Diseño de entrada de succión de bomba con cálculo de muestra (con PDF)

Todos vemos bombas día tras día. Los vemos en nuestras casas, bordes de caminos, industrias, etc. Son ampliamente utilizados en aplicaciones adversas para transportar fluidos de un lugar a otro.

¿Qué es una bomba?

Una bomba es un dispositivo mecánico que mueve fluidos, desechos sólidos, productos químicos, lodos por acción mecánica. La bomba tiene dos componentes importantes, es decir, flujo y cabeza.

  • Caudal: Determina la cantidad de fluido a bombear.
  • Cabeza : Indica la medida o distancia a la que se va a exportar el fluido.

Existen dos tipos de Bombas en función de su principio de funcionamiento.

  • Bombas dinámicas: se clasifican además en bombas centrífugas, centrífugas verticales, bombas sumergibles, etc.
  • Bombas de desplazamiento: se clasifican además en bombas de engranajes, bombas de pistón, bombas lobulares, etc.

Como la bomba funciona las 24 horas del día, los 7 días de la semana en condiciones ambientales adversas, debe diseñarse correctamente. Desde el cálculo de NPSH(A) hasta el cálculo del tamaño de la tubería, todo debería ser perfecto. En este artículo, aprenderemos sobre el “Cálculo del diseño de entrada de succión de la bomba”. La succión de la bomba está diseñada según el HIS (Estándar del Instituto Hidrológico). Entonces, veamos cuáles son los diferentes términos asociados con el diseño de succión de la bomba y cómo se calculan.

Términos asociados con el diseño de entrada de succión de la bomba

boca de campana

Es una estructura de tubería que guía la entrada de fluido a la bomba. El ancho de la boca de campana viene dado por D. El ancho de la boca de campana se calcula como 1,5 a 2 DE de la tubería de succión.

Sección típica de boca de campana de bomba
Fig. 1: Sección típica de boca de campana de bomba

Espacio libre de la pared final (B)

Es la holgura entre la línea central de la campana de entrada de succión de la bomba y la pared final del tanque. Se calcula como 0.75D.

Espaciado de la línea central (a)

El espaciado de la línea central entre dos bocas de campana de bomba adyacentes en el mismo tanque se calculará como 2.5D. Este 2.5D es el valor mínimo.

Espacio libre en el piso de la boca de campana (C)

Es el espacio mínimo que debe mantenerse entre la parte inferior de la boca de campana y la parte superior del piso del tanque. Se calcula como 0.3D a 0.5D.

Inmersión mínima (S)

Es la sumersión mínima de la entrada de la campana de la bomba en agua. Esto se calcula como D (1.0 + 2.3F D ). Donde F D representa el número de Froude.

Ancho mínimo del tanque (A)

Esta es la distancia mínima entre la línea central de la campana de la bomba y la siguiente pared de la bomba. Está dada por 5D.

Profundidad mínima de líquido (H)

Es la profundidad mínima de líquido requerida en el tanque. Esto viene dado por la sumisión de Sumersión mínima (S) + Distancia al suelo de la boca de campana (C). La entrada del nivel de agua más bajo se calcula por la profundidad mínima del líquido.

El ángulo de la pendiente del piso (α)

Esta es la pendiente del piso requerida en el tanque. Generalmente, el piso está inclinado para que siempre haya disponible una cantidad adecuada de agua cerca de la succión de la bomba.

Sección transversal típica de succión de la bomba
Fig. 2: Sección transversal de succión de bomba típica
Parámetros de diseño de succión
Tabla-1: Parámetros de diseño de succión

Impactos del diseño inadecuado

  • Cavitación
  • Funcionamiento en seco de la bomba
  • Parámetros de proceso inadecuados
  • Cálculo incorrecto de NPSH (Disponible)
  • Incremento en OPEX.
  • Vibración en el cuerpo de la bomba y tubería de succión
  • Pérdida de carga de la bomba

La bomba de succión debe diseñarse considerando los parámetros mencionados anteriormente. Si la succión de la bomba no está diseñada correctamente, puede haber problemas como cavitación, funcionamiento en seco de la bomba, problema de cebado, etc. Entonces, si no quiere que estos problemas sean parte de su vida real y quiere su OPEX sea el mínimo Estas consideraciones de diseño deben seguirse cuidadosamente mientras se diseña un sistema de bomba.

Cálculo típico del diseño de entrada de succión de la bomba

Considere una bomba de flujo Q = 1640m3/hr.

  • Diseño de la campana de succión de la bomba (D) = 1,5* DE de la tubería

Para calcular el diámetro de la tubería: Q = AV 

Dónde

  • A = área de la sección transversal de la tubería o (A=π/4 * D2)
  • V= Velocidad en el lado de succión de la bomba (la velocidad en la tubería de succión generalmente se considera en un rango de 06 a 1,5 m/s).

Inmersión mínima (S): S = D (1+2.3Fd)

Dónde

  • Fd = Número de Froudes (Es un número adimensional)
  • FD = V/(gD)^0.5
  • V = Velocidad en m/s
  • D= diámetro de la campana de succión
  • g = Aceleración gravitatoria, es decir, 9,81 m/s^2

Espacio libre mínimo del sumidero (C)= 0.3 a 0.5D

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Nivel de agua más bajo (H) = S+C

El espacio desde el centro de la pared hasta el centro de la tubería (B) = (0.3D a 0.75D)

Flujo (m3/hDiámetro interior (m)Diámetro exterior (mm)Diseño de campana D) (mm)Velocidad (V)(m/s)Número de Froudes (FD)Inmersión mínima (S) (mm)Espacio libre mínimo del sumidero (C) (mm)Nivel de agua más bajo (H) (mm)Separación del tubo desde la pared central (B) (mm)
16400.6957111066.51.200.371197832022971386
Tabla 2: Tabla que muestra los resultados del cálculo de la muestra
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