la potenciaconsumida se convierte en calor.

La 9orma %5F A1/ esta$lece que elcaudal m#nimo esta$le es el menor caudalque no ecede el l#mite vi$racin admitidoen dic6a 9orma.

l caudal m#nimo t"rmico es el menorcaudal que no provoca vaporiSaciones enel interior de la $om$a, y se puedecalcular con la ecuacin!m%n, -b;' F 25@5 H# ; ( C& T& Q


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Moluciones para tra$ajar con flujos reducidos

3ecirculacin al tanque de succin para asegurar el caudal m#nimo. La$om$a tra$aja en punto de $aja eficiencia, y se encarece la instalacin.

Mi la altura del sistema lo permite, recortar impulsor (no se puederetornar a las condiciones originales) o reducir las rpm, lo cual requiereinversiones adicionales.

&am$iar el impulsor y-o instalar insertos en volutas. n funcin deltiempo durante el que se requiere tra$ajar con flujo reducido, puede serla alternativa ms econmica.


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&orrecciones por viscosidad

&on los grficos pu$licados por el *ydraulicFnstitute, puede predecirse el funcionamientode una $om$a centr#fuga cuando $om$ea unl#quido viscoso. disponiendo de las curvas defuncionamiento en agua.

Los grficos no de$en etrapolarse, ni usarsepara impulsores mitos o aiales, ni conflu#dos no ne7tonianos.

ntrando a los grficos por el caudal deseadose intercepta la altura requerida por etapa y laviscosidad del flu#do a $om$ear, o$teniendolos factores de correccin de caudal, altura yeficiencia.

ividendo caudal y altura requeridos porrespectivos factores, se o$tienen los valoresen agua para seleccionar la $om$a, cuyo

rendimento en agua de$e ser multiplicado porel factor de eficiencia para o$tenerrendimiento en producto


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5ara caudales mayores a 1// gpm usarel grfico adjunto.

5ara determinar la potencia consumida,usar la siguiente frmula

C)f F !) H) g

2>0 h)

&vf + 5otencia consumida, &v

v + &audal requerido en l#quido viscoso, m


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&ortes de $om$as %5FIultietapa 6oriSontal IN

C % t d 3MR


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Co%netes de 3MR(a&arte de la conf%gurac%+n ball*ball

&ojinete 6idrodinmico X isco empuje con Sapatas pivotantes

&ojinete 6idrodinmico X 3odamiento de empuje


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&ortes de $om$as %5FIonoetapa 6oriSontal !M


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&ortes de $om$as %5F

Ionoetapa 6oriSontal !M*Q

& t d $ $ %5F


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&ortes de $om$as %5FIonoetapa 6oriSontal *5N


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&ortes de $om$as %5FIonoetapa en l#nea !FL

& d $ $ %5F


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&ortes de $om$as %5FIultietapa vertical !LG


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&ortes de $om$as %5FIultietapa 6oriSontal de $arril *E

'F5E 9


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5resinen el

MistemaHEIH% %'NFLF%3

HEIH% FIE

%33%9' 9E3I%L MFMGI% Q'9&FE9%9E MFMGI% G9FE

'F5E 9Q'9&FE9%IF9GE

5%3E 9E3I%L

5relu$ricacin5ostlu$ricacin.

MK'9 %5F A1/>va. F&FE9

%nlisis de falla


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%nlisis de falla4ntomas Causas &os%bles

9o descarga l#quido 1,2,


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Iuego a%al &ontrola rodamiento de empuje y su ajuste de montaje, al mover el ejeaialmente. %fecta compresin al sello y puede causar desgaste en camisa.

.//2T (./= mm) GF3 I%N.


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Iuego rad%al &ontrola rodamiento radial y su ajuste en soporte y eje, al mover el eje radialmente...//2T (./= mm) GF3 I%N.


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ect%tud . mau%nado redondo Me controla el eje rotandolo manualmente..//2T (./= mm) GF3 I%N.


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"rente de caa de esto&adas La perpendicularidad de la cara estacionaria del sellomecnico depende de este control.

.//


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Concentr%c%dad de caa de esto&adas '$ica concentricamente a la $rida del sellomecnico respecto del eje..//=T (.12 mm) GF3 I%N.

%li i


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%lineacin Me de$e asegurar que la l#nea de centro de eje de $om$a

coincide con la etensin del centro de eje del accionamientoal que es acoplada.

Me requiere controlar y corregir desviaciones angulares yparalelas en dos planos perpendiculares, como muestra lafigura.

Mi la alineacin no est dentro de las tolerancias requeridaspor el fa$ricante, pueden producirse roSamientos internos,vi$raciones ecesivas que conducen a fallas prematura decojinetes , acoples, sellos mecnicos, etc.que pueden derivaren interrupciones de servicio, incendios o daos personales.

&ausantes de desalineacin son defecto de MG Eentrenamiento, instrumentos inapropiados, defectos defundacin o $ases, tensiones ecesivas transmitidas a la$om$a por las caer#as, etc

s condicin necesaria asegurar correcto contacto de losapoyos con pedestales, sin eceso de torque en pernos deanclaje (soft foot).

Me de$e controlar primero la desalinecin angular procurandoque la lectura total del indicador GF3 no eceda ./= mm (Z),

palpando la cara de uno de los cu$os de acoplamiento.&ontrolar luego la desalieacin paralela palpando el dimetroeterno del cu$o 6asta lograr /.1 mm GF3 (Z).

(Z) !alores de ref. !er Ianual de Fnstr. del fa$ricante


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sfuerSos so$re $ridas

La 9orma %5F A1/ limita las fuerSas y

momentos que pueden transmitir las caer#asa las $ridas de $om$a. stos esfuerSos pueden ser causados por

cam$ios de temperatura, diseo de lascaer#as o sus soportes, golpes de ariete,etc

Los efectos de dic6os esfuerSos son distorsinde catrcasa de $om$a, desalineamiento,vi$raciones ecesivas, desgaste prematuro de

sello y cojinetes, etc. 9o de$e aceptarse desviaciones del eje

mayores a ./= mm cuando se conectan lascaer#as.


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Halanceo - Golerancias

La distri$ucin asim"trica de masas respecto deleje de rotacin produce fuerSas centr#fugas dedes$alanceo mecnico, las cuales de$en serreducidas a valores dentro de la toleranciaadmisi$le.

La 9orma %5F A1/ requiere $alanceo dinmicode rotor en $om$as mutietapas (tres o msetapas) y en $om$as de una o dos etapas a

ms de // rpm. 3otores con componentesmontados con interferencia requieren $alanceoK2.= 6asta // rpm, y K.1 a velocidadesmayores.


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5rocedimientos apropiados de arranque

La primera 9orma es la MK'3F%. e$en efectuarse todos los c6equeos previos a lapuesta en marc6a, 6a$ilitarse todas la protecciones y nunca remover un aviso deseguridad que 'd. no 6aya instalado.

&e$ado

*a$ilitar circuitos de lu$ricacin y refrigeracin.

%$rir completamente vlvula de succin y cerrar vlvula de descarga.

%rrancar $om$a y a$rir vlvula de descarga, controlando los manmetros de succin ydescarga.

Mi el arranque es inicial o posterior a una parada de mantenimiento, adicionalmente se de$everificar elsentido de giro, la alineacin en caliente y el li$re giro manual.

% d $ $ l l


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%rranque de $om$as en paralelo

!i$raciones


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!i$raciones

Las causas de vi$racin pueden ser

mecnicas o 6idrulicas. entro de lasmecnicas estn principalmente eldes$alanceo, desalineacin, roSamientosy cojinetes daados. &ausas 6idrulicasson cavitacin, tur$ulencias cam$iosa$ruptos de seccin o de direccin cercade la $om$a

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