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DEI 05 Bombas Compresores

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DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES TEMA 5 BOMBAS Y COMPRESORES ÍNDICE 5.- BOMBAS Y COMPRESORES.............................................................................. 1 OBJETIVO. .......................................................................................................................................................... 1 5.0.- INTRODUCCIÓN................................................................................................................................
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  DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES   TEMA 5   BOMBAS Y COMPRESORES ÍNDICE 5.- BOMBAS Y COMPRESORES..............................................................................1   OBJETIVO...........................................................................................................................................................1   5.0.- INTRODUCCIÓN........................................................................................................................................1   5.1.- BOMBAS, DESCRIPCIÓN. .......................................................................................................................3   5.1.1.- Bombas centrífugas.................................................................................................................................3   5.1.2.- Bombas Alternativas...............................................................................................................................6   5.1.3.- Bombas Rotativas...................................................................................................................................7   5.1.4.- Bombas De Diafragma............................................................................................................................7   5.1.5.- Curvas Características.............................................................................................................................8   5.2.- ECUACIONES PARA EL DISEÑO DE BOMBAS................................................................................11   5.2.1.- Balance De Energía. .............................................................................................................................11   5.2.2.- Perdidas Por Fricción............................................................................................................................11   5.2.3.- Potencia De La Bomba.........................................................................................................................11   5.2.4.- Altura Neta Positiva de Aspiración (NPSH)........................................................................................12   5.2.5.- Temperatura De Descarga.....................................................................................................................12   5.2.6.- Leyes de Semejanza..............................................................................................................................12   5.2.7.- Procedimiento De Diseño.....................................................................................................................13   5.2.8.- Criterios de selección de bombas..........................................................................................................14   5.3.- COMPRESORES, DESCRIPCIÓN.........................................................................................................15   5.3.1.- Compresores De Movimiento Alternativo............................................................................................15   5.3.2.- Compresores Rotatorios........................................................................................................................16   5.3.3.- Compresores Centrífugos. ....................................................................................................................17   5.4.- SELECCIÓN DE COMPRESORES........................................................................................................20   5.5.- ECUACIONES PARA EL DISEÑO DE COMPRESORES..................................................................22   5.5.1.- Modelo Isentrópico...............................................................................................................................22   5.5.2.- Temperatura De Descarga.....................................................................................................................23   5.5.3.- Modelo Politrópico...............................................................................................................................23   5.5.4.- Método Del Diagrama Presión- Entalpía..............................................................................................25   5.6.   PROBLEMAS........................................................................................................................................26    DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES   Indice de Figuras Figura 5. 1. Esquema de bomba centrífuga...........................................................................4   Figura 5. 2. Bomba Centrífuga Multietapa..............................................................................5   Figura 5. 3. Bomba axial........................................................................................................5   Figura 5. 4. Instalación Bomba - Motor..................................................................................6   Figura 5. 6. Bombas De Husillo Doble....................................................................................7   Figura 5. 7. Curva característica (cambio de rodete).............................................................8   Figura 5. 8. Curva característica (cambio de velocidad)........................................................8   Figura 5. 9. Curva característica Típica.................................................................................9   Figura 5. 10. Mapa de area de trabajo de bombas................................................................9   Figura 5. 11. Conexión de bombas en serie y en paralelo...................................................10   Figura 5. 12. Leyes de semejanza........................................................................................12   Figura 5. 13. Criterios de selección de Bombas...................................................................14   Figura 5. 14. Compresor de Movimiento alternativo.............................................................15   Figura 5. 15. Sistemas de control del compresor.................................................................16   Figura 5. 16. Soplante de Lóbulos........................................................................................16   Figura 5. 17. Compresor de Tornillo.....................................................................................16   Figura 5. 17. Compresor de paletas y de anillo líquido.........................................................17   Figura 5. 20. Ventilador.........................................................................................................17   Figura 5. 21. Compresor axial...............................................................................................18   Figura 5. 22. Compresor Centrifugo.....................................................................................19   Figura 5. 23. Tabla de selección en función de presión de descarga y caudal....................20   Figura 5. 23. Curvas de compresión.....................................................................................22   BIBLIOGRAFIA [1] INGENIERIA QUIMICA TOMO 1  Coulson & Richarson . Capitulo 5 “Bombeo de Liquidos”. De Reverté [2] SELECCIÓN DE BOMBAS, SISTEMAS Y APLICACIONES  R. H. Warring,Manuales técnicos Labor Nº 27 [3] PROCESS COMPONENT DESIGN. P. Buthod & all, Capítulo 7 “Pumps and Compresors”. Universidad de Tulsa .Oklahoma [4] BOMBAS CENTRÍFUGAS, E. Carnicer, C. Mainar Ed. Paraninfo; Biblioteca del instalador  DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES   5.- BOMBAS Y COMPRESORES.   OBJETIVO. 1.- Establecer las reglas básicas en la selección y dimensionado de bombas y compre-sores a utilizar en una industria química. 2.- Presentar las características de los distintos tipos de bombas y compresores 3.- Presentar las Relaciones Básicas de Diseño de Bombas y establecer el procedi-miento estándar de diseño. 4.- Conocer y aplicar las curvas características de las bombas y aplicarlas en la selección de la más apropiada. 5.- Presentar las reglas básicas de selección de materiales de construcción de bombas en función de las características de lo fluidos bombeados. 6.- Presentar las Relaciones Básicas de Diseño de Compresores y establecer el procedimiento estándar de diseño. 5.0.- INTRODUCCIÓN. Las bombas y compresores cumplen la función de generar el movimiento de los fluidos desde un punto a otro del proceso. La diferencia fundamental entre bombas y compresores es que los líquidos se bombean, mientras que los gases se comprimen, y por lo tanto, no hay una distinción clara si una máquina es una bomba o un compresor en ciertas aplicacio-nes. Los tipos básicos de bombas y compresores son: DESPLAZAMIENTO POSITIVO  ALTERNATIVOS ROTATORIOS CONTINUOS CENTRÍFUGOS EYECTORES Las técnicas básicas de calculo de bombas y compresores difieren. Para bombas se utiliza el balance de energía mecánica o ecuación de Bernouilli, ya que la diferencia de temperatu-ra en bombas es moderada. Para compresores se utiliza el balance de energía térmica. En general en el compresor el trabajo es equivalente al cambio de entalpía. Las unidades básicas utilizadas para bombas y compresores son: Característica Sistema Ingles Sistema Internacional Factores de conversión Capacidad de una bomba gal/min m 3 /h 0.227124 Capacidad de un compresor ft 3 /min m 3 /h 1.699 Trabajo por unidad de masa ft-lbf/lbm ó ft of “head” kJ/kg ó  Altura manométrica m 4.448 10 -3  0.3048 Potencia C.V. W 745 Bombas y Compresores 5.1  DISEÑO DE EQUIPOS E INSTALACIONES  La terminología básica utilizada en la selección y cálculo de bombas  es la siguiente. 1. Presión . Entendemos por presión la fuerza ejercida por unidad de superficie por un fluido. Pero debemos distinguir entre: a. Presión barométrica  o presión atmosférica b. Presión absoluta  c. Presión relativa  2. Presión o tensión de Vapor   3. Altura   Geométrica . Es la altura vertical comprendida desde el nivel de líquido a elevar hasta el punto más alto. 4. Altura de Aspiración . Comprende la distancia desde el nivel del líquido hasta el eje de la bomba. 5. Altura de impulsión . Se mide desde el eje de la bomba hasta el punto de máxima elevación. 6. Altura Manométrica . Es la suma de la geométrica más las pérdidas de carga. 7. Pérdida de carga. Son las pérdidas debidas al rozamiento del líquido con las pare-des de la tubería y sus accesorios (válvulas, codos, ...) 8. Caudal o Capacidad de una bomba es el volumen de líquido elevado por unidad de tiempo. 9. Curva característica. Una bomba no tiene un único punto de funcionamiento, sino una infinidad de ellos. La curva que une todos los punto de funcionamiento posibles de una bomba, acoplada a un motor concreto, recibe el nombre de curva caracterís-tica o curvas de la bomba, siendo los fabricantes los que suministran tal información. 10. NPSH = Altura Neta Positiva de Aspiración (del ingles Net positive Suction Head) es la diferencia entre la presión del líquido a bombear referida al eje del impulsor y la presión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo, referida en metros. Hay que distinguir entre: NPSH Disponible NPSH Requerido a. NPSH disponible depende del conjunto de la instalación elegida para la bomba y es una particularidad independiente del tipo de bomba. Es por tanto calculable. b. NPSH requerido es un dato básico peculiar de cada tipo de bomba, variable según modelo, tamaño y condiciones de servicio, que se determina pro prue-ba o cálculo, siendo un dato a facilitar por el fabricante el cual lo ha obtenido a través de ensayos. Para que una bomba funcione correctamente sin cavitación,  ha de cumplirse que el NPSH disponible en la instalación, sea igual o mayor que el NPSH reque-rido por la bomba. 11. Cavitación. Ruido que se oye en el interior de la bomba causado por la explosión de las burbujas de vapor cuado la bomba opera con una aspiración excesiva. En gene-ral la cavitación indica un NPSH disponible insuficiente. Bombas y Compresores 5.2
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