Ejercicio resuelto. Bombas centrifugas Se necesita bombear 40 m 3 de agua a 220 °F y 2,246 Psig en 3 horas, del depósito A al B, donde la altura desde la superficie del agua hasta la línea central de la bomba es de 5,910 pie y 6,060 pie respectivamente. A través de una tubería de acero comercial cédula 40 de 2000 pie de longitud en la línea de succión y una bomba con un impeler de
5 ½ pulgada, cuya curva
característica se muestra en la figura 13.28. Determine: a) La presión en la succión y la descarga en Psia. b) Si la bomba cavita por NPSH insuficientes que medidas tomaría para evitarlo (diga tres medidas. c) Potencia desarrollada por la bomba (Hp) d) Tipo de impeler e) Presión de succión mínima para que no ocurra la cavitación (Psig).
Curvas de isoeficiencia Líneas de NPSHR
Cabezal de la bomba para diferentes diámetros de impulsor
Ejercicio Resuelto. Bomba centrifuga
Prof. Mahuli González
Líneas Páginade1 potencia al Freno
Datos 40
B
3
A
Fluido: Agua @ 220ºF 59.613 .
/
59.613
/
5.910 pie 6.060 pie
0.27 @220º
17.186
2474.784
/
Tanque A 220º 2.486
14.7
17.186
2000
ó
La tubería es de acero cedula 40. La bomba trabaja con un diámetro de impulsor de 5 ½” Según la curva característica mostrada en la Figura 13.28 (Fuente: Mott, 2006), el rendimiento de la bomba centrifuga es
Diámetro de la línea de descarga
Diámetro de la línea de succión
Máximo diámetro del impulsor
1 ½”
3
6
El diámetro de la conexión de succión es usualmente más grande que el diámetro de la descarga para minimizar la energía cinética que entra a la bomba, porque esta energía disminuye la altura máxima de succión y aumenta la cavitación.
Para conocer la presión de succión de y descarga se debe calcular el cabezal de succión y descarga, respectivamente. Planteando el cabezal de succión se tiene:
Aplicando Bernoulli desde el punto 1 al 2
ó
2
2
Ejercicio Resuelto. Bomba centrifuga
Prof. Mahuli González
Página 2
2
.1
De la ecuación 1 se puede despejar , para ello conozco todos los datos o los puedo calcular.
Para el caso de la descarga, no puedo plantear la ecuación de Bernoulli ya que se desconoce la longitud en la línea de descarga, sin embargo de la curva característica 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 ½” 40 3
13.33
58.69
0.131
Área de la succión 3
77.9
Área de la descarga
40
1 1/2
0.256
0.256 4
40.9 0.134 4
0.0515
•
40 0.134 0.0141
Velocidad de descarga
Velocidad de succión 2.5437
/
9.291
/
Calculo del cabezal de succión
2
;
2000 0.256
30
30 0.5
124.
. .
Ejercicio Resuelto. Bomba centrifuga
124 59.613
⁄ 0.27
2.5437
Prof. Mahuli González
⁄
3
2.08. 10
Página 3
Leyendo en el Diagrama de Moody con
2.08. 10 y
3
40 el factor
de friccion es
0.0193 (El flujo está parcialmente desarrollado)
Leyendo
0.018
Y sustituyendo en
152.487 2.5437 152.487
17.186 59.613
144 ⁄
/
5.910
15.321
2 32.103
15.321
2 32.2
32.103
2.544 / 2 32.2 /
32.103
32
13.248
32.5 pies
Ejercicio Resuelto. Bomba centrifuga
Prof. Mahuli González
Página 4
En la curva característica tal como se indica en la figura anterior se lee el cabezal total 32.5 32.5
32.103
64.603
2
64.603
2.544
64.603
2 32.2
63.622
26.189
b) Cabezal neto de succión positivo disponible
º
2474.784 59.613
32.103
/
9.411
/
La bomba cavita por un NPSH insuficiente: Las medidas que se pueden tomar para evitarlo son: •
Aumentar la altura del recipiente de succión
•
Usar un tamaño de línea de succión sobredimensionado para bajar la velocidad
•
Colocar un enfriador en la línea de succión de la bomba para reducir la presión 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
Ejercicio Resuelto. Bomba centrifuga
Prof. Mahuli González
Página 5
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
Punto de máxima eficiencia
35 pies
90 GPM
Ejercicio Resuelto. Bomba centrifuga
Prof. Mahuli González
Página 6
1750
90
1153.74
35
La velocidad específica del impulsor se debe calcular para el máximo diámetro de impulsor para el cual la bomba fue diseñada, al punto de máxima eficiencia Según el resultado la bomba tiene un impulsor totalmente centrífugo o radial Ns (500-4000)
Estas líneas corresponden a NPSHR
e) Presión de succión mínima para que no haya cavitación Mínimo” para que no ocurra la cavitación el NPSHd = NPSH r