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7/29/2019 Bombas API
http://slidepdf.com/reader/full/bombas-api 1/33
LECCIÓN 12:
DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO (Parte 1)
7/29/2019 Bombas API
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Diseño de Bombas Centrífugas y
Estaciones
de
Bombeo1. Generalidades
2. Diseño de una Bomba Centrífuga
3. Diseño de una Instalación de Bombeo4. Otras Consideraciones sobre Bombas y Sistemas de
Bombeo
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Diseño de Bombas Centrífugas y
Estaciones
de
Bombeo1. Generalidades
1.1 Costes de Bombeo
1.2 Etapas del Diseño de una Bomba1.3 Velocidad Específica
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1.1 Costes de Bombeo (Vida Útil)
44% 17% 16% 12% 9% 2%
Coste de la Energía
Coste de
Mantenimiento
Coste de Pérdidas
de Producción
Coste de Operación Coste de
Desmontaje
Coste de
Descontaminación
Coste de Instalación
Coste Inicial
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
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1.2 Etapas del Diseño de la Bomba• Diseño Mecánico Inicial
•Modelado Inicial 3D de la Geometría
•Mecánica de Fluidos Computacional (CFD)
• Análisis Rotor‐Dinámico• Análisis Estructural (FEA)
• Análisis Térmico
•Optimización del Diseño
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
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• Diseño Mecánico Inicial
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
El Diseño Mecánico de la bomba y sus elementos
componentes se
realiza
teniendo
en
cuenta:
• Normativa que aplique (HI, API, EN, ISO, DIN, etc.)
• Procedimientos de Diseño
propios
de
cada
Fabricante (“know how”)
•Requisitos exigidos por el Usuario Final de las
bombas
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• Diseño Mecánico Inicial
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
HYDRAULIC INSTITUTE (HI)‐ Bombas en Voladizo
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• Diseño Mecánico Inicial
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
HYDRAULIC INSTITUTE (HI)‐ Bombas entre Cojinetes
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• Diseño Mecánico Inicial
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
HYDRAULIC INSTITUTE (HI)‐ Bombas Verticales
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• Diseño Mecánico Inicial
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
HYDRAULIC INSTITUTE (HI)‐ Bombas Regenerativas
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• Diseño Mecánico Inicial
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE (API‐610)‐ Bombas Admitidas
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• Modelado 3D de la Geometría
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PLANOS DEL ÁLABE Y DEL CUERPO DEL RODETE
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• Modelado 3D de la Geometría
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
ÁLABE Y CUERPO DEL RODETE
GEOMETRÍA FINAL
DEL RODETEPOSICIONAMIENTODE LOS ÁLABES
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• Análisis por Mecánica de Fluidos Computacional (CFD)
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Total: 600.000 celdas aprox.
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• Análisis por Mecánica de Fluidos Computacional (CFD)
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RESULTADOS
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• Análisis Rotor
‐Dinámico
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
El eje de la bomba se diseña para transmitir la
potencia requerida
sin
vibraciones
o
dentro
de
un
rango admisible de vibraciones.
Se tienen en cuenta:
• El par a transmitir
• El peso de los elementos rotativos
• Los empujes hidráulicos (axial y radial)
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• Análisis Rotor
‐Dinámico
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
En el Análisis Rotor‐Dinámico se calculan:
• Velocidades Críticas (margen de al menos un 20 %
con respecto a la Velocidad de Giro)
2da Velocidad Crítica
1era Velocidad Crítica
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• Análisis Estructural
(FEA)
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
Análisis de Frecuencias Críticas(Reed Frequency Analysis)
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• Análisis Estructural
(FEA)
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
Deformación de la Placa Base
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• Análisis Estructural
(FEA)
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
Esfuerzos y Momentos en Tubuladuras
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• Análisis Térmico
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
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•Optimización
del
Diseño
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
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1.3 Velocidad Específica
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
(Métrico) -
(USA) -
- (Adimensional)
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Geometría del Rodete vs. Velocidad Específica
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
Velocidad Específica (Sistema Métrico)
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Geometría del Rodete vs. Velocidad Específica
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
Velocidad Específica (Sistema Métrico y USA)
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Geometría del Rodete vs. Velocidad Específica
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
Velocidad Específica (Adimensional)
7/29/2019 Bombas API
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Rendimiento vs. Velocidad Específica
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
HI_20.3_2010 – Efficiency Prediction
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Rendimiento vs. Velocidad Específica
LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
HI 20.3 – 2010 – Efficiency Prediction
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LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
HI 20.3 – 2010 – Efficiency Prediction
A estas curvas se le aplicanvarios factores decorrección
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LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
Puntos Típicos:
• Q0=0 (Caudal Nulo)
• Qmin= Caudal Mínimo
• Qnorm= Operación Normal
• Qdis= Condición de Diseño• Qmax= Caudal Máximo
• Qopt - Caudal Óptimo ( MáximoRendimiento)
(Qo)(Qnorm)
(Qmin) (Qdis)
(Qmax)
(Qopt)
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LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
Puntos Típicos:
• Q0=0 (Caudal Nulo)
• Qmin= Caudal Mínimo
• Qnorm= Operación Normal
• Qdis= Condición de Diseño• Qmax= Caudal Máximo
• Qopt - Caudal Óptimo( Máximo Rendimiento)
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LECCIÓN 12. DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS Y ESTACIONES DE BOMBEO- 12.1 Generalidades
Curvas vs ns