Aplicativo 70.- Bombas centrifugas

EVALUACION y/o SELECCION DE BOMBA PARA RIEGO POR ASPERSION O GOTEO
Enrique Cruzado, Jose Murgaz

SELECCIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

DEFINICIÓN

Un equipo de bombeo es un transformador de energía. Recibe energía mecánica y la convierte en energía que un fluido adquiere en forma de presión, de posición o de velocidad.

Así, existen bombas que se utilizan para cambiar la posición de un cierto fluido. Un ejemplo lo constituye una bomba de pozo profundo, que adiciona energía para que el agua del subsuelo salga a la superficie.

Un ejemplo  de bombas que adicionan energía de presión sería un acueducto, en donde las alturas, así como los diámetros de tubería y velocidades fuesen iguales, en  tanto que la presión es aumentada para vencer las pérdidas de fricción que se tuviesen en la conducción.

En la mayoría de las aplicaciones de energía conferida por una bomba es una mezcla de las tres, (posición, presión y velocidad), las cuales se comportan con los principios de la mecánica de fluidos.

BOMBAS CENTRÍFUGAS

Una bomba centrífuga consiste en un rodete que produce una carga de presión por la rotación del mismo dentro de una cubierta. Las diferentes clases de bombas se definen de acuerdo con el diseño del rodete, el que puede ser para flujo radial o axial.

1.     Tipo Radial

Este rodete envía por una fuerza centrífuga, el flujo del fluido en dirección radial hacia la periferia de aquel. La carga de velocidad es convertida a carga de presión en la descarga de la bomba. Por lo general, los alabes (aletas) de estos rodetes están curvados hacia atrás. El rodete radial ha sido el tipo más comúnmente usado.

2.       Flujo axial o tipo hélice

Casi toda la carga producida por este rodete es debida a la acción de empuje de las aletas. El fluido entra y sale del rodete en dirección axial o casi axial.

3.    Flujo mixto

La carga se desarrolla con un rodete delgado, en parte por fuerza centrífuga y en parte por el empuje de las aletas.

Esto se consigue construyendo aletas de curva doble o en forma de hélice, de tal forma que la descarga es una combinación de flujo axial y radial.

Los cambios de las características de los rodetes tipo radial con respecto a los de tipo axial son, respectivamente, de carga grande y flujo moderado a flujo extremadamente grande y carga baja.

VENTAJAS DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS
 

Ø  Su construcción es simple, su precio es bajo.

Ø  El fluido es entregado a presión uniforme, sin variaciones bruscas ni pulsaciones. Son muy  versátiles, con capacidades desde 5gpm con presión diferencial de 2 a 5 lb/pulg2 con presión  diferencial de 2 a 5 lb/pulg2 hasta bombas múltiples con 3000gpm y 3000 lb/pulg2.

Ø  La línea de descarga puede interrumpirse, o reducirse completamente, sin dañar la bomba.

Ø  Puede utilizarse con líquidos que contienen grandes cantidades de sólidos en suspensión, volátiles y fluidos hasta de 850°F.

Ø  Sin tolerancias muy ajustadas.

Ø  Poco espacio ocupado.

Ø  Económicas y fáciles de mantener.

Ø  No alcanzan presiones excesivas aún con la válvula de descarga cerrada.

Ø  Máxima profundidad de succión es 15 pulgadas.

Ø  Flujo suave no pulsante.

Ø   Impulsor y eje son las únicas partes en movimiento.

Ø   No tiene válvulas ni elementos reciprocantes.

Ø  Operación a alta velocidad para correa motriz.

Se adaptan a servicios comunes, suministro de agua, hidrocarburos, disposición de agua de desechos, cargue y descargue de carro tanques, transferencia de productos en oleoductos.

 
 

SELECCION.-

La selección del tipo de bomba a utilizar en una instalación  de riego tecnificado,  puede ser realizada a partir del caudal  (Q)  del sistema de riego  y la perdida de carga total requerido para el correcto funcionamiento  (Hm).  Una vez seleccionado  el tipo de bomba,   la etapa  siguiente  es la selección del modelo  de serie de la bomba, que tiene por base la consulta a catálogos de los fabricantes.  Este procedimiento     envuelve   las etapas  de preselección  y  la selección  definitiva.  Para la fase de preselección  los fabricantes  muestran los modelos  de bombas  hidráulicas,   para determinadas  velocidades de rotación (RPM). Esta data  es presentada de diferentes formas,  tales como tablas  que  informan sobre  la potencia  en función  del caudal  (Q) y la altura  manométrica   (Hm) para un determinado modelo de bomba y para una rotación dada; también  son presentados  en gráficos de cobertura  hidráulica,  en forma  de cuadrículas o de cuadrícula única, que informan el campo de aplicación  de los modelos  de las bombas para una determinada   rotación  de trabajo.

Se observa  que  los gráficos  de selección rápida  o preselección    son hechos  para diferentes  valores  de rotación de motores eléctricos comerciales. 

Seleccionado el modelo de bomba,  la siguiente  etapa  es la selección definitiva, para lo cual

la consulta debe realizarse   sobre  los  gráficos   de  las  curvas características   de la bomba  preseleccionada, con el objetivo  de determinar,   para el par de valores   ( Q )  x ( Hm )   deseado,   cual  es  el rendimiento   de  la  bomba  (Rb),  la  potencia necesaria   en  el eje  de  la bomba   (Pb)  y  el NPSHr, la  rotación de trabajo (RPM), el diámetro del rotor, el diámetro  de salida y de entrada de la  bomba,  siendo  que  algunos   informan   la potencia necesaria del motor eléctrico (Pm) para el accionamiento  de la bomba.

Los parámetros que caracterizan el funcionamiento de la instalación de una bomba son  el  caudal  del  sistema  (Q),   la  altura manométrica total (Hm) y el NPSH

Cuando la bomba está por encima de la fuente de suministro de líquido a bombear y predomina una cabeza de succión a levantar (por debajo de la horizontal)

TDH = hs + hd + hf

Sin embargo, si la fuente de suministro está por encima de la bomba y el líquido fluye hacia la bomba por gravedad predomina la condición de una cabeza estática de succión:

TDH = hd – hs + hf

donde:

·        hs = Cabeza estática a levantar en la succión. La distancia vertical en pies desde el nivel libre de la fuente, hasta el eje central horizontal de la bomba.

·        hd = Cabeza estática de descarga:  distancia vertical en pies desde el eje central horizontal hasta la descarga libre.  En caso de descargar a un equipo presionado determinar la cabeza equivalente.

·        hf = La cabeza en pies de líquido necesaria para vencer la resistencia de la fricción de tuberías y conexiones en ambos lados, succión y descarga.

Para determinar la cabeza total dinámica de un sistema de bombeo, tanto la cabeza de fricción como la estática debe ser calculada para condiciones de operación máximas o extremas.  Es decir, la cabeza estática será la máxima a esperar a que ocurra y la cabeza por fricción determinada para la capacidad máxima de flujo.

Comparar curvas de bombas de modelos disponibles

El punto de corte de la curva de cabeza del sistema con la curva de cabeza-capacidad de la bomba es llamado el punto de operación de la bomba. Esta será la tasa de flujo que la bomba entregará al menos que unas características del sistema sean cambiadas, por ejemplo restringiendo la válvula de salida.
 

En la Figura se ven sobre las curvas correspondientes a una bomba, la situación del punto de trabajo, considerando cinco casos diferentes que se comentan a continuación:

1. CASO A: Se encuentra en el punto de máximo rendimiento, pero correspondiendo a la línea del impulsor de máximo diámetro, por lo que las características de la bomba no podrán aumentarse de exigirlo así una modificaci6n del sistema.

2. CASO B: EL punto de trabajo se encuentra sobre la curva de diámetro mínimo de impulsor, indica un claro sobredimensionamiento de la bomba, y por lo tanto, representa así un encarecimiento.

3. CASO C: Aquí está situado en un diámetro intermedio, pero el rendimiento es muy bajo y por lo tanto, el consumo elevado; la bomba está sobredimensionada.
4. CASOS D Y E: Ambos serían teóricamente correctos, pero mientras el D al aumentar el diámetro del impulsor mejoraría el rendimiento, en el E disminuiría.

Por lo tanto el D seria el óptimo entre los diferentes casos considerados.

Resumiendo, el punto de trabajo debe corresponder a un diámetro de impulsor no superior al 90% del máximo y situado en la par­te izquierda del rendimiento máximo.

 

 

 

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