ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZOFACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN CONTROL Y REDES INDUSTRIALES

DINÁMICA Y ESTÁTICA DE FLUIDOS

TEMA:

”SISTEMAS DE BOMBEO Y GOLPE DE ARIETE EN BOMBAS”

INTEGRANTES:

KATHERINE CASTRO

PAULINA RÍOS

GUIDO CARRILO

CARLOS RUIZ

TEMA:”SISTEMAS DE BOMBEO Y EL GOLPE DE ARIETE EN BOMBAS”

OBJETIVO GENERAL:

Realizar una investigación bibliográfica sobre los sistemas de bombeo y el golpe de ariete en bombas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Determinar los cálculos de impulsión. Realizar la fundamentación teórica para elegir una bomba al momento de instalar

un sistema de bombeo. Conocer la importancia que posen las bombas y los sitemas de impulsión al

momento de transportar fluidos.

FUNDAMENTO TEÓRICO:

SISTEMAS DE BOMBEOUna necesidad muy antigua presentada al ser humano, fue la necesidad de transportar el agua de un lugar a otro, por lo que empezó a idear diversos mecanismos para su solución, iniciando así el desarrollo tecnológico en sistemas de bombeo.Una bomba sirve para producir una ganancia en carga estática de un fluido procedente de una energía mecánica que se transmite en su eje por medio de un motor.Hay una diversidad de mecanismos de bombeo (bombas), cuya capacidad, diseño y aplicación cubren un amplio rango que va desde pequeñas unidades utilizadas para dosificación de cantidades mínimas, hasta bombas centrifugas que son capaces de manejar grandes volúmenes para surtir de agua a las grandes concentraciones urbanas.Su variedad de diseños cubren desde diferentes principios de operación, hasta bombas especiales para manejo de sustancias tan diversas como el agua, metales fundidos, concreto, etc., gastos diferentes y materiales de construcción son los que intervienen en esto.El Bombeo Hidráulico

El bombeo hidráulico es tal vez uno de los sistemas de levantamiento artificial menos aplicados en la industria petrolera. Aunque fue ampliamente implementado y difundido en los años 60 y 70s, las compañías fabricantes de estos sistemas fueron absorbidas por otras compañías o desaparecieron del mercado. El bombeo hidráulico comparado con el mecánico y el neumático es relativamente nuevo, pues su etapa de desarrollo se remonta a 1932 y hasta nuestros días ha alcanzado un grado de perfeccionamiento y una eficiencia tal, que en muchos casos puede competir ventajosamente con cualquier otro método conocido.

Bomba hidráulica

Una bomba es una máquina hidráulica generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o una mezcla de líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta de papel. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según el principio de Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud.Existe una ambigüedad en la utilización del término bomba, ya que generalmente es utilizado para referirse a las máquinas de fluido que transfieren energía, o bombean fluidos incompresibles, y por lo tanto no alteran la densidad de su fluido de trabajo, a diferencia de otras máquinas como lo son los compresores, cuyo campo de aplicación es la neumática y no la hidráulica. Pero también es común encontrar el término bomba para referirse a máquinas que bombean otro tipo de fluidos, así como lo son las bombas de vacío o las bombas de aire.

INSTALACIÓN DE BOMBEOEn la Figura se esquematiza una instalación de bombeo, la que consta de dos reservorios R1 y R2, siendo el nivel en éste último superior al primero en una altura topográfica que llamamos HT. Ambos reservorios están conectados por una conducción de diámetro D, interrumpida por un equipo de bombeo, cuya misión es la de elevar un caudal Q a la altura HT.

Se recuerda que el tramo de conducción hasta la bomba se denomina “Aspiración”, y el que parte de la bomba hasta la cisterna, es la “Impulsión propiamente dicha”. En general, a toda la instalación se la denomina genéricamente como “Impulsión”.Analizaremos, a continuación, y en forma cualitativa, la hidrodinámica de la instalación; lo cual nos ayudará a seleccionar el tipo de bomba a utilizar en la instalación.

SISTEMAS DE IMPULSION

Un sistema de impulsión consiste básicamente en captar agua desde un determinado lugar y elevarla o impulsarla a otro punto, ubicado por lo general a un nivel más alto.

Al momento de realizar el diseño de un sistema de impulsión, se deben tener presentes múltiples factores como por ejemplo; disponibilidad de artículos en el mercado, costos, calidad, garantía de los elementos, fonna de instalación, etc. los que indicarán las dimensiones más apropiadas de los elementos a utilizar, en especial las características y dimensiones de la bomba y tuberías.

Nomenclatura tipica de la instalcion de una bomba

Una instalacion de bombeo tiene 2 partes bien identificadas que son:

IMPULSION POR BOMBEO

Definición

Muchas veces, la captación o el almacenamiento no tienen la suficiente altura como para lograr las condiciones de presión de distribuición requeridas, en cuyo caso es preciso aportar al fluido la energía necesaria.

Se tiene que considerer que:

altura geométrica (Hgeo) la diferencia de altura entre el nivel de bombeo y el nivel de descarga.

altura manométrica total (HMT) la altura geométrica incrementada de las pérdidas de carga totales correspondientes a la aspiración y al bombeo, o a la presión residual mínima de distribución (ver los ejemplos de las figuras).

Conducción por bombeo desde un pozo HMT = Hgeo + J

Distribución a presión P= Presión mínima de trabajo

Conducción por bombeo desde un tanque HMT = Hgeo + J 1 + J 2

Principios de dimensionamiento

Resolución gráfica

HMT = Hgeo + J J = f (Q2)Cc: curva característica del sistema Cb: curva característica de la bomba M: punto de funcionamiento

Nota : resolución válida para niveles de aspiración y bombeo constantes; en caso contrario, hay que estudiar los puntos de funcionamiento limitados por las curvas caracteristicas, los niveles maximos y mínimos en el pozo de aspiración.

1. TIPOS DE BOMBAS

Las Bombas pueden clasificarse sobre la base de las aplicaciones a que están destinadas, los materiales con que se construyen, los líquidos que mueven y aún su orientación en el espacio. Todas estas clasificaciones, sin embargo, se limitan en amplitud tienden sustancialmente a traslaparse entre sí. Un sistema más básico de clasificación, define primero el principio por el cual se agrega energía al fluido, investiga la identificación del medio por el cual se implementa este principio y finalmente delinea las geometrías específicas comúnmente empleadas. Este sistema se relaciona por lo tanto, con las bombas mismas y no se relaciona con ninguna consideración externa a la bomba o aun con los materiales con que puede estar

construida. Bajo este sistema, todas las bombas pueden dividirse en dos grandes categorías:

Dinámicas, en las cuales se añade energía continuamente, para incrementar las velocidades de los fluidos dentro de la máquina a valores mayores de los que existen en la descarga, de manera que la subsecuente reducción en velocidad dentro, o más allá de la bomba, produce un incremento en la presión. Las bombas dinámicas pueden, a su vez, subdividirse en otras variedades de bombas centrífugas y de otros efectos especiales.

De Desplazamiento, en las cuales se agrega energía periódicamente mediante la aplicación de fuerza a uno o más límites móviles de un número deseado de volúmenes que contienen un fluido, lo que resulta en un incremento directo en presión hasta el valor requerido para desplazar el fluido a través de válvulas o aberturas en la línea de descarga. Las bombas de desplazamiento se dividen esencialmente en los tipos reciprocantes y rotatorios, dependiendo de la naturaleza del movimiento de los miembros que producen la presión.

1. CALCULO DE LA ALTURA MANOMETRICA O DINAMICA

La presión de una bomba o energía mecánica transmitida al líquido debe ser tal, que peemita al agua vencer los siguientes factores:

• La altura estática (diferencia de nivel entre la toma y entrega del agua).• Las pérdidas de carga por fricción del fluido con la

tubería (HF).

• Pérdidas por singularidades o

accesorios (Hs).

• Los requerimientos de presión si, por ejemplo, se hace funcionar un equipo

de riego presurizado (P).• La altura representativa de velocidad

(V2/2g).

Altura Estática

Se denomina altura estática (figura 3) a la diferencia de altura entre el punto de toma de agua y donde se entrega. Se divide en

a) Carga estática de aspiración. b) Carga estática de elevación.

En los siguientes puntos se explicarán las diversas metodologías para el cálculo de la carga dinámica, mostrada en la figura 4, la cual estará compuesta por las pérdidas por fricción, singularidades, altura de velocidad y presión de trabajo de los accesorios que se incluyan en la red de impulsión.

Requerimientos de presión (P) del sistemaEs la presión mínima que se requiere, para que un detenninado sistema funcione. Se expresa en metros de columna de agua (m.c.a.), y vale cero, si la

bomba descarga a través de la tubería libremente hacia la atmósfera. Si la bomba debe llenar un estanque a presión, o mover un aspersor, o salir a través de un gotero, se debe considerar la presión de trabajo de estos elementos de riego, valores quefiguran en los respectivos catálogos.

Altura representativa de velocidad (V2 / 2g)

Corresponde a la energía cinética del agua dentro de la tubería, que depende de la velocidad del agua. Se relaciona con la velocidad de salida del agua desde la tubería. Su valor, se expresa en m.c.a.Para efectos de diseño ésta se suma a los requerimientos de presión del sistema, con el fin de obtener la Altura Manométrica Total

EjemplosSe están bombeando 17 lt/s a través de una tubería de 100 mm de diámetro interior, entonces la altura de velocidad que se debe vencer se calcula de la siguiente manera:• Se utiliza la fórmula propuesta para el cálculo de la velocidad en la sección

de pérdidas singulares:

Por lo tanto la altura representativa de velocidad es:

Este valor, aunque es pequeño, se debe considerar en el cálculo de la Altura Manométrica Total.

2. Potencia de una bomba

La potencia en el eje de la bomba considerando su eficiencia, es aquella que

corresponde cuando ésta trabaja para elevar una detenninada masa de agua por unidad de tiempo, comunicándole una cierta presión al fluido para vencer la carga manométrica (H). De este modo, las expresiones para calcular la potencia de la bomba son:

Donde: HP = Potencia consumida por la bomba (o potencia en el eje de la bomba), (HP) KW = Potencia consumida por la bomba (o potencia en el eje de la bomba), (KW)Q = Caudal elevado (lt/s)H = Carga total o dinámica (m)η = Eficiencia de la bomba, O< η<1

Observación: 1 HP = 745 Watts

Ejemplo:Se desean elevar 15 lt/s, con una carga manométrica total de 25 m y una eficiencia de la bomba de 85% (0,85). La potencia calculada es:

La bomba seleccionada deberá tener una potencia de por lo menos 6 HP, con el propósito de no sobrecargarla durante su funcionamiento.

3. CURVAS CARACTERISTICAS

Son curvas entregadas por los fabricantes de equipos de impulsión, con el propósito de seleccionar el equipo más adecuado, a cada necesidad en particular.

Cada bomba está diseñada para condiciones detenninadas respecto a caudal, altura de elevación, potencia y velocidad, lo que se puede apreciar.

La bomba transmite energía mecánica al fluido transportado, que le permite ser elevado desde el punto de captación al de entrega, considerando las pérdidas en la tubería y en los accesorios. Además de ser necesario, deberá dar la presión requerida si el sistema de entrega de agua es por aspersión o goteo. Esta energía se mide en metros de columna de agua (m.c.a.) y se denomina altura de presión (H).

En general, podemos decir que las bombas centrífugas obtienen su máxima eficiencia, al elevar poco caudal a gran altura y que si se disminuye la altura de elevación, aumentará el caudal, disminuirá la eficiencia de la bomba y aumentarán los requerimientos de potencia.

De las bombas helicoidales es posible decir, que la máxima eficiencia es lograda cuando se eleva agua a poca altura y que al aumentar la altura de elevación,

disminuye el caudal, aumentando la potencia consumida, lo cual implica que se puede quemar un motor eléctrico o sobre calentar un motor de combustión.

COMO CALCULAR LA POTENCIA DE LA BOMBA CAL C U LOS OUE SE DE B EN RE ALIZAR

Ejemplo:Se desea elevar 2,5 lt/seg de agua a un desnivel de 20 m. para almacenaría en un estanque. El agua antes de ser almacenada deberá serfiltrada por un filtro de arena y por otro de malla.

10.1 Estimación del diámetroEn primer lugar, se debe estimar el diámetro para el sistema de impulsión, utilizando la siguiente expresión:

De acuerdo a las disponibilidades de bombas comerciales, se debe seleccionar un diámetro de aspiración y elevación coherente con la oferta de equipos.

Pérdidas de energía por fricciónLa longitud de la tubería para este ejemplo es de 40 m, por lo que las pérdidas por fricción son las siguientes:

Como la longitud de la tubería es de 40 m, la pérdida por fricción es de 1,84 m.

Pérdidas singulares.Las pérdidas singulares deben ser calculadas para cada uno de los accesorios que se incorporen, tanto para la sección de elevación, como aspiración.

Accesorios de aspiraci ó n: Como mínimo se deben contemplar, los siguientes accesorios: Válvula de pie K= 2,5Codo de 900 K= 0,9

Accesorios de elev a ció n : Codo de 90° K= 0,9Válvula de no retorno K = 2,5

Por lo tanto, para calcular las pérdidas por singularidades, se debe estimar la velocidad de escurrimiento al interior de la cañería.

Si se utilizan distintos diámetros para aspiración y elevación, se debe calcular la velocidad para cada uno de ellos.

Se tiene que:

Requerimientos de presiciónEl sistema del ejemplo bombea agua desde un pozo, por lo tanto, se requiere un filtrado utilizando un filtro de arena y otro de malla antes de ser acumulada para su posterior utilización.De la tabla 5 se obtiene la presión de trabajo de los filtros

Filtro de arena = 3 mFiltro de malla = 5 m

Se eligen los valores más altos para asegurar el buen funcionamiento del diseño, debido a que la bomba debe ser capaz de superar la pérdida de carga originada por las impurezas acumuladas en los filtros, cuando éstos están sucios.

Presión de trabajo = 5 + 3 = 8 m

Altura representativa de velocidad

La altura representativa de velocidad, se calcula utilizando la siguiente fórmula:

H VELOCIDAD = V 2 , reemplazando la expresión de velocidad V = 4 .

Q al interior

2 . g π . d 2

de esta fórmula se obtiene la siguiente expresión:

Este valor se debe sumar a los anterionnente calculados, para obtener la Energía de la Bomba o Altura Manométrica Total (Hmt), pero generalmente se desprecia por ser de poca magnitud, comparado con los otros factores que intervienen en dicho cálculo.

Energía de la Bomba o Altura Manométrica Total (Hmt)

Finalmente la energía de la bomba se debe calcular como sigue: EB = DESNIVEL+ HF+ HS +

PTRABAJO + HVDonde:EB = Energía de la bomba o altura de carga

manométrica total (m) Desnivel = Diferencia de cota entre el nivel del agua en la captación y el punto de entrega del agua (m)HF = Pérdidas de energía debido a la fricción (m)

HS = Pérdidas de energía debido a singularidades (m)

HV = Altura de velocidad (m)

PTRABAJO = Presión de trabajo de los accesorios considerados (m)

Finalmente:

EB = 20 + 1,84 + 0,76 + 8 + 0,11 = 30,71 m

Con este valor calculado se debe seleccionar el tipo de bomba más adecuado, lo cual será realizado a continuación.

USO DE LAS CURVAS CARACTERISTICAS

Las Curvas Características de las bombas, son herramientas entregadas por los fabricantes en los catálogos, para poder seleccionar en forma óptima y con la mejor eficiencia de trabajo una bomba, para cada condición particular de funcionamiento.

Se deben tener la siguientes consideraciones:· Si al seleccionar un tipo de bomba desde un catálogo, los valores de caudal

que entrega esa bomba no satisfacen la altura manométrica necesaria, se debe descartaresa bomba y buscar otro tipo.

· Si se satisfacen los requerimientos de caudal y altura manométrica, pero los valores de eficiencia son muy bajos, se debe descartar esa bomba y buscar una que entregueun valor de eficiencia mayor.

· La potencia requerida por el sistema pueda ser abastecida con las fuentes energéticas disponibles, es decir, electricidad mono o trifásica, potencia contratada en el predio yamperaje del sistema.

GOLPE DE ARIETE EN BOMBAS

El golpe de ariete es una gran fuerza destructiva que puede presentarse en cualquier sistema de bombeo, cuando en este el caudal (gasto) cambia repentinamente de un momento a otro cualquiera que sea la causa.

Es esencial y necesario que el ingeniero sea capaz de predecirlo (golpe de ariete), a la vez que estima la presión máxima que este puede llegar a producir y si es posible, instalar equipo capaz de reducir esta presión, hasta que quede dentro de los limites de seguridad.

Aun cuando la teoría y el mecanismo de cálculo del fenómeno del golpe de ariete en líneas de descarga de bombas centrifugas ha avanzado mucho últimamente, hay muchos aspectos que pueden ser confusos para muchos.

CONSIDERACIONES BÁSICAS

þ     El fluido dentro de la tubería que lo conduce, se comporta como un cuerpo elástico, de densidad homogénea y se encuentra siempre en estado liquido.

þ     El material de la tubería es homogéneo, isotópico y elástico.

þ     Las velocidades y presiones que se generan dentro de la tubería, la cual siempre se encuentra llena completamente de fluido, se distribuyen uniformemente sobre cualquier sección transversal de la tubería que se considere.

þ     La presión que produce la velocidad del fluido es despreciable cuando se le compara con los cambios de presión que provoca el golpe de ariete.

þ     La distancia entre la entrada y salida de la bomba es tan corta que la onda de presión que provoca el golpe de ariete se propaga entre estos dos puntos, de manera instantánea.

þ     Los efectos de inercia de partes giratorias, o sea el efecto de volante del impulsor de bombas o del motor del rotor eléctrico, son despreciables en su magnitud durante el cambio de condiciones que impone el golpe de ariete.

þ     Se considera que no hay cambio apreciable en los niveles de liquido de los tanques de almacenamiento, tanto de alimentación como de descarga del sistema, que sea de consideración durante el fenómeno del golpe de ariete.

ALGUNOS MÉTODOS PARA CONTRARRESTAR EL GOLPE DE ARIETE

Sistemas de bombeo de baja y alta presión: el golpe de ariete tiene mayor significación en sistemas de baja presión, que en los de alta presión. Las velocidades de desplazamiento en condiciones estables normales tanto en los sistemas de alta como en los de baja presión son aproximadamente iguales. Sin embargo, los cambios de presión son proporcionales a la velocidad con que se cambia la velocidad de la masa de agua contenida dentro de la tubería. Por lo tanto, dado un cambio de velocidad especifico dentro de la unidad del tiempo, el cambio de presión que resulta en los sistemas de alta y baja presión es del mismo orden de magnitud. Por lo tanto, una elevación en la presión por una cantidad dada, representará un aumento en mayor proporción dentro del sistema de baja presión, que lo que este mismo aumento de presión representara dentro de un sistema de alta presión.

Tamaño de la tubería: El diámetro de la tubería se suele determinar en consideraciones económicas, basadas en condiciones de bombeo en estado estable. No obstante, los efectos del golpe de ariete en un tubo de descarga de una bomba se pueden reducir al aumentar el tamaño del tubo de descarga, porque los cambios de velocidad serán menores en el tubo más grande. Este método de reducción del golpe de ariete en los tubos de descarga suele ser muy costoso, pero hay ocasiones en las cuales resulta más costoso utilizar dispositivos de control que el cambio del diámetro de la tubería.

Efecto de volante ( ): Otro método para reducir los efectos del golpe de ariete en los tubos de descarga de las bombas, es proveer un efecto de volante adicional en el elemento rotatorio del motor. En promedio, el motor por lo general produce alrededor del 90% del efecto del volante combinado de los elementos rotatorios de la bomba y el motor. Al ocurrir una interrupción de corriente en el motor, un aumento de la energía cinética de las partes rotatorias, reducirá la rapidez del cambio de la circulación de agua en el tubo de descarga. En la mayoría de los casos se

puede obtener un aumento del 100% en el de los motores grandes con un aumento de precio del 20% del costo original del motor. Ahora bien, un aumento en

el no es un método económico para reducir el golpe de ariete, pero es posible en algunos casos marginales, eliminar otros dispositivos más costosos para el control de la presión.

Número de bombas: El número de bombas conectadas en cada tubo de descarga se suele determinar con los requisitos operacionales de la instalación, disponibilidad de las bombas y otras consideraciones económicas. No obstante, el número y tamaño de las bombas conectadas en cada tubo de descarga tendrán algún efecto sobre las transitorias del golpe de ariete. Para el arranque de bombas equipadas con válvulas de retención, cuanto mayor sea el número de bombas en cada tubo de descarga, menor será el aumento de la presión. Además, si hay una falla en una de las bombas o válvulas de retención, sería preferible una instalación con bombas múltiples en cada tubo de descarga, en vez de una sola bomba, porque los cambios de circulación en el tubo de descarga producidos por la falla, serian menores. Cuando ocurre una interrupción simultánea de la corriente en todos los motores de las bombas, cuanto menor sea el número de bombas en un tubo de descarga, menores serán los cambios en la presión y otros fenómenos hidráulicos transitorios. Para una circulación total dada en un tubo de descarga, un gran número de bombas y motores pequeños, tendrá mucha menor energía cinética total en las partes rotatorias, para mantener la circulación, que un número pequeño de bombas. En consecuencia, para el mismo caudal total, los cambios de velocidad y los efectos del golpe de ariete a consecuencia de la interrupción de la corriente son mínimos, cuando hay una sola bomba conectada en cada tubo de descarga.

Velocidad específica de las bombas: Para una tubería y condiciones dadas de circulación estable inicial, el aumento máximo en la carga que puede ocurrir en un tubo de descarga, después de la interrupción de la corriente, cuando la circulación inversa pasa por la bomba depende, primero, de la magnitud de la circulación inversa máxima que puede pasar por la bomba durante los periodos de disipación de energía y de funcionamiento de la turbina y, luego, de la circulación que puede por la bomba a la velocidad de embalamiento o “desboque” en reversa. Al ocurrir la interrupción de la corriente, la bomba de flujo radial (alta velocidad especifica), producirá un poco mas de turbulencia que las bombas de flujo axial y de flujo mixto. La bomba de flujo radial también producirá el máximo aumento en la carga al ocurrir la interrupción de la corriente, si se permite que la circulación inversa pase por la bomba. Suele haber muy poco aumento en la carga en las bombas de flujo mixto y de

flujo axial cuando ocurre una interrupción de la corriente y si no ocurre una separación de la columna de agua en algún otro lugar de la tubería.

Durante la interrupción de la corriente si no se utilizan válvulas, se llega a una mayor velocidad inversa en la bomba de flujo axial y a una menor en la bomba de flujo radial. Por lo tanto, se debe tener cuidado de evitar daños a los motores de las bombas de mayor velocidad específica, debido a estas velocidades inversas más altas. Al arrancar una bomba en contra de una válvula de retención inicialmente cerrada, la bomba de flujo axial producirá el máximo aumento de carga en el tubo de descarga porque también tiene la máxima carga de cierre. Al arrancar la bomba, una bomba de flujo radial producirá un aumento nominal en la carga; pero, una bomba de flujo axial puede producir un aumento en la carga varias veces mayor que la carga estática.

ACCESORIOS PARA CONTRARRESTAR EL GOLPE DE ARIETE

Válvulas de retención: estas se pueden agrupar en dos clases: de cierre rápido y de cierre lento. El requisito más importante de una válvula de retención es, que al ocurrir la interrupción de la corriente, esta se cierre con una rapidez tal que no se establezca una circulación inversa apreciable. Si debido a las características de circulación del sistema y al diseño de la válvula de retención no se puede cumplir con el anterior objetivo, se tiene que recurrir a unos dispositivos que sean capaces de amortiguar el cierre de la válvula, ya sea en su totalidad o en su finalización.

En los sistemas grandes de bombeo, si se utiliza un cierre de una velocidad para la válvula de descarga, después de la interrupción de la corriente, se limitara el aumento de la carga en la tubería de descarga, a un valor aceptable. Si se desea, por otras consideraciones, limitar la velocidad inversa de la bomba, se puede utilizar un cierre de dos velocidades para la válvula, en este caso la válvula en su mayor parte debe ser cerrada con mucha rapidez, hasta el momento en que se invierta la circulación en la bomba. Después debe acabar de cerrarse con una menor velocidad, a fin de limitar el aumento de presión en el tubo de descarga, a un valor aceptable.

Supresores de fluctuaciones: estos se utilizan, en las plantas de bombeo para controlar el aumento en la presión que ocurre en los tubos de descarga de las bombas, después de una interrupción de la corriente. Un supresor de fluctuaciones consiste en una válvula operada por piloto, la cual abre con rapidez después de una interrupción de la corriente. Esta válvula produce una abertura para descargar el agua del tubo de descarga, después esta se cierra con lentitud debido a la acción de un amortiguador de cierre, a fin de controlar el aumento en la presión conforme se corta la circulación de agua. Un supresor de fluctuaciones adecuado y bien ajustado en el campo, puede reducir el aumento en la presión a cualquier valor deseado, siempre y cuando no ocurra una separación de la columna de agua en otros lugares de la tubería.

Si el supresor abre con demasiada rapidez, después de la interrupción de la corriente, la fluctuación descendente de la bomba y de la tubería de descarga seria

mayor que si no hubiera supresor. Como resultado, se puede producir una separación de la columna de agua en algunos lugares de la tubería, por la apertura prematura del supresor. Si el supresor cierra con demasiada rapidez después de establecida la máxima circulación inversa, ocurrirá un gran aumento en la presión

Cámaras de aire: es un dispositivo eficaz para controlar las fluctuaciones de presión en una tubería de descarga larga de una bomba. Esta suele encontrarse en la estación de bombeo o cerca de esta. La parte inferior de esta contiene agua y la superior aire comprimido. Cuando ocurre una interrupción de la corriente en el motor de la bomba, la carga producida por la bomba baja con rapidez. El aire comprimido de la cámara se expande y expulsa el agua por el fondo de la cámara hacia el tubo de descarga, minimizando los efectos de cambio de velocidad y los efectos del golpe de ariete en el tubo. Cuando la velocidad de la bomba se reduce a un punto al cual no puede entregar agua en contra de la carga existente, entonces la válvula de retención en la descarga se cierra con rapidez, desacelerando la bomba, hasta que esta se detiene. Unos instantes mas tarde, el agua en el tubo de descarga pierde velocidad y se detiene, se invierte y retorna a la cámara de aire. Esta entra por un orificio de restricción, disminuyendo el volumen de aire de la cámara y ocurriendo un aumento en la carga, superior a la carga de bombeo en la tubería de descarga.

Tanques de compensación de pulsaciones: este es uno de los dispositivos más confiables que se pueden utilizar en las estaciones de bombeo para reducir el golpe de ariete. No tiene piezas móviles que se puedan dañar. Después de la interrupción en la corriente, el agua en el tanque de compensación constituye una fuente de energía potencial, que reduce en forma efectiva, la rapidez en el cambio de circulación y el golpe de ariete en la tubería de descarga. Una de las desventajas del tanque de compensación es que su parte superior debe estar más arriba del gradiente hidráulico para evitar derrames, haciendo así el tanque muy alto y muy costoso.

En el libro Hidraulic Institute Standards (Bombas centrifugas, rotatorias y reciprocas), 12a, 1969. Podemos encontrar unas gráficas de fácil manejo de donde se pueden calcular las fluctuaciones en la tubería ocasionadas por el arranque o paro súbito de una bomba.

Trinquetes no reversibles: este aparato de uso solo en plantas de bombeo pequeñas, consiste de un trinquete (cuña) no reversible en el eje de la bomba y del motor, que evita la rotación inversa de la bomba. Este aparato es eficaz para controlar el golpe de ariete al ocurrir la interrupción de la corriente, debido a la gran circulación inversa que puede pasar por el impulsor que esta estacionario. Aunque ha sido útil en bombas pequeñas, su uso en bombas medianas y grandes ha sido decepcionante, debido a que el choque en el sistema de eje de motor y bomba por el paro repentino del eje, ocasiono graves problemas mecánicos.

A continuación se mostraran algunas gráficas que ofrecen un método conveniente para obtener las transitorias hidráulicas en la bomba y en el punto medio del tubo de descarga, cuando no hay válvulas de control en la bomba. Aunque las gráficas, en

teoría, son aplicables a un grupo particular de bombas de flujo radial, también son útiles para calcular los efectos del golpe de ariete en cualquier tubería de descarga equipadas con bombas de flujo radial. Las gráficas están basadas en dos parámetros

independientes: , la constante

de la tubería y una constante que incluye el efecto de la inercia de la bomba del motor y el tiempo de recorrido de la onda de golpe de ariete en la tubería de descarga.

     

BIBLIOGRAFIA http://saint-gobain-canalizacao.com.br/manual/diamet.asp?lng=esp#ar CALVIN Victor. Tratado de la HIdraulica aplicada. http://www.jjcoopsa.com.mx/reglamweb/ihcas/norteccom2I223.htm http://escuelas.fi.uba.ar/iis/Altura_Manometrica.pdf http://www.scribd.com/doc/12447709/Bombeo-Hidraulico