En este articulo presentamos una sencilla metodología para la correcta
selección de una Bomba Centrifuga, Explicaremos los distintos factores
que intervienen en este proceso y su influencia en la decisión final ,
con estos sencillos datos evitaremos la adquisición de equipos no
compatibles con la aplicación requerida.
El primer factor a tomar en cuenta es el tipo de fluido que se va a
manejar, no es lo mismo instalar una Bomba para el suministro de agua que
una para transportar ácidos o sustancias corrosivas, los materiales
constructivos de la bomba varían según su
aplicación. Existen también algunas series para aplicaciones
especificas como las
empleadas en piscinas
o piletas y las de
pozos profundos.
Tipo de energía disponible. En el caso de que se vaya a
adquirir una bomba con su motor es necesario conocer el voltaje
disponible, para adquirir un equipo acorde con nuestra
instalación.
Punto de Trabajo, este corresponde a las condiciones en las que va a
operar la bomba, para ello debemos conocer detalladamente el diseño del
sistema de tuberías, así como las presiones y caudales
requeridos.
Calculo de una Bomba.
Vamos a tomar un ejemplo sencillo para explicar los
cálculos necesarios para seleccionar una bomba. En la figura se muestra
una aplicación en la que se desea bombear agua desde un deposito
subterráneo a un tanque ubicado a unos 50 metros de altura, se
requiere que el caudal de trabajo sean de unos 100GPM.
Del esquema mostrado se pueden obtener el diseño del sistema para un
diámetro de 2" en tuberías y accesorios:
Altura de descarga: 50 m
Altura de succión : -1m
Longitud de tubería: 66m
cantidad de codos: 3
Válvula tipo globo : 1
Válvula de pie: 1.
Definiremos el eje de referencia sobre el eje del impulsor.
El punto 1 corresponde a la altura de succión, y el
punto 2 el punto de descarga, S corresponde al área de
succión de la bomba y D el área de descarga. Como
B denotaremos a la bomba.
Condiciones en el Punto 1:
Z1 = -1m
P1 = Presión atmosférica
V1 depende del caudal
Condiciones en el Punto 2:
Z2= 50m
P2= Presión atmosférica.
V2 depende del caudal
Aplicando la ecuación de Bernoulli entre los puntos 1 y 2 , podemos calcular el H de
la Bomba como:
Sustituyendo los valores de H1 y H2
En este caso en especifico como en 1 y 2 la presión es la
atmosférica y no hay variación de diámetros en la tubería,
las presiones y velocidades son iguales en ambos puntos. por lo que
nuestra ecuación simplificada seria :
Esta ultima ecuación esta determinada por una altura Estática
representada por Z2-Z1 y una altura dinámica que corresponde a las
perdidas pro fricción en accesorios y tuberías entre los puntos 1
y 2 y cuyo valor es dependiente del caudal circulante.
Z2 y Z1 son valores conocidos , las perdidas total del sistema podemos
calcularlas a través del manual de Instituto hidráulico. Vamos a
emplear el método gráfico obteniendo una curva de HB en función del
caudal. Seleccionaremos un rando de caudal de unos 2,5
aproximadamente del caudal requerido para construir la curva, empleando el
manual encontramos las siguientes perdidas para los caudales
seleccionados.
El siguiente paso es calcular el total de perdidas en nuestros accesorios y
en la longitud total de la tubería. Para ello convertiremos las unidades de
pie a metro.
Ejemplo de calculo para 20GPM
en 100 pie de tubería tenemos 0,868ft en perdidas por fricción,
llevando estas perdidas a m tenemos:
la perdida por fricción en los 66 metros de tubería serian: 66(0.00263) =
0.174m
de igual manera multiplicamos la cantidad de codos, y válvulas por las
perdidas totales correspondiente a cada caudal. en la siguiente tabla se
muestran los valores obtenidos para cada caudal.
Obtenida la altura dinámica ( hf 1-2) procedemos a calcular HB,
correspondiente a cada caudal. En el caso de 20 GPM se obtiene:
HB = 50m - (-1m) + 0,33m = 51,33m
siguiendo el mismo procedimiento en la siguiente tabla se muestran los
distintos valores de HB
Una de las primeras impresiones de esta tabla es que el punto de trabajo
deseado es:
Q = 100GPM y h = 58m.c.a con este valor vamos a las gráficas de
los fabricantes y seleccionamos la serie mas acorde.
Con los valores de esta tabla construimos una gráfica de Hb en
función de Q , esta gráfica corresponde al Hbomba del
sistema.
Sobre esta gráfica obtenida podremos dibujar las curvas de distintos
modelos de bombas y saber si las mismas son capaces de cumplir con la
altura de elevación y el caudal que manejara cada una en nuestro
sistema.
Para el ejemplo vamos a tomar una Bomba IHM modelo 20A-7.5MW , es una bomba centrifuga de 7,5Hp 230 V a 3500RPM, diámetros de succión y descarga de 2" y un caudal medio de 140GPM y una altura máxima de 61 m. Aplicaciones: Elevación de agua en edificios, tanque bajo - tanque alto Equipos de presurización de redes
Transferencia de líquidos Sistemas de enfriamiento y recirculación de agua
Limpieza, lavado a presión y control de incendio. Riego por aspersión o goteo.
Fuentes de agua.
Graficamos la curva de esta bomba con un diámetro de impulsor de 180mm en nuestra gráfica y obtenemos lo siguiente:
En este punto podemos observar que el modelo 20A 7,5MW, es capaz de suministrar un valor muy cercano a los 100GPM deseados, si se requiere mayor exactitud, se pueden aplicar las leyes de semejanzas y calcular el diámetro del impulsor necesario o a través de un variador, lograr las RPM resequidas.
Como ultimo paso una vez pre seleccionada la bomba se verificarían los cálculos de cavitación, para con ello garantizar un funcionamiento optimo.
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