Bombas

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UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
DPTO. DE INGENIERÍA QUÍMICA
FENÓMENOS DE TRANSPORTE I
Prof. Victor Guanipa Quintero.
VG/9-1
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Si queremos mover un fluido debemos efectuar un trabajo, un dispositivo mecánico
puede elevar un fluido a una altura mayor, ponerlo en movimiento, aumentar su
velocidad, forzarlo a entrar en un recipiente de mayor presión, proporcionar la
presión requerida para vencer la fricción de la tubería y losaccesorios o cualquier
combinación de estos.
Debemos impartirle toda la energía requerida para realizar este objetivo
Centrifugas
a motor eléctrico
a motor de turbina a vapor
Reciprocantes
Pistón
Émbolo
Diafragma
Simplex de acción doble
Duplex de acción doble
Desplazamiento 
positivo
Rotatorias
De engranaje
De tornillo
Externo
Interno
Bombas
Ventiladores (Suelen ser centrífugos)
Sopladores
Centrífugos
Desplazamiento positivo (Rotatorios)
Compresores
Centrífugos
Desplazamiento positivo
Reciprocantes (Pistón)
Rotatorios
Centrífugos
Flujo radial
Flujo axial
Flujo mixto
Generan:
Combinaciones de capacidad vs presión de 
descarga - tipo de fluido a impulsar.
Multietapas Generan: Capacidades - Presiones de 
descarga
Mayores a los de 
etapa única VG/9-3
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Consisten en una cámara estacionaria cilíndrica en cuyo interior entre el fluido por
la acción de un actuador contenido en el cilindro. Después, la salida se fuerza por
medio del mismo actuador en su desplazamiento regresivo, experimentando un
movimiento alternativo de avance y retroceso de un pistón cilíndrico, un émbolo o
un diafragma redondo, dentro de la cámara.
t
C
au
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l
Tiempo t
C
au
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Tiempo
Sencilla de acción 
sencilla
Doble de acción 
doble
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• Servicio intermitente, es decir, el gasto a través de la bomba es variable.
• Pueden emplearse sistemas auxiliares de amortiguamientopara reducir la
magnitud de pulsación de presión y variación de flujo.
• Suelen contar con cámaras de gas en el lado de la descarga, con el objeto de
limitar las pulsaciones en la presión y de esta manera asegurar un flujo uniforme en
la línea de descarga.
• Baja capacidad (2 a 20 g.p.m.) a altos cabezales, suministrando las más altas
presiones que cualquier tipo de bomba.
• El dispositivo va equipado con válvulas para la entrada y ladescarga del líquido
que se bombea y el funcionamiento de dichas válvulas se relaciona de manera
definitiva con los movimientos del impulsor de acción reciprocante.
• El volumen bombeado es función del volumen barrido por la cámara del pistón y
el número de carreras por unidad de tiempo, las consideraciones mecánicas limitan
los gastos máximos, sin embargo, pueden tener un desempeño eficiente a índices
de gastos extremadamente bajos.
• Excelente para fluidos de alta viscosidad (como aceites pesados, asfalto y
melaza), más no que contengan abrasivos, que pueden dañar las superficies
trabajadas del cilindro-pistón.
•La eficiencia total de estas bombas varia del 50% para bombas pequeñas hasta
aproximadamente 90% o más para las de mayor dimensión.
• No se puede cerrar la línea de descarga sin romper o atascar la bomba, se debe
instalar una línea de desvío más una válvula de seguridad.
• El flujo nunca es suave debido a la acción de vaivén. Esto causa vibraciones en
las líneas y hace dificultoso el control de las operaciones.
• Una válvula reguladora es utilizada en la descarga para graduar la velocidad.
• Una válvula de desahogo de seguridad deberá ser colocada entre el lado de
descarga de la bomba y la válvula de descarga, como medio de seguridad en caso
de emergencia.
• Aunque no es la práctica recomendada, conocemos de casos enque esta bomba ha
impulsado semisólidos y materiales abrasivos como coque y grava.
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La cámara se mueve de la entrada a la descarga y regresa a la entrada. El
desplazamiento del líquido se produce debido a la rotación de uno o más miembros
dentro de una carcasa estacionaria.
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• Las rotatorias de engranajes, tienen dos de estos acoplados, entre cuyos dientes se
atrapa el líquido para forzarlo a salir en la descarga.
• Se descarga una cantidad definida de fluido por revolucióndel aparato y los r.p.m. son
variables, disminuyendo su capacidad por lo general al incrementarse la presión de
descarga de la bomba.
• La selección del material es vital: a) deben ser resistentes a la corrosión. b)
compatibles cuando una parte actúa contra otra.
• Especiales para fluidos viscosos, aunque pueden operar para cualquier grado de
viscosidad.
• Los engranajes de dientes rectos producen pulsaciones, que pueden eliminarse con
dientes helicoidales de ángulo apropiado, estos a su vez producen un impulso extremo
que puede eliminarse con dientes helicoidales dobles.
• Sus tasas de descarga son aproximadamente constantes, donde el caudal que
suministran en función del tamaño de la cámara y de la velocidad de rotación.
• Las de engranajes internos, son para manejar líquidos lubricantes y las de engranajes
externos, para fluidos no lubricantes, la primera se lubrica con el líquido que se bombea
y la otra se lubrica por medio de la aplicación de aceite.
• La BHP se calcula de igual forma que las centrifugas.
• Se ceba por sí sola, siempre que tenga suficiente líquido enla bomba para lubricar las
partes desgastables.
• Es adecuada para el manejo de aceites pesados a una presión constante y flujo
uniforme.
• Ventajosa por su pequeño tamaño, puede ser operado a motor yenvía un flujo suave y
no pulsante.
• Al igual que la bomba recíproca, puede también bombear líquidos muy viscosos; pero
no puede manejar sólidos como la primera.
• Líquidos que contengan sólidos: pequeñas partículas abrasivas como cascajo o arena
se almacenarán entre las partes, ocasionando que la bomba separe completamente o se
dañe en tal forma que una reparación completa es necesaria.
• El líquido es aspirado, llevado a través de la bomba y expedido por la acción del
engranaje, tornillos o paletas corredizas.
• Una manera de controlar la cantidad de flujo es poniendo unaválvula reguladora en la
línea de descarga. Esta válvula puede entonces desviar parte o toda la capacidad de la
bomba. También, a través de un regulador de velocidad de rotación.
• Un coladorfino en la línea de succión es recomendable instalar aunque sepamos que
el líquido esté limpio.
• Debido a su diseño no podemos usarlas para servicios a temperaturas altas; ni son
prácticas para bombear grandes capacidades.
• Mientras más baja es la velocidad de rotación, más larga es la vida de servicio de la
bomba. VG/9-10
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• Tipo de conversión de la energía: 1) Voluta, 2) Difusor o turbina.
• Número de etapas: 1) Una etapa, 2) Multietapas.
• Tipo de impulsor: 1) Succión sencilla o doble, 2) abierto, semiabierto o cerrado, 3)
álabes de un a dos curvas.
• Eje de rotación: 1) Horizontal, 2) Vertical, 3) Inclinado.
• Caja: 1) enteriza o abierta, 2) situación de las toberas de succión y descarga.
• Método de impulso: 1) acoplamiento por conexión directa o acoplamiento cerrado, 2)
por engranajes, 3) movida por correas o cadenas.
a) Usadas para grandes capacidades y presiones bajas (enfriadores de agua,
tanques para servicio de campo, etc.); b) Usadas para servicios de altas
temperaturas (productos de alambiques de tubo). C) Usadas para bombear
pequeñas cantidades a presiones muy altas (bomba alimentadora para plantas de
elaboración de capacidades pequeñas); y d) Usadas en altas presiones y altas
capacidades (alimentador de plantas de elaboración, alimentador de calderas).
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Producir energía cinética mediante la acción de una fuerza centrifuga y, a
continuación, convertir parcialmente esta energía en presión, mediante la reducción
eficiente de la velocidad del fluido en movimiento.
El fluido entra a la bomba cerca del centro del impulsor rotatorio y es enviado
hacia la periferia mediante acción centrifuga.
El líquido entra axialmente a la bomba por la línea de aspiración y penetra hasta el
centro de rotación del propulsor de donde se distribuyen de manera radial.
La energía cinética del fluido aumenta desde el centro del impulsor hasta el
extremo de las paletas del mismo, al dejar el impulsor entrara la voluta, el fluido es
desacelerado, aumentando la presión a expensas de la energía cinética.
La rotación de impulsor imparte una carga de alta velocidad al fluido, que se
transforma en carga de presión a medida que el liquido pasa a la cámara espiral y
de aquí a la descarga.
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Una bomba centrifuga puede perder succión por diferentes razones:
• El colador de succión puede taparse.
• La línea de succión puede desarrollar un escape de aire.
• Bolsitas de aire pueden formarse en la línea de succión.
• El aire puede escaparse a través de la caja de empacadura.
• El líquido se evapora en la bomba.
• Se termina el líquido.
La parte fija consta de:
a) retenedor, b)
empacadura de collarín,
c) anillo fijo de carbón.
La parte rotatoria consta
de: d) anillo sellador
rotatorio, e) anillo de
estopas, f) anillo de
compresión, g) pasador,
h) resortes e i) collar de
mando.
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• Simplicidad de diseño.
• Bajo costo inicial.
• Poco mantenimiento.
• Flexibilidad de aplicación.
• Alta capacidad y alto cabezal.
• Servicio continuo, descarga está relativamente libre de pulsaciones.
• La presión de descarga es función de la densidad del fluido.
• El diseño mecánico se presta a grandes gastos.
• Pueden asegurar un desempeño eficiente a lo largo de un intervalo amplio de presiones y
capacidades incluso trabajando a velocidad constante.
• Son dispositivos de velocidad relativamente baja y más económicos.
• Las verticales tienden a tener requerimientos de mantenimiento alto, debido a la multitud de
espacios libres en movimiento.
• Se entrega un volumen que depende de la presión de descarga o la energía añadida, donde las
r.p.m. son fijas si el motor es eléctrico.
• De tamaño de 1 a 100.000 g.p.m y presiones desde unas cuantos metros de carga hasta
5000KPa.
•El espacio requerido para su instalación es mínimo y versátil. VG/9-20
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Si y son despreciables, queda:
Se define como la diferencia de cabezal entre la descarga y la succión 
de la misma.








++−






++=
γγ
a
a
ab
b
b PZ
g
vP
Z
g
v
H
22
22
Cabezal Disponible de una Bomba:
Es aquel cabezal que está contenido en la información aportada
por el fabricante y es una función del caudal, tipo y modelo dela
bomba.
Cabezal Requerido de una Bomba:
Es una medida de la cantidad de energía necesaria para llevarun
fluido desde un punto a otro, en este trayecto se consume todala
energía suministrada por la bomba en equipos por los cuales se
desplaza el fluido, tales como: intercambiadores de calor,válvulas
de control automático, tuberías, recipientes, accesorios, etc.
Es el cabezal que debe suministrar una bomba para hacer circular
un determinado caudal a través de un sistema dado.
v∆ Z∆
γ
ab PPH
−= •
•a
b
( ) ( ) LTR hPPZZg
vv
H +




 −+−+−=
γ
12
12
2
1
2
2
2
1: inicio del circuito
2: final del circuito
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VG/9-23
Identifica aquel punto de la curva de cabezal de la bomba, cuando la 
bomba opera a un caudal dado.
En dicho punto, se cumple que el DR HH =
•
•
C
ab
ez
al
Punto de Operación
QopCaudal
• Para caudales mayores al caudal de operación, la bombaNO puede
suministrar ese caudal, ya que ahora:
•Una bomba será satisfactoria para suministrar un caudal dado en un sistema
particular SI:
DR HH ≤
Es el punto límite en que una bomba satisface un requerimiento 
determinado para un servicio particular.
DR HH >
Cambios en el Sistema:
• Número de accesorios.• Caudal.
• Diámetro de tubería.
• Material de los tubos.
• Longitud de tuberías.
• Elevación.
• Presión a mantener en la descarga en el límite de batería del sistema.
• Presión de entrada (succión) en el límite de batería del sistema.
• Abertura de las válvulas.
• Radio del impulsor.
• Revolución del impulsor.
Cambios en la Bomba:
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o.
: eficiencias mínimas típicas de motores eléctricos.
VG/9-24
Puesto que la mayoría de las bombas son impulsadas por motores
eléctricos, debe tomarse en cuenta la eficiencia del motor para
determinar el suministro total de energía eléctrica al mismo:
Potencia Hidráulica:
Potencia al freno:
QHPHP Rw ** γ==
n
P
PBHP wws ==
• Empleando el concepto de eficiencia del motor-bomba
• Empleando el concepto de eficiencia de motores eléctricos
• Empleando el concepto de factor de potencia
( )mbn
mb
w
mb n
P
P =
Conocida la potencia “total” consumida por el 
equipo “motor-bomba”, se puede obtener el 
consumo de electricidad.
( )en
10.1*BHPDHPM =
( )
en
BHPKW=
( )
en
BHPhp 746.0*=
en DHPM
75% 0,5 KW
80% 2 KW
84% 5 KW
87% 15 KW
93% >15 KW
en
Normalmente, para entrar a las tablas se
asume que:
DHPM : potencia estimada del motor (solo para
efectos de ) en
Suministro de energía eléctrica (KW)
Carga operativa (KW)
( )φCos
φCosIVPmb **=
nn
nominal
VI
P
Cos
*
=φ
mbP : potencia suministrada al motor-bomba
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VG/9-25
Cada vez que la presión de un líquido cae más allá de la presiónde vapor
correspondiente a su temperatura, el líquido tenderá a evaporarse.
Cuando esto sucede dentro de una bomba en operación, las burbujas de vapor serán
arrastradas hasta un punto de mayor presión donde súbitamente se colapsarán. Este
fenómeno se conoce como:
Este fenómeno ocurre por la vaporización del líquido que succiona la
bomba. Cuando la presión de entrada está a punto de igualarse con el
punto de vaporización del líquido, las bolsas de vapor forman burbujas en
el lado posterior del álabe impulsor, cerca de la base. Las burbujas ahora
se mueven del área de baja presión hacia el de alta presión cerca del
extremo del álabe, al llegar a esta última área, la burbuja es comprimida
por la alta presión, desapareciendo en forma tan rápida que el líquido
golpea el álabe con tal fuerza que a veces se desprenden pequeñas
partículas del impulsor.
Es un problema que pueden presentar todas las bombas y
se origina por la formación y colapso de las burbujas
de vapor del fluido en cuestión.
Existe un límite inferior de la presión absoluta en la línea de succión o aspiración
(entrada) de la bomba, queda fijado por la presión del líquido a su temperatura en
la línea de aspiración. Si la presión sobre el líquido en la línea de aspiración se
reduce a la presión de vapor, parte del líquido se evapora instantáneamente,
ocurriendo la cavitación. En estas condicionesNO se puede introducir líquido a la
bomba.
Implosión
Formación de burbujas
Presión crítica de 
operación en la succión
> Explosión
Pr
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. V
ict
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 G
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• Ocasionan daños a las superficies internas sólidas, creando descarcaramiento,
erosión o picaduras, acompañado de ruido y vibraciones.
• Flujo reducido, pérdida de la eficiencia, daños en la succión y en las paletas del
impulsor cerca de los bordes de la admisión.
• Formación de hoyuelos, daños del metal a largo plazo, que son normalmente
tolerables por periodos cortos e intermitentes como dos bombas una activa y otra
de respaldo.
Por tanto, la presión en la succión de la bomba NO debe
reducirse más allá de la presión de vapor correspondiente a
la temperatura del fluido.
Cuando la suma de los cabezales de velocidad y presión superan el
cabezal de presión de vapor del líquido, el exceso de estos sobre el de la
Pv, se llama:
Para evitar esto, cada fabricante de bombas publica el valornecesario para
mantener unaCarga Neta de Succión Positiva Requerida.
• Es la carga total equivalente de líquido en la línea de centro de la bomba menos
la presión de vapor.
• Es el NPSH que se requiere en la brida de entrada de la bomba o en la línea
central del impulsor, según haya sido señalado por el constructor para una
operación satisfactoria a las condiciones nominales especificas.
• Representa el cabezal necesario para que el líquido fluya sin vaporización desde
la entrada de la bomba a un punto en el ojo del impulsor donde las álabes
comienzan a impartir energía al líquido.
• Es una característica individual de cada bomba y está determinada por la prueba
del suplidor, ya que es función del diseño del impulsor, cuerpo de la bomba y de la
velocidad empleada. VG/9-26
Pr
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• Se define como el margen entre la presión real al nivel de referencia de la bomba
y la presión de vapor a la temperatura de bombeo del líquido convertido a cabezal
del líquido bombeado.
• Resulta de las condiciones existentes en la fuente de dondeproviene el líquido y
de los cambios de presión y temperatura a lo largo de la línea de succión.
• Es una función del sistema.
VG/9-27
RD NPSHNPSH ≥
γ
vaa
D
PP
g
v
NPSH
−+=
2
2
0=aZSi •
a
Por tanto, se evita la Cavitación cuando:
• Aumentar la presión interna del tanque de suministro.
• Disminuir la temperatura del fluido en la línea de succión.
• Minimizar las pérdidas de energía por fricción en la succión.
• Disminuir la altura de succión.
• Seleccione la salida del recipiente de succión donde hay menor posibilidad de
arrastre de vapor y coloque un rompe-vórtice en el recipiente.
•Use un tamaño de línea de succión sobredimensionado, para bajar la velocidad,
(use velocidades recomendadas a la succión).
• Garantice que la bomba siempre esté cebada al momento de su puesta en
operación o funcionamiento.
• Utilice las válvulas de retención para mantener cebada a labomba.
• Si se presenta la cavitación se debe estrangular la válvulade descarga.
 En práctica, raramente resulta económico aumentar la elevación del 
recipiente de succión para lograr un NPSHD mayor a 25pie.
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