13 diciembre 2009

Cómo seleccionar bombas centrífugas eficientes para alimentación de calderas

Hablamos en este artículo de eficiencia energética en bombas centrífugas. Las bombas centrífugas pueden tener una eficiencia de hasta el 90 %, pero para alcanzar esto el caudal puede ser del orden de 10.000 GPM (galones por minuto) y velocidad específica de alrededor de 2500. Obviamente, las bombas de las calderas tienen una capacidad muy inferior. La cuestión que vamos a ver es como seleccionar y optimizar una bomba eficiente para alimentación de calderas. La velocidad específica es un número adimensional. En términos prácticos esto quiere decir que las bombas con la misma velocidad específica tienen el mismo ratio de diámetro de paletas, con grandes diámetros y poca anchura la velocidad específica es baja, y con pequeños diámetros y paletas anchas las velocidades específicas son mayores. Las bombas de alimentación de la caldera tienden a tener velocidades específicas que son demasiado bajas, pero usando motores de 3.500 rpm en vez de motores de 1.750 rpm se dobla la velocidad específica. Incluso si se acepta un porcentaje de eficiencia menor y se considera que las bombas de 3.500 rpm generalmente requieren un poco más de NOSH (net positive suction head), es obvio que muchas bombas de 1750 rpm son ineficientes. Incluso las bombas de 3500 rpm de alta velocidad son ineficientes. La solución más práctica a esto es considerar una bomba de 3.500 rpm en dos etapas (o dos bombas de una etapa en serie). Esto eleva la velocidad específica por un factor de 1,66 ya que las etapas individuales (o bombas) están a la mitad de la presión total. Yendo a dos etapas se considerarían velocidades específicas menores a 700 o 800 rpm. Las bombas de turbinas regenerativas o multi-etapas se considerarán para las velocidades específicas más bajas. Las bombas de turbinas regenerativas de 1750 rpm se prefieren a las de 3500 rpm porque ambas están más sujetas a desgaste que las bombas centrifugas, y las turbinas de 1750 rpm son un poco más duraderas. Mientras que las bombas centrífugas de 1750 rpm son eficientes para presiones bajas y bombas de circulación de capacidad alta, no son generalmente ideales para aplicaciones de alimentación de la caldera (presión manométrica mayor, capacidad más baja).


El mejor modo de dimensionar una bomba es mirar los requerimientos del sistema.


Veamos un ejemplo:

La capacidad de una bomba de condensado, bombeando al receptor de agua de alimentación de una caldera de un edificio. En primer lugar hay que determinar la radiación directa equivalente descargando a la bomba de condensado. La bomba debe impulsar tanto como (más un margen de seguridad) el caudal máximo de las cargas que descargan a la bomba de condensado. La presión de descarga sería la distancia vertical entre los niveles del receptor más fricción de la tubería, más un margen de seguridad. Si la presión y capacidad de una bomba de reemplazamiento propuesta no puede determinarse de mejor forma, la presión puede determinarse con bastante exactitud a partir del diámetro del impulsor y las RPM. La puede determinarse con menos exactitud a partir del diámetro, RPM, HP y factor de servicio. La presión de descarga es proporcional al cuadrado del diámetro o RPM. Sin embargo, la presión al punto de menor eficiencia es siempre más baja que la presión de cierre, alrededor del 75-83 % de la presión de cierre. Para seleccionar las bombas más eficientes, deben consultarse diagramas del fabricante que muestren los puntos de mejor eficiencia para varios diámetros y a un valor de RPM. Una bomba de muy baja capacidad operará cerca de la presión de cierre de una bomba.
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