Bombas API

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LECCIÓN 12: DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS  Y  ESTACIONES DE BOMBEO (Parte 1)

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LECCIÓN 12:

DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS  Y  ESTACIONES DE BOMBEO (Parte 1)

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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

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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

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• Diseño  Mecánico Inicial 

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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 

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HYDRAULIC INSTITUTE (HI)‐ Bombas en  Voladizo

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• Diseño  Mecánico Inicial 

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HYDRAULIC INSTITUTE (HI)‐ Bombas entre Cojinetes

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• Diseño  Mecánico Inicial 

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HYDRAULIC INSTITUTE (HI)‐ Bombas  Verticales

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• Diseño  Mecánico Inicial 

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HYDRAULIC INSTITUTE (HI)‐ Bombas Regenerativas

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• Diseño  Mecánico Inicial 

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 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

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 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

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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

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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)

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Análisis de Frecuencias Críticas(Reed Frequency Analysis)

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• Análisis Estructural 

 (FEA)

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Deformación de la Placa Base

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• Análisis Estructural 

 (FEA)

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Esfuerzos y Momentos en Tubuladuras

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• Análisis Térmico

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•Optimización

 del 

 Diseño

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1.3  Velocidad Específica

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(Métrico) -

(USA) -

- (Adimensional)

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Geometría del  Rodete vs. Velocidad  Específica

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Velocidad Específica (Sistema Métrico)

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Geometría del  Rodete vs. Velocidad  Específica

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Velocidad Específica (Sistema Métrico y USA)

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Geometría del  Rodete vs. Velocidad  Específica

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Velocidad Específica (Adimensional)

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Rendimiento vs. Velocidad  Específica

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HI_20.3_2010 – Efficiency Prediction

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Rendimiento vs. Velocidad  Específica

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HI 20.3 – 2010 – Efficiency Prediction

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HI 20.3 – 2010 – Efficiency Prediction

A estas curvas se le aplicanvarios factores decorrección

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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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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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Curvas vs ns