04 abril 2011

Cómo seleccionar la bomba centrífuga correcta para cada aplicación (1ª PARTE)


La selección de la bomba correcta para cada aplicación debe comenzar decidiendo las condiciones de operación que la bomba debe cumplir, y luego buscar entre los suministradores de bombas cuales están cerca de satisfacer la demanda. Pese a que las bombas son equipos comunes no se ha desarrollado una teoría que permita completar el diseño hidrodinámico de una bomba centrífuga, así que la información más útil que podemos usar.

Para definir claramente la capacidad y presión necesitamos que nuestros sistemas estén construidos con un tipo de gráfico llamado curva del sistema. Esta curva del sistema la proporciona el suministrador de la bomba e intentará acomplarla con una curva de bomba que satisfaga estas necesidades tanto como sea posible.
Para comenzar la construcción de la curva asumiremos que deseamos bombear un fluido de un punto "A" a un punto "A" a un punto "B". Para trabajar con eficiencia debemos tomar varias deciciones:
  • Decidir la capacidad que necesitamos. Esto significa galones por minuto o metros cúbicos por hora.  Debemos también considerar si esta capacidad cambiará con la operación del proceso. Una bomba es un ejemplo de una aplicación que necesita una presión constante con capacidades variables parfa cumplir una demanda de vapor cambiante. La demanda de agua de la caldera es regulada abriendo o cerrando una válvula de control en el lado de descarga de la bomba con una línea de re-circulación retornando a una parte innecesaria, o al lado de succión de la bomba. Recordemos que si cambiamos la capacidad de una bomba centrífuga cambiará también la presión. Una bomba de desplazamiento positivo es diferente. Se obtiene una capacidad constante independientemente de la presión.
Bomba de desplazamiento positivo
  • Para otras aplicaciones de bombeo, deberemos calcular cuánta presión necesitamos para transmitir diferentes capacidades a la localización donde se necesite. Necesitaremos bastante presión para:
    • Alcanzar la máxima altura estática que el fluido tendrá que alcanzar.
    • Además de la altura estática puede ser necesario superar la presión del recipiente donde se está descargando, es la llamada altura de presión.
    • Superar la resistencia a la fricción en las tuberías, accesorios y válvulas o hardware que puede estar en el sistema. Como ejemplo: las boquillas de alta presión pueden ser difíciles, especialmente si se obstruye. Esta resistencia se llama altura de fricción.
  • ¿Se necesita algún material para los componentes de las bombas?
    • El fabricante de la bomba intentará elegir los componentes metálicos de las bombas que son químicamente compatibles con lo que se está bombeando a través de las tuberías. Si la temperatura del bombeo cambia también pueden cambiar las tasas de corrosión. Los materiales elegidos afectarán seriamente el inventario de repuestos.
    • Si el producto que se está bombeando es explosivo, o con peligro de incendio, se seleccionarán materiales que no produzcan chispas para los componentes de las bombas. Estas decisiones no dependen de los fabricantes de la bomba, sino que tienen que ser determinadas por los ingenieros de planta.
    • Los productos radiactivos o peligrosos dictarán materiales especiales.
    • Los materiales alimenticios requieren materiales en la bomba y sellado de alta densidad que sean de fácil limpieza y esterilización.
    • Si hay sólidos abrasivos en el bombeo, se necesitarán materiales con buenas capacidades de desgaste. Las superficies duras y los materiales químicos son a menudo incompatibles. Puede haber algún tipo de revestimiento en las partes húmedas de la bomba o seleccionar materiales dobles más caro.
  • Ocasionalmente encontraremos aplicaciones donde el metal no sea comparable o práctico. Hay muchos materiales monómeros y polímeros, pero sus costes son generalmente más altos que los de las piezas metálicas comparables. Debemos estar seguros que si usamos un sello mecánico en una bomba no metálica, el sello no puede tener partes metálicas en contacto con el fluido.
Cálculos de presión

Para calcular una bomba centrífuga debemos fijarnos en la presión tanto en el lado de succión como de descarga. Para conseguir la altura total sustraeremos la altura de succión de la altura de descarga para aprender la altura que la bomba debe producir para satisfacer la aplicación. Es obvio en los cálculos, pero también debemos mencionar que, si la altura de succión es un número negativo, las alturas de succión y descarga se consideran en conjunto para calcular la altura total.

La altura total de una bomba raramente permanece estática. Hay numerosos factores que cambian la altura de la bomba mientras está operando.

Curva del sistema
Toda esta información se calcula de tuberías, válvulas, accesorios y gráficos de fricción. Estos datos se dibujan sobre una serie de coordenadas en la llamada curva del sistema. Ya que la bomba no está operando en un punto único tendremos que calcular el rango de diferentes capacidades y alturas a las que puede esperar se encuentre la bomba.

Hacer estos cálculos no es una ciencia exacta ya que la tubería raramente es nueva, los diámetros del interior de la tubería no son exactos, y los gráficos no pueden compensar corrosión y sólidos acumulados en tuberías, válvulas y paredes.

Pero las cosas no son nunca tan simples y aquí precisamente empezamos a encontrar los típicos problemas de eficiencia de los sistemas variables. Es precisamente en el BEST donde la mayoría de la gente comienza a añadir factores de seguridad para compensar el comportamiento no conocido de las variables de proceso. Estos factores de seguridad acaban originando en las bombas un consumo superior al que necesita la aplicación por lo que el cálculo detallado de bombas es mucho más importante de lo que normalmente se considera.

Los cálculos finales son dibujados en la curva del sistema que describe cómo la bomba tiene que satisfacer los requerimientos de la aplicación. Podemos aprender a hacer esto referenciando a la altura total calculada y haciendo la cuerva del sistema.
Palabras clave: Best efficiency point (BEP)
Continua 2ª PARTE
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