SELECCION COMERCIAL
Y PRACTICA DE
EQUIPOS DE BOMBEO
Preparado por: Ing. Tabare Diaz Nieto
Universidad Tecnologica de Santiago
Noviembre 14/2007
SELECCION COMERCIAL Y PRACTICA DE EQUIPOS DE BOMBEO
Una BOMBA de manera sencilla es una máquina que nos
sirve para elevar agua de un lugar a otro.
En la practica necesitamos dos informaciones basicas para
la seleccion de una bomba:
El Caudal y La Altura Total o La Presion necesaria en un
punto determinado.
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La representación gráfica del funcionamiento de una bomba
lo hacemos a través de lo que llamamos CURVA DE LA BOMBA.
Altura
(PIES)
TDH
Cantidad de agua suministrada ( G P M)
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CAUDAL
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Recordemos algunos Conceptos Basicos
de Hidraulica:
-Flujo
-Friccion
-Presion
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CAUDAL O FLUJO
La definición técnica de caudal o flujo es el resultado de la multiplicacion del Area x
velocidad. Es expresado en unidades de volumen entre tiempo. Es decir m3/seg, lts/min,
lts/seg, gal/min como las mas comunes.
Q=AxV
Para nuestro interés, es la cantidad de agua que fluye por un tubo, en una unidad de tiempo.
PÉRDIDAS POR FRICCIÓN:
Es el calor producido por dos superficies que se frotan, en nuestro caso el agua a través de
la tubería pierde altura debido a la fricción, esta pérdida depende de:
- Diámetro de la tubería
- Largo de la tubería
- El estado de la tubería
- El volumen de la corriente de agua (GPM)
- La velocidad del agua en el tubo
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PRESIÓN
Es el resultado de la aplicacion de una fuerza sobre una
unidad de area. P= F/A.
Es medida en unidades de fuerza sobre una unidad de
area (Kg/cm2 , Lb/in2 , etc).
En muchas ocasiones, sobre todo en aplicaciones de
bombas, la presion es indicada en “metros de columna de
agua”.
El concepto de presion, medido en metros de columna de
agua, es mas facil de explicar si analizamos el siguiente
grafico.
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Tratemos de calcular la Presion, de acuerdo a la formula (P=F/A),
para estos cilindros.
Sabemos que el agua pesa 1 Kg/lto.
Para el cilindro grande, la formula aplicaria de la siguiente manera:
V = 1 m3 = 1000 lts.
P= Fuerza (vol x p.e.) = 10,000 lts x 1 kg/lto) = 10,000kg
Area (l x l) = 100 cm x 100 cm = 10,000 cm2
Haciendo la respectiva simplificacion nos queda que para el
cilindro grande la presion en la base es:
10 mts.
P=1 kg/cm2
Ahora bien, para el cilindro mas pequenio, la formula aplicaria
como sigue:
P= Fuerza (vol x p.e.) = 1 lto x 1 kg/lto = 1 Kg
Area (l x l) 1cm x 1 cm =1cm2
P = 1kg / cm2
1 m.
1 cm.
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Como podemos ver en ambos casos, la presion es la misma,
no importa el peso total del cilindro de agua.
De lo anterior podemos concluir que lo que realmente ejerce
presion sobre cada centimetro de agua del cilindro, es la altura
de la columna de agua.
Por esto podemos concluir que la presion puede ser expresada
En “metros de columna de agua”, medida que es muy practica
En cuestiones de bombeo. 1 mto de columna de agua (mca), es
equivalente entonces a 0.1 kg/cm2.
Otra equivalencia muy util en bombeo es 1mca = 1.42 psi.
Lo que es lo mismo: 1 PSI = 2.31 pies de agua
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LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS utilizan la presión producida por la ATMÓSFERA para
hacer que el agua corra hacia la bomba.
La PRESIÓN ATMOFÉRICA al nivel del mar equivale a 14.7 PSI =33.9 PIES
En un mundo perfecto, la mayor distancia a la que se alza el agua con una
bomba centrífuga es 33.9 pies.
La presión Atmosférica disminuye con la altura, 1 PSI por cada 2000 pies.
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Tenemos la necesidad de seleccionar una bomba de
agua, ya hemos visto como representamos
graficamente el funcionamiento de una bomba (un
conjunto de curvas), estos son los datos que
necesitamos:
- Cantidad de Agua que necesita. (GPM)
- Desde que lugar piensa tomar el agua. (PROFUNDIDAD)
- Hasta donde piensa llevar el agua. (ALTURA)
- Qué presión necesita en el punto mas alto. (PSI)
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PRESION DE TRABAJO
H2
UBICACION BOMBA
H1
L
P
CISTERNA
TDH = P + H1 + H2 + PRESION DE TRABAJO + PERDIDAS POR FRICCION
TDH, del termino en ingles TOTAL DYNAMIC HEAD (ALTURA DINAMICA TOTAL)
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- Cantidad de Agua que necesita. (GPM)
-¿Cuántos BAÑOS tiene la edificación?
-¿Cuántas COCINAS tiene la edificación?
-¿Cuántos LAVADEROS tiene la edificación?
-¿Cuántos JACCUZI tiene la edificación?
-¿Cuántas LLAVES DE JARDÍN tiene la edificación?
-¿Cuántos REGUILETES tiene el jardín?
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Otros Datos importantes:
-Factor de uso
-Factor de Seguridad
-Presión Mínima de operación
-Presión Máxima de operación
-Pérdidas por Fricción
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FACTOR DE USO
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Ejemplo: Seleccionar una BOMBA para una residencia:
Calculo practico del CAUDAL:
- Cantidad de Niveles:
2
Accesorios
Total
- Cantidad de Baños:
3.5
3
10.5
- Cantidad de Cocinas:
2
2
4
- Cantidad de Lavaderos:
1
2
2
- Cantidad Mangueras:
2
2
4
Total: 20.5
- Factor de uso: 0.60
- Factor de Seguridad:
20%
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20.5 x 0.60 x 1.20 = 14.76 GPM
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Calculo practico del TDH (ALTURA DINAMICA TOTAL):
- Cantidad de Niveles:
- Altura por Nivel:
- Profundidad de la Cisterna:
2
2.7Mts
- Presión necesaria en último nivel: 20 PSI
2.7 x 2 x 3.28 = 17.71 pies
8.00 pies
20 X 2.31 = 46.20 pies
- Altura mínima que debe alcanzar la bomba: 17.71 + 8.00 + 46.20 = 71.91 pies
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CARACTERISTICAS DE LA BOMBA A SELECCIONAR:
- Capaz de entregar 14.76 GPM a una altura de 71.91 PIES
71.91 / 2.31 = 31.12 PSI
- Capaz de alcanzar: 71.96 + 46.20 =118.16 PIES = 51.12 PSI
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TDH (Altura Dinamica Total) (Pies)
Ahora, teniendo esta informacion elegimos la bomba que nos
ofrezca el mercado que contenga estos puntos en la parte
mas eficiente de la curva.
Capacidad del Motor
118.16
Eficiencia
71.91
Funcionamiento de la Bomba
6.85
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14.76
Caudal (GPM)
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TDH (Altura Dinamica Total) (Pies)
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Capacidad del Motor
118.16
NOTA: 1
Eficiencia
71.91
Funcionamiento de la Bomba
6.85
14.76
Caudal (GPM)
NOTA: 1
Si hacemos que la bomba trabaje a partir de este punto, entregando
cada vez mayor cantidad de agua y cada vez menos presion el motor
se sobrecargara.
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En el anterior ejemplo, no hemos tomado en cuenta las perdidas por
friccion, generalmente para estos volumenes de agua las mismas no
suelen ser considerables, posiblemente 5 psi en el peor de los casos.
En edificios de apartamentos, donde la bomba se ha colocado a una
distancia mayor de 30 mts. de la distribucion del agua, seleccionar una
tuberia con diametro insuficiente puede llevarnos a necesitar una bomba
de mayor capacidad de la necesaria para poder compensar la cantidad de
presion que se necesita para suplir la demanda.
Calculamos entonces las perdidas usando datos tabulados:
PERDIDAS POR FRICCION POR CADA 100 PIES DE TUBERIA DEPENDIENDO DEL
DIAMETRO DE LA TUBERIA Y EL VOLUMEN DE AGUA QUE FLUYE ATRAVES DE LA MISMA.
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DATOS TABULADOS SOBRE PERDIDAS POR FRICCION EN TUBERIAS DE ACERO, COBRE Y PLASTICO
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DATOS TABULADOS SOBRE PERDIDAS POR FRICCION EN TUBERIAS DE ACERO, COBRE Y PLASTICO
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DATOS TABULADOS SOBRE PERDIDAS POR FRICCION PRODUCIDOS POR LOS ACCESORIOS QUE
USAMOS EN LAS TUBERIAS: CODOS, VALVULAS, CHEQUES ENTRE OTROS.
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El dato mas critico al seleccionar bombas de grandes
caudales es el NPSH, por sus siglas en ingles: NET POSITIVE
SUCTION HEAD es la altura hacia la cual a una bomba puede
fluir el agua por efecto de la presion atmosferica, informacion
que tambien encontraremos en las CURVAS DE
FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA.
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Cada bomba, por su diseno tiene para cada punto de
operacion un NPSH requerido, Como determinamos entonces
si determinada bomba puede succionar agua desde un punto
determinado?
Buscamos la PRESION ATMOSFERICA en ese punto, le restamos la
profundidad a la que se encuentra la superficie del agua con relacion a la
bomba y le restamos LAS PERDIDAS POR FRICCION que tenemos en la
tuberia de succion, si esta resta es mayor que el NPSH requerido de la
bomba, entonces a la bomba le subira el agua hasta el impeller y esta
podra bombearla.
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Luego de haber seleccionado la bomba que suple las necesidades del cliente,
es necesario seleccionar el tanque de presión adecuado para automatizar el
Sistema.
Podemos elegir entre los TANQUES HIDRONEUMÁTICOS y los
TANQUES PRESURIZADOS.
TANQUES HIDRONEUMÁTICOS: aquellos en los cuales agua y aire se mezclan.
TANQUES PRESURIZADOS: aquellos en los cuales el agua y el aire se encuentran
separados por un DIAFRAGMA, son más eficientes y ocupan mucho menos espacio.
El TANQUE DE PRESIÓN debe ser capaz de entregarnos, antes de que la bomba
vuelva a arrancar , por lo menos la misma cantidad de agua que nos suministra la
la bomba en un minuto, esto nos garantiza un ahorro de energía y descanso para
la bomba. En caso de riego de jardines es preferible que se mantenga encendida.
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De esta manera podemos seleccionar de manera
confiable la mayoria de las bombas centrifugas
para las edificaciones residenciales, industriales y
sistemas de riego.
Para las bombas sumergibles tomaremos en cuenta
otros datos importantes:
-Cantidad de agua que produce el pozo.
- Nivel donde se estabiliza el agua cuando la bomba
esta funcionando.
- Distancia minima a que debe colocarse la bomba
con relacion al fondo del pozo.
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DATOS A TOMAR EN CUENTA EN EL MOMENTO DE SELECCIONAR UNA BOMBA
SUMERGIBLE.
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PREGUNTAS
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GRACIAS
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