Hidraulica y Bombas

1. CONCEPTOS BASICOS
BOMBAS CENTRIFUGAS
I

2. BOMBA:
•Máquina para desplazar líquidos.
•Se basa en la forma más económica de transportar
fluidos: Tuberías.
•Le da al fluido la energía necesaria para su
desplazamiento.
•Transporta al fluido de una zona de baja presión a
una de alta presión.
CONCEPTOS BASICOS

3. PARTES PRINCIPALES DE UNA BOMBA:
CONCEPTOS BASICOS
VOLUTA
IMPULSOR

4. IMPULSOR:
CONCEPTOS BASICOS

5. IMPULSOR:
CONCEPTOS BASICOS
IMPULSOR SEMI-ABIERTO IMPULSOR CERRADO

6. CAUDAL:
•Es el volúmen de líquido desplazado por la bomba
en una unidad de tiempo.
•Se expresa generalmente en litros por segundo
(l/s), metros cúbicos por hora (m³/h), galones por
minuto (gpm), etc.
CONCEPTOS BASICOS

7. CAUDAL:
1 l/s = 3.6 m³/h = 15.8 gpm
1 m³/h = 0.28 l/s = 4.38 gpm
1 gpm = 0.063 l/s = 0.23 gpm
CONCEPTOS BASICOS

8. ALTURA DE LA BOMBA (H):
•Es la energía neta transmitida al fluido por unidad
de peso a su paso por la bomba centrífuga.
•Se representa como la altura de una columna de
líquido a elevar.
•Se expresa normalmente en metros del líquido
bombeado.
CONCEPTOS BASICOS

9. ALTURA DE LA BOMBA (H):
CONCEPTOS BASICOS
C 2 ( m/s )
C 1 ( m/s )
P 1
P 2
∆H ( m )
H = ∆ H +
(P2 - P1) +
( C2² - C1² ) / 2g

10. DN 4"
DN 6"
-10 "Hg
80 psi
0.8 m
ALTURA DE LA BOMBA (H) - Ejemplo:
CONCEPTOS BASICOS
H = 0.8 +
(56.3 + 3.46) +
(3.08 ² - 1.37²) / 2g
H = 0.8 + 59.8 + 0.4
H = 60.9 m
( 1 psi = 0.704 m )
( 1 “Hg = 0.346 m )
( g = 9.81 m/s² )
Q = 25 l/s

11. GRAVEDAD ESPECIFICA (S):
•Es la relación entre la masa del líquido
bombeado (a la temperatura de bombeo) y la
masa de un volumen idéntico de agua a 15.6 °C.
(Relación de densidades)
•Se considera S=1 para el bombeo de agua.
CONCEPTOS BASICOS

12. POTENCIA HIDRAULICA (PH):
•Es la energía neta transmitida al fluido.
PH = ρ xQxgxH
ó
PH = QxHxS PH : P.Hidráulica ( HP )
75 Q : Caudal ( l/s )
H : Altura ( m )
S : Gravedad específica
( 1 para agua limpia )
CONCEPTOS BASICOS

13. EFICIENCIA DE LA BOMBA (η ):
•Representa la capacidad de la máquina de
transformar un tipo de energía en otro.
•Es la relación entre energía entregada al fluido y la
energía entregada a la bomba.
•Se expresa en porcentaje.
Potencia hidráulica
Potencia al eje de la bomba
CONCEPTOS BASICOS
η =

14. PERDIDAS DENTRO DE LA BOMBA:
CONCEPTOS BASICOS

15. PERDIDAS DENTRO DE LA BOMBA:
CONCEPTOS BASICOS

16. PERDIDAS DENTRO DE LA BOMBA:
CONCEPTOS BASICOS

17. POTENCIA DE LA BOMBA ( P ):
•Potencia entregada por el motor al eje de la bomba.
P = QxHxS P : Potencia ( HP )
75xη Q : Caudal ( l/s )
H : Altura ( m )
S : Gravedad específica
( 1 para agua limpia )
η : Eficiencia ( % )
CONCEPTOS BASICOS

18. CURVA DE UNA BOMBA
CENTRIFUGA

19. CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS:
•La Altura ( H ), la Eficiencia (η ), el NPSH requerido
(NPSHr) y la Potencia Absorbida (P) están en
función del Caudal (Q) .
•Estas curvas se obtienen ensayando la bomba en
el Pozo de Pruebas.
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

20. CURVA DE
UNA
BOMBA: (%)
H-Q
P
H
(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
0
50
100
150
200
250
300
(HP)
P
20
30
40
50
60
70
80
12HQRL-11
D=203.4
1750-RPM
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

21. CURVA DE
UNA
BOMBA:
MODELO
DE LA
BOMBA
(%)
H-Q
P
H
(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
0
50
100
150
200
250
300
(HP)
P
20
30
40
50
60
70
80
12HQRL-11
D=203.4
1750-RPM
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

22. CURVA DE
UNA
BOMBA:
VELOCIDAD
(%)
H-Q
P
H
(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
0
50
100
150
200
250
300
(HP)
P
20
30
40
50
60
70
80
12HQRL-11
D=203.4
1750-RPM
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

23. CURVA DE
UNA
BOMBA: (%)
H-Q
P
H
(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
0
50
100
150
200
250
300
(HP)
P
20
30
40
50
60
70
80
12HQRL-11
D=203.4
1750-RPM
CURVA
H-Q
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

24. CURVA DE
UNA
BOMBA:
CURVA DE
EFICIENCIA
(%)
H-Q
P
H
(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
0
50
100
150
200
250
300
(HP)
P
20
30
40
50
60
70
80
12HQRL-11
D=203.4
1750-RPM
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

25. CURVA DE
UNA
BOMBA:
CURVA DE
POTENCIA
(%)
H-Q
P
H
(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
0
50
100
150
200
250
300
(HP)
P
20
30
40
50
60
70
80
12HQRL-11
D=203.4
1750-RPM
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

26. CURVA DE
UNA
BOMBA:
DIAMETRO
(%)
H-Q
P
H
(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
0
50
100
150
200
250
300
(HP)
P
20
30
40
50
60
70
80
12HQRL-11
D=203.4
1750-RPM
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

27. LEYES DE AFINIDAD:
•Relaciones que permiten predecir el rendimiento de
una bomba a distintas velocidades.
•Cuando se cambia la velocidad:
1. El Caudal varía directamente con la velocidad.
2. La Altura varía en razón directa al cuadrado de la
velocidad.
3. La Potencia absorbida varía en razón directa al
cubo de la velocidad.
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

28. LEYES DE AFINIDAD:
• Q2 = Q1(n2/n1)
• H2 = H1(n2/n1)²
• P2 = P1(n2/n1)³
n2, n1 : Velocidades (rpm)
(%)
H-Q
P
H
(m)
Q ( L / S )
MR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
0
50
100
150
200
250
300
(HP)
P
20
30
40
50
60
70
80
12HQRL-11
D=203.4
1750-RPM
1750
rpm
1510 rpm
1200 rpm
CURVAS DE BOMBAS CENTRIFUGAS

29. PERDIDAS EN TUBERIAS Y
ACCESORIOS

30. VISCOSIDAD:
•Resistencia al flujo.
•Aumenta con la disminución de la temperatura.
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS

31. FACTORES QUE PROVOCAN PERDIDAS:
• Viscosidad del fluido
• Velocidad del flujo ( Caudal, diámetro de la tubería )
• Rugosidad de la tubería ( Material, edad )
• Turbulencia del flujo ( Válvulas y accesorios )
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS

32. CALCULO DE PERDIDAS EN TUBERIAS:
FORMULA DE HAZEN - WILLIAMS
hF = 1760 x L ( Q / C )^1.43
D^4.87
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
hF : Pérdidas (m)
L : Longitud de la tubería
C : Coeficiente de pérdidas
Tubería de acero : C=110
Tubería de PVC : C = 140
D : Diámetro de la tubería (pulg.)

33. CALCULO DE PERDIDAS EN TUBERIAS:
FORMULA DE HAZEN - WILLIAMS
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
Material Condición CHW
Fierro Fundido Todo 100
Fierro galvanizado Todo 100
Concreto Todo 110
Hierro Fundido Con revestimiento 135 a 150
Encostrado 80 a 120
PVC Todo 150
Asbesto Cemento Todo 140
Polietileno Todo 140
Acero soldado φ ≥ 12 120
8 ≤ φ ≤ 10 119
4 ≤ φ ≤ 6 118
Acero bridado φ ≥ 24 113
12 ≤ φ ≤ 20 111
4 ≤ φ ≤ 10 107
Limitaciones: T° Normales,   2” , V  3 m/seg

34. CALCULO DE PERDIDAS EN ACCESORIOS:
METODO DEL “K”
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
Re
v d⋅
ν
hf k
v
2
2g
⋅
k = Factor de fricción (depende del tipo
de válvula o accesorio ).
v = Velocidad media (Q/area) (m/seg).
g = Aceleración de la gravedad (9.8
m2
/seg).

35. CALCULO DE PERDIDAS EN ACCESORIOS:
METODO DEL “K”
PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
Fitting K Fitting K
Valves: Elbows:
Globe, fully open 10 Regular 90°, flanged 0.3
Angle, fully open 2 Regular 90°, threaded 1.5
Gate, fully open 0.15 Long radius 90°, flanged 0.2
Gate 1/4 closed 0.26 Long radius 90°, threaded 0.7
Gate, 1/2 closed 2.1 Long radius 45°, threaded 0.2
Gate, 3/4 closed 17 Regular 45°, threaded 0.4
Swing check, forward flow 2
Swing check, backward flow infinity Tees:
Line flow, flanged 0.2
180° return bends: Line flow, threaded 0.9
Flanged 0.2 Branch flow, flanged 1
Threaded 1.5 Branch flow, threaded 2

36. PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
Re
v d⋅
ν
hf k
v
2
2g
⋅

37. PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
Re
v d⋅
ν
hf k
v
2
2g
⋅

38. PERDIDAS EN TUBERIAS Y ACCESORIOS
RANGOS
APROXIMADOS DE
VARIACION DEL “K”

39. CURVA DEL SISTEMA

40. CURVA DEL SISTEMA:
Un «Sistema» es el conjunto de tuberías y accesorios que forman
parte de la instalación de una bomba centrífuga.
Cuando queremos seleccionar una bomba centrífuga debemos
calcular la «resistencia» al flujo del líquido que ofrece el sistema
completo a través sus componentes (tuberías más accesorios).
La bomba debe suministrar la energía necesaria para vencer esta
resistencia que esta formada por la altura estática más las
pérdidas en las tuberías y accesorios. La altura estática total es
una magnitud que generalmente permanece constante para
diferentes caudales mientras que la resistencia de las tuberías y
accesorios varían con el caudal.
CURVA DEL SISTEMA

41. ALTURA DINAMICA TOTAL (ADT):
Energía que requiere el fluido en el sistema para trasladarse de un
lugar a otro.
ADT = Hgeo + ( Pa - Pb ) + ( Va² - Vb² ) / 2g + Σ Hf
CURVA DEL SISTEMA
Altura
estática
total (m)
Diferencia de
presiones
absolutas (m)
Diferencia de
energías de
velocidad (m)
Pérdidas en las
tuberías y
accesorios (m)

42. N
H geo.
H desc.
H succi.Pa
Pb
Vb
Va
ADT = Hgeo + ( Pa - Pb ) +
( Va² - Vb² ) / 2g + Σ Hf
CURVA DEL SISTEMA

43. ADT = Hgeo +
Σ Hf
N
H geo.
H desc.
H succi.
Pres. atm.
Va
Pres. atm.
Vb
CURVA DEL SISTEMA

44. CURVA DEL SISTEMA-PUNTO DE OPERACION:
(m)
H
Q ( l / s )
50
40
30
20
10
2520151050
0
He
Hf
CURVA DE LA BOMBA
CURVA DEL SISTEMA
PUNTO DE
OPERACION
ADT
CURVA DEL SISTEMA

45. SUCCION DE LA BOMBA
CAVITACION Y NPSH

46. SUCCION DE LA BOMBA
Hs ( + )
Hs ( - )
SUCCION NEGATIVA
SUCCION POSITIVA

47. CAVITACION:
• Fenómeno que ocurre cuando la presión absoluta dentro del
impulsor se reduce hasta alcanzar la presión de vapor del líquido
bombeado y se forman burbujas de vapor. El líquido comienza a
“hervir”.
•Estas burbujas colapsan al aumentar la presión dentro de la
bomba originando erosión del metal.
•Se manifiesta como ruido, vibración; reducción del caudal, de la
presión y de la eficiencia. Originan deterioro del sello mecánico.
•NPSH (NET POSITIVE SUCTION HEAD)
SUCCION DE LA BOMBA

48. NPSHrequerido:
•Energía mínima (presión) requerida en la succión de la bomba
para permitir un funcionamiento libre de cavitación. Se expresa en
metros de columna del líquido bombeado.
•Depende de:
-Tipo y diseño de la bomba
-Velocidad de rotación de la bomba
-Caudal bombeado
SUCCION DE LA BOMBA

49. NPSHrequerido:
SUCCION DE LA BOMBA
H
(m)
Q ( L / S )
MR
(%)
H-Q
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
0
50
100
150
200
250
300
(HP)
P
20
30
40
50
60
70
80
12HQRL-11
D=203.4
1750-RPM
(m) (ft)
NPSH
30
20
10
0
10
8
6
4
2
NPSRreq

50. NPSHdisponible:
•Energía disponible sobre la presión de vapor del líquido en la
succión de la bomba. Se expresa en metros de columna del líquido
bombeado
•Depende de:
-Tipo de líquido
-Temperatura del líquido
-Altura sobre el nivel del mar
(Presión atmosférica)
- Altura de succión
- Pérdidas en la succión
SUCCION DE LA BOMBA

51. SUCCION DE LA BOMBA
Z
Z
hL
P2
Pg
V2
2g
2
P1
Pg
V1
2g
2 DISTRIBUCION DE ENERGIA EN
LA SUCCION DE LA BOMBA

52. NPSHdisponible:
SUCCION DE LA BOMBA
S
NPSHd = Pa - Pv + Hsuc - Hf
Pa : Presión atmosférica (m)
Pv : Presión de vapor del líquido a la
temperatura de bombeo
S : Gravedad específica del líquido
bombeado
Hsucc: Altura de succión ( + ó - ) (m)
Hf : Pérdidas por fricción en la tubería
de succión (m)

53. Pv y Pa:
SUCCION DE LA BOMBA
0 0.062
10 0.125
20 0.238
30 0.432
40 0.752
50 1.258
60 2.031
70 3.177
80 4.829
90 7.149
100 10.332
TEMPERATURA
º C
Pv (m)
ALTITUD
msnm
0 10.33
500 9.73
1000 9.13
1500 8.53
2000 8.00
2500 7.57
3000 7.05
3500 6.62
4000 6.20
4500 5.78
5000 5.37
Pa (m)

54. PARA QUE LA BOMBA NO CAVITE:
SUCCION DE LA BOMBA
NPSHdisponible > NPSHrequerido

55. ESQUEMA DE INSTALACION:
SUCCION DE LA BOMBA
VALVULA
COMPUERTA
VALVULA DE
RETENCION
VALVULA
COMPUERTA
INSTALACION CON SUCCION POSITIVA

56. ESQUEMA DE INSTALACION:
SUCCION DE LA BOMBA
COMPUERTA
VALVULA DE
RETENCION
VALVULA DE
CONEXION PARA
EL SUMINISTRO
DE CEBADO
INSTALACION CON
SUCCION NEGATIVA

57. ESQUEMA DE INSTALACION:
SUCCION DE LA BOMBA
VALVULA DE PIE Y CANASTILLA
TUBERIA DE SUCCION CON
VALVULA DE PIE
CON CANASTILLA
CORRECTO
BOMBA
DESCARGA
SUCCION
INCORRECTO
BOLSA
DE AIRE

58. RECOMENDACIONES DE INSTALACION:
SUCCION DE LA BOMBA
BIEN MAL

59. RECOMENDACIONES DE INSTALACION:
SUCCION DE LA BOMBA
BIEN MAL

60. RECOMENDACIONES DE INSTALACION:
SUCCION DE LA BOMBA
BIEN MAL
CORRECTO MAL
BURBUJAS
DE AIRE
DEFECTOS MAS COMUNES

61. RECOMENDACIONES DE INSTALACION:
SUCCION DE LA BOMBA
SOLUCIONES POSIBLES
SUMERGENCIA
CAUDAL L / S
6"
SUMERGENCIA(m)
10"
8"
6
0.2
0
0.6
0.4
0.8
10 20 30 40
4" DIAMETRO
S = SUMERGENCIA
1.2
1.0
1.4
1.8
1.6
2.0
INTERIOR TUBO
15050 60
S
100 300200 350

62. SELECCION DE UNA BOMBA
CENTRIFUGA

63. INFORMACION REQUERIDA:
1. DEFINIR LA APLICACIÓN
2. CAUDAL A MOVER
3. ALTURA A DESARROLLAR
4. NPSH DISPONIBLE
5. CARACTERISTICAS DEL LIQUIDO
6. VELOCIDAD DE BOMBA
7. FORMA DE LAS CURVAS DE OPERACION
8. CONSTRUCCION
SELECCION DE UNA BOMBA CENTRIFUGA

64. SELECCION DE UNA BOMBA CENTRIFUGA
E F I C I E N C I A (η % )
C A U D A L ( Q )
A L T U R A ( A D T )
C O N D I C I O N E S D E O P E R A C I O N
E J E L I B R EM O N O B L O C K
B O M B A H O R I Z O N T A L
T U R B I N A V E R T I C A LS U M E R G I B
B O M B A D E P O Z O
C O N D I C I O N E S D E I N S T A L A
P A U T A S D E S E L E C C I O N

65. SELECCION DE UNA BOMBA
CENTRIFUGA EJE LIBRE
LIQUIDO : AGUA LIMPIA A 30°C
CAUDAL : 15 l/s
ADT : 35 m
CONDICIONES DE OPERACION:

66. SELECCION DE UNA BOMBA
ABACO DE SELECCION A 3600 RPM:
80
(50)
40-250
CAUDAL U.S. GPM
(8.5)
CAUDAL LITROS / SEGUNDO
50 32-160L
10
0.5
15
20
30
40
METROS
ALTURA
21 3 4 5
(6)
32-125
(12)
ABSORBIDO
(X) HP MAXIMO
3600 RPM
60
70
90
80
100
160
120
140
200
180
250
10
32-160
20 40 60
(15) 65-160
(44)
6 87 109 20 30
(12)
40-125
65-160
(26)
50-125
(17)
6040 50 80
80
40
60
100
150
600
65-250
(130)
40-160
(36)
40-200
(48)
50-200
(80)
50-250
200100 400
800ALTURA
65-200
(95)
PIES
200
300
500
400
600
1000800

67. SELECCION DE UNA BOMBA
CURVA INDIVIDUAL BOMBA 50 - 125:
149
141
125
110
50
55
60
65
70.5
67
69
70
70
69
67%65605550
Ø149
Ø141
Ø125
Ø110
N
(HP)
15
10
5
2
50-125
n = 3480 RPM
30
20
10
0
(m)
NPSH
(ft)
10
8
6
4
2
(m)
H
(ft)
H
Q ( l / s )
Q ( U.S.gal / min)
50
160
140
120
100
80
60
40
3002001000
40
30
20
10
2520151050
CAUDAL : 15 l/s
ADT : 35 m
EFICIENCIA : 69%
POTENCIA ABS.: 10.1 HP
POT. MAXIMA: 13 HP
VELOCIDAD : 3480 RPM
DIAM. IMPULSOR: 141 mm
NPSHr : 3 m

68. BOMBA HORIZONTAL
DE EJE LIBRE

69. BOMBAS Y SOLUCIONESCON TECNOLOGIA