Bombas. Teoría, Diseño y Aplicaciones

219 Pages·2016·23.57 MB·Spanish

by  Manuel Viejo Zubicaray

Acerca de los autores:
Manuel Viejo Zubicaray es ingeniero mecánico electricista,
título que obtuvo, en 1959, en la Universidad Nacional
Autónoma de México. De 1962 a 1971 se dedicó a la ense
ñanza en la Facultad de Ingeniería de dicha universidad, así
como en la Universidad Iberoamericana, siendo prófesortitular
de varias asignaturas, incluyendo las de Máquinas hidráulicas
y Mecánica de fluidos. Últimamente, ocupó el cargo de jefe
de la carrera de Ingeniería mecánica y eléCtrica de la UNAM.
El ingeniero Viejo Zubicaray tiene también una basta
experiencia industrial, ya que durante más de 10 años fue
director de una de las fábricas de bombas más importantes
del país.
Es miembro de varias asociaciones de ingenieros, tanto
nacionales como internacionales, y ha publicado trabajos
científicos en revistas 'mexicanas y extranjeras. Algunos de
los capítulos de este libro se publicaron como parte del texto
seleccionado por la Organización Panamericana de la Salud
(Publicación científica No. 145) para el curso intensivo de
bombas para agua potable que impartió el autor a solicitud
de dicha organización.
Javier Álvarez Fernández es ingeniero químico de la Fa
cultad de Ciencias Químicas de la Universidad Nacional
Autónoma de México. Cuenta con más de 35 años de expe
riencia en el campo de equipos de bombeo, su aplicación,
manufactura y transferencia de tecnología.
Actualmente es vicepresidente de ventas internacionales
de Ruhrpumpen, fabricante de bombas de proceso pesado
Código API contra incendio, listadas por UL y aprobadas por
FM, así como bombas ANSI para la industria química.
I N
y
TEORIA, DISENO APLICACIONES
TERCERA EDICiÓN
ING. MANUEL VIEJO ZUBICARAY
• Premio Nacional de Ingeniería Mecánica y Eléctrica.
• Profesor titular de las Cátedras de Turbo-maquinaria, Máquinas Hidráuli
cas, Ingeniería Industrial y Mecánica de Fluidos en la Universidad Nacional
Autónoma de México y en la Universidad Iberoamericana.
• Exjefe del Departamento de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Facultad
de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México.
• Director de la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, UNAM.
• Director Adjunto de la Rectoría de la Universidad Panamericana.
• Director de las fábricas de turbinas y bombas más importantes de México.
• Subdirector de Planeación y Evaluación de Petróleos Mexicanos.
ING. JAVIER ÁLVAREZ FERNÁNDEZ
• Ingeniero químico egresado de la Universidad Nacional Autónoma de Mé
x~co.
• Ex presidente de la Asociación Mexicana de Fabricantes de Equipo de Bombeo.
• Vicepresidente de Ventas Internacionales de Ruhrpumpen, Inc., con sede en
Singapur.
~
NORIEGA
EDITORES
" "1
Viejo Zubicaray, Manuel
Bombas: Teoría, diseño y aplicaciones I Manuel Viejo Zubicaray; Javier
Álvarez Fernández, coaut. - 3a ed.
México: Lirnusa, 2003,.
240p. il. ; 21 cm,
ISBN: 968-18-6443-3
l. Bombas mecánicas
LC:TJ900 Dewey: 621.'6
LA PRESENTACiÓN Y DISPOSICiÓN EN CONJUNTO DE
BOMBAS. TEORiA,DISEÑO y APLICACIONES
SON PROPIEDAD DEL EDITOR. NINGUNA PARTE DE ESTAO BRA
PUEDE SERR EPRODUCIDA OT RANSMITIDA, MEDIANTEN INGÚN
SISTEMA OM ÉTODO, ELECTRÓNICO OM ECÁNICO (INCLUYENDO
EL FOTOCOPIADO, LA GRABACiÓN O CUALQUIER SISTEMA DE
_RECUPERACiÓN Y ALMACENAMIENTO DE INFORMACiÓN). SIN
CONSENTIMIENTO POR ESCRITO DEL EDITOR.
DERECHOS RESERVADOS:
© 2003, EDITORIAL LlMUSA, SA DE C.v.
GRUPO NORIEGA EDITORES
BALDE RAS 95, MÉXICO, D.F.
C.P. 06040
'ilfii (5) 8503-80-50
01 (800) 7-06-91-00
~ (5) 512-29-03
Jf
[email protected]
www.nonega.com.mx
CANIEM NÚM. 121
TERCERA EDICiÓN
HECHO EN MÉxICO
ISBN 968-18-6443-3
A la memoria de mis padres y de mi esposa, que me
inspiran desde el cielo.
A mis hijos.
A mi nieto.
A mis Instituciones de Educación Superior de México,
Latinoamérica y España, donde he tenido a mis maestros
y a mis alumnos y alumnas. Ellos constituyen la riqueza
de todo autor.
Prólogo
Esta nueva edición corregida pretende adecuarse a las necesidades del si
glo XXI. Aunque las teorías siguen siendo fundamentales y muchas de
ellas inalterables en el tiempo, el diseño se hace ahora con la ayuda de las
poderosas computadoras. Ello ha llevado a modificar varios capítulos.
Considerando que la alta eficiencia y la competitividad que conlleva
este siglo deben influir en los libros de texto y consulta, esta edición es
más compacta.
Sin embargo, se continuó con la idea original de presentar a los lecto
res de habla hispana del hoy pequeño mundo una obra integral dándole es
pecial énfasis a las aplicaciones, sobre todo en los campos de manejo de
fluidos en el campo de los energéticos.
Por ello se presentan nuevos materiales necesanos para bombas de
proceso pesado Código API y las normas UL y FM, así como bombas ANSI
para la industria Química.
Varios de los distinguidos maestros e ingenieros que nos ayudaron en
las primeras ediciones han fallecido, y a ellos nuestro recuerdo y agrade
cimiento.
Esta edición se refuerza con la participación de uno de los ingenieros
más experimentados, el Ing. Javier Álvarez, quien además de las ayudas
7
8 PRÓLOGO
originales de Worthington y Sulzer ha logrado ahora la de Ruhrpumpen; a
todos ellos nuestro agradecimiento.
Por último, lo más valioso son las experiencias y aportaciones de cua
rent~ generaciones de universidades, politécnicos, institutos tecnológicos,
etc., tanto de México como de Latinoamérica y España, que han estudia
do o enseñado con este libro que hoy Noriega Editores vuelve a poner a su
distinguida consideración.
MANUEL VIEJO ZUBICARAY
JAVIER ÁLVAREZ FER Á DEZ
Contenido
Prólogo 7
Capítulo 1 Clasificación de los equipos de bombeo 11
2 Especificaciones ydetalles de construcción 33
3 Teoría de la bomba centrífuga 53
4 Proyecto ytrazo del impulsor 65
5 Bombas de desplazamiento positivo 79
6 Nomenclatura yespecificaciones de las bombas reciprocantes 89
7 Características de operación de las bombas reciprocantes 101
8 Máquinas rotatorias 111
9 Operación ymantenimiento 119
10 Tuberías, válvulas yaccesorios en equipos de bombeo 131
11 Pruebas de bombas 149
12 Aplicaciones de las bombas 159
Apéndice A 197
Apéndice B 221
1
CAPITULO
Clasificación de los equipos
de bombeo
DEFINICION
Un equipo de bombeo es un transformador de energía. Recibe energía mecá
nica, que puede proceder de un motor eléctrico, térmico, etc., y la convierte en
energía que un fluido adquiere en forma de presión, de posición o de velocidad.
Así tendremos bombas que se utilizan para cambiar la posición de un cierto
fluido. Un ejemplo lo constituye una bomba de pozo profundo, que adiciona ener
gía para que el agua del subsuelo salga a la superficie.
Un ejemplo de bombas que adicionan energía de presión sería una bomba en un
oleoducto, en donde las cotas de altura, así como los diámetros de tuberías y con
secuentemente las velocidades fuesen iguales, en tanto que la presión es incremen
tada para poder vencer las pérdidas de fricción que se tuviesen en la conducción.
Existen bombas trabajando con presiones y alturas iguales que únicamente
adicionan energía de velocidad. Sin embargo, a este respecto, hay muchas confu
siones en los términos presión y velocidad, por la acepción que llevan implícita
de las expresiones fuerza tiempo. En la mayoría de las aplicaciones de energía
conferida por una bomba es una mezcla de las tres, las cuales se comportan de
acuerdo con las ecuaciones fundamentales de la Mecánica de Fluidos.
Lo inverso a lo que sucede en una bomba se tiene en una máquina llamada
comúnmente turbina, la cual transforma la energía de un fluido, en sus diferentes
componentes citadas, en energía mecánica.
Para una mayor claridad, buscando una analogía con las máquinas eléctricas, y
para el caso específico del agua, una bomba sería un generador hidráulico, en tanto
que una turbina sería un motor hidráulico.
Normalmente un generador hidráulico (bomba) es accionado por un motor eléc
trico, térmico, etc., mientras que un motor hidráulico (turbina) acciona un gene
rador eléctrico.
Tratándose de fluidos compresibles el generador suele llamarse compresor y el
motor puede ser una turbina de aire, gas o simplemente un motor térmico.
CLASIFICACION
Siendo tan variados los tipos de bombas que existen, es muy conveniente hacer
una adecuada clasificación. La que se considera más completa, y que se usará en
este libro, es la del "Hydraulic Institute", en su última edición. El mencionado
Instituto tiene como miembros a más de cincuenta compañías fabricantes de equi
pos de bombeo en el mundo entero y se ha preocup~do por mantener al día los
llamados "standards". A continuación se muestra esa clasificación.
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