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BOMBAS PARA USO
AGROPECUARIO
BIBLIOGRAFIA
• REBOSIO A. Elevación del agua por medios mecánicos..
Publicación de la Cátedra de Hidrología. Jun. 1983.
• SCHENZER, D. Bombas para Usos Agropecuarios Curso de
Actualización Profesional. Montevideo. 24 de junio al 9 de julio
de 1997.
• TARJUELO, J.M. El riego por aspersión y su tecnología.
Madrid. España. 1995
• JENSEN, M.E. Design and operation of farm irrigation
systems. 1983
• PÉREZ FRANCO, D. Curso de Actualización: Selección de
Bombas y Tuberías para uso agrícola. Montevideo, Nov. 1998.
INTRODUCCIÓN
Son utilizadas en:
•
Levantes desde fuentes de aguas superficiales
•
Pozos
•
Métodos de riego presurizados
Bombas: son máquinas que entregan energía a un líquido.
4
2
3
1
H3 – H2= HB
Energía específica suministrada por la bomba
Energía específica = Energía/unidad de peso = carga = altura
Energía específica de la bomba = (Z+P+V2/2g)3 – (Z+P+V2/2g)2
HB = (Z3 – Z2) + (P3 – P2) + (V32/2g – V22/2g)
Z1 + P1 + V12/2g + HB = Z4 + P4 + V42/2g + hf
HB = Z4 - Z1 + hf
CLASIFICACION
•
•
De movimiento circular o rotodinámicas
Flujo radial o centrífugas:
Simples
Eje horizontal
Eje vertical
Múltiples
Eje horizontal
Eje vertical
Sumergibles
Flujo mixto o helicoidales
Flujo axial o hélice
De desplazamiento positivo o volumétricas
Movimiento rectilíneo alternativo: Embolo o pistón
Movimiento oscilante
Rotoestáticas:
Engranaje
•
Dispositivos elevadores o gravimétricas
Constitución de una bomba centrífuga
Rotor centrífugo
Rotor helicoidal
Rotor axial
Turbina de eje vertical
MOTOR
EMPAQUETADURA
FORRO
DESCARGA
TUBERÍA
EJE
COJINETE
UNIÓN
IMPELENTE
TAZA
FILTRO
Detalle de columna y tubería de las bombas tipo turbina de eje
vertical
EJE
UNIÓN
COJINETE
CAMISA
SOPORTE
LUBRICACIÓN POR AGUA
LUBRICACIÓN POR ACEITE
Bomba sumergible
Impulsión
Conductor trifásico
Bomba
Aspiración
Filtro
Motor
CARGA O ALTURA TOTAL DE LA BOMBA
Carga a la entrada de la bomba
H1= Patm - Hgs – hfs
Carga a la salida de la bomba
H2= Patm + Hgi + hfi
Hgi
Hg
HB = H2 –H1
Hgs
1
2
HB = H2 –H1 = Patm + Hgi + hfi - Patm + Hgs + hfs
HB = Hg + hfs + hfi + hop
varían con el Q2
Curva del sistema
H
D1
D
D2
Hg
D2>D>D1
Q
Hinst.= Hg + Σ Ki Q2
hf = f* L/D* v2/2g ; h loc = K v2/2g
H
Curva del sistema
∆Hg
ΣKi Q2 (fricción)
∆Hg = f(Q)
Hg
∆Hg
Q
Hinst.= Hgeom. + Σ Ki Q2 +∆
∆Hg (para ese Q)
Cálculo de potencia
Pu ( Kgm/s) = Q (l/s) * H (m) * γ (Kg/l)
Pu = potencia útil de la bomba
γ del agua= 1 Kg/l
P eje = Pu / ef bomba
ef bomba = Pu / Peje
1.Eficiencia volumétrica = Q / Qt
2.Eficiencia hidráulica = H / Ht
3.Eficiencia mecánica = Pt / Peje
ef. bomba = efv * efh * efm
65 − 85 %
1 CV
75 Kgm/s
1 HP
76 Kgm/s
1KW
102 Kgm/s
1 CV
0.736 kW
( 85 a 98 %)
( 80 a 90 %)
( 95 a 98 %)
CURVAS CARACTERÍSTICAS DE BOMBAS
CENTRÍFUGAS
30
90
25
79
70
21
60
20
50
15
40
10
30
20
5
10
0
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Caudal (l/s)
Carga (m)
Potencia (Hp)
Eficiencia (%)
45
50
Eficiencia (%)
Carga (m)- Potencia (Hp)
80
TIPO
CARGA DE SUCCION
CARGA TOTAL
CAUDAL
Centrífuga
Media
Alta
Medio
Flujo mixto
Media-baja
Media
Medio-alto
Axial
Baja
Baja
Alto
Axial de instalación vertical
Axial sumergible
H
Bombas axiales
Bombas de flujo
mixto
H
Presión
Eficiencia
Eficiencia
Presión
Potencia
Potencia
Q
Q
Punto de funcionamiento de la bomba
C.del sist. al cerrar la válvula
H
Curva del sistema
H1
P’
PI
P
∆h
H (rpm’)
H (rpm)
Hg
Peje
ef
Q1
Qp
Q
Cavitación
H1= Patm+Z1-hfa-1
H2= Patm+Z2+hf2-b
Z2
Z1
a
1
2
b
P atm
P min
P atm
P min
P atm
P min
cavitación
P vapor
No cavita si se cumple que:
Npshdisp > Npshreq
Inherente a la
instalación
Inherente a
la bomba
Npsh req
Npsh
Es la 4ª curva característica
(viene en catálogos)
Npsh d
No cavita
Q
Cavita
T(ºC) Pv (mca)
0
0.0623
5
0.0889
10
0.1252
15
0.1739
20
0.2387
25
0.3239
30
0.4344
35
0.5768
40
0.7579
45
0.9868
50
1.2730
60
2.0657
Npshreq = altura o carga necesaria para llevar el agua hasta el rotor.
Npshdisp = P atm - Hg s - Pv – hfs
Npsh disp > Npsh req
Ejemplo: Q = 100 m3/h
Npshr = 2.8 m
10.33 - 0.125- Hgs - hfs> 2.8 m
7.4 m > Hgs + hfs
Las pérdidas de carga y la diferencia de altura
en la succión no pueden superar los 7m
P atm
Hg s
hfs
2.8 m
Formas de evitar la cavitación:
•Disminuir las pérdidas de carga en la succión
•∅ suficientes
•codos de radio amplio
•disminuir la distancia entre la bomba y el nivel del agua
•Disminuir la altura geométrica en la succión
•Elegir una bomba que para el Q que requiero tenga una Npshr menor
•Disminuir el Q (si es admisible para mis requerimientos)
ALGUNAS CONSIDERACIONES ADICIONALES SOBRE LA INSTALACIÓN
DE LA BOMBA
• Impedir la entrada de aire a la bomba
• sumergencia adecuada
• montaje adecuado de la succión
•Evitar puntos altos en la succión
•Cono de reducción excéntrico
•Válvula de pie
•Debe estar cebada
•Se coloca agua por un orificio en la parte superior de la bomba
•Bomba de vacío
•Bombas autocebantes (rend. bajo no > 40%)
•Requisitos en la tubería de impulsión
•Válvula de retención
•Válvula de regulación de caudal (imprescindible en las centrífugas)
INSTALACION:
ESQUEMA DE INSTALACION :
1) Cono difusor excéntrico.
2) Tubería de aspiración ascendente.
3) Curva de radio amplio.
4) Válvula de pie con criba.
5) Válvula de compuerta.
6) Válvula de retención.
7) Cono difusor concéntrico.
8) Tubería de impulsión
Centrífuga
horizontal
Axial horizontal
Centrífuga horizontal
multietapas
Tipos de transmisión
Caja
multiplicadora
LEYES DE AFINIDAD O DE SEMEJANZA DE LA BOMBA
Sirven para:
1. Predecir el comportamiento de una misma bomba cuando le variamos las rpm.
2. Predecir el comportamiento de una bomba homóloga pero de distinto tamaño.
1. Una misma bomba al variar las rpm. Cuando D= D1.
Q / Q1 = rpm / rpm1
H / H1 = (rpm / rpm1)2
P / P1 = ( rpm / rpm1)3
Se cumplen para puntos de funcionamiento homólogos
H
A1
B1
Ejemplo: conozco la curva Q-H para rpm = 2900
A
B
y quiero conocer la curva rpm = 3150
3150 rpm
2900 rpm
Q
Rpm =2900
Rpm = 3150
Q (m3/h)
H (m)
P (HP)
Ef.(%)
Q (m3/h)
H (m)
P (HP)
Ef.(%)
0
61
8.5
0
0
72
11
0
20
61
12
34
21.8
72
15.5
34
40
60.5
15
58
43.6
71.4
19
58
60
59
19
69
65.4
69.6
24.3
69
80
56.5
23
74
87.2
66.7
29.5
74
100
52
26
74
109
61.4
33.3
74
120
45
30
68
130.8
53
38.5
68
f = 1.09
f = 1.18
f = 1.28
61.5
52
109
74
2. Variar el tamaño del rotor de una misma bomba (o semejante)
(rpm =rpm1)
Q / Q1 = (D/D1)2
H / H1 = (D/D1)2
P / P1 = ( D/D1)4
se cumplen para puntos de
funcionamiento homólogos
•Se tornean sólo los álabes
•Máximo 15%
•Baja el rendimiento de la bomba
46
69
15.5
ACOPLAMIENTO DE BOMBAS
Acoplamiento de bombas en paralelo
40
35
30
H (m )
25
20
17
15
10
5
0
58
0
20
40
60
Q (l/s)
80
100
120
ACOPLAMIENTO DE BOMBAS
Acoplamiento de bombas en serie
60
50
H (m)
40
33
30
20
10
0
0
10
20
30
Q (l/s)
40
50
60
SELECCIÓN DE UNA BOMBA
1- Con el Q y H seleccionamos el tipo de bomba
Caudal:
•ETc (máx): 6.5 mm/d
•Area a regar: 7 hectáreas
•Jornada de riego: 18 h/d
•Eficiencia del método de riego: 0.66
38.3 m3/h= 10.6 l/s
Carga:
• Altura geométrica total
• hf (fricción y localizadas) en succión e impulsión
• Presión operativa del equipo de riego
Hg=7m
total
Cañón autopropulsado de
233 m de tubería en el
tambor
2m
5m
300 m
Tubería de impulsión: 4’’ ∅, aluminio
0,75m
50 m
Tubería de admisión: 4’’ de diámetro,
aluminio (2 m de largo)
Requerimiento de carga del sistema en las dos situaciones
Situación 1de mayor requerimiento
Q (m3/s)
Q(l/s)
H entr.
Hg 1 (m)
Hf sit. 1
H total
cañón (m)
(m)
Sit.1
0
0
0
7
0.0
7.0
0.0106
10.6
60
7
7.81
74.8
0.0118
11.8
74
7
9.51
90.5
0.0129
12.9
88
7
11.24
106.2
1.852
H total 1= 35483*Q
+ Hg1+H ent. cañón
Situación 2 de menor requerimiento
Q (m3/s)
Q (l/s)
H entr.
Hg 2 (m)
cañón (m)
0
0
0
2.75
0.0106
10.6
60
2.75
0.0118
11.8
74
2.75
0.0129
12.9
88
2.75
1.852
H total 2 = 5241.9*Q
+Hg2+Hent.cañón
hf sit. 2 (m)
0.0
1.15
1.41
1.66
H total
Sit. 2 (m)
2.75
63.9
78.16
92.41
Curva de familias de bomba
38.2
130
0,8
120
0,7
110
100
0,6
0,5
80
70
0,4
60
50
0,3
40
0,2
30
20
0,1
10
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
Caudal (l/s)
Q de riego
Eficiencia
H sist (m)
90
Motores
1) P eje bomba (Kgm/s) = Q (l/s) x H (m)
ef. bomba
Tipo de transmisión
Eficiencia
Directa, cardán, unión flexible
1
Bandas planas
0.8
Correas en V
0.9
2) P eje motor = P eje bomba
Ef. transmisión
3) P cons.= P eje motor
ef. motor
Motores eléctricos
Eficiencia
1 a 5 CV
0.86
5 a 10 CV
0.88
10 a 25 CV
0.89
> de 25 CV
0.90
Consumo en motores de combustión interna y
eléctricos
Se saca del catálogo del motor. “A título orientativo”, según Israelsen:
Motores a gas-oil
0.259 l/CV/h
Motores a nafta
0.339 l/CV/h
Motores eléctricos
0.858 KWh/CV/h