08 mayo 2011

Cómo seleccionar la bomba centrífuga correcta para cada aplicación (3ª PARTE)




Hay decisiones adicionales que tienen que ser tomadas sobre el tipo de bomba que el suministrador recomendará:

  • ¿Se suministrará una bomba con un sello o embalaje mecánico? Si la caja de relleno está a una presión negativa (vacío) puede ser necesario un sello para prevenir la entrada de aire.
  • ¿Se especificará una caja de relleno con envolvente de forma que la temperatura del fluido sellado pueda regularse? ¿Cómo está previsto controlar la temperatura de la caja de relleno? ¿Se está usando agua, vapor o quizás una combinación de ambos? El calentamietno eléctrico es a veces una opción.
  • ¿Cómo el impulsor abierto o semiabierto se ajustará a la placa posterior o envolvente de la voluta? ¿Puede la carga que se enfrenta al sello mecánico ajustarse al mismo tiempo? Si no es así, la vida del sello se acortará.
  • Si la bomba se suministra con un impulsor cerrado tendría algunos medios de conocer cuando las anillas de desgaste tienen que ser reemplazadas. Si el espaciamietno de la anilla de desgaste es demasiado grande la eficiencia de las bombas bajará causando problemas de calor y vibraciones.
  • ¿Qué tipo de acoplamiento se seleccionará para conectar la bomba a su accionamiento? Los acoplamientos pueden compensarse por crecimiento axial del eje y tranmisión del par al impulsor. Las uniones universales son especialmente malas porque tienen que desalinearse y lubricarse.
  • Puede decidirse funcionar dos bombas en operaciones en paralelo si necesita una capacidad real, o dos bombas en operación serie si necesita una elevada altura. Las bombas que funcionan en paralelo o serie requieren que están funcionando a la misma velocidad. Esto puede ser un problema para algunos motores de inducción.
  • Un diseño de bomba en línea puede solventar muchos problemas de crecimiento térmico y tensioens de tuberías.
  • El suministrador de la bomba debe asegurar que la bomba no esté operando a una velocidad crítica o pasando a través de una velocidad crítica al arranque.
  • Todos deseamos bombas con baja altura de succión positiva neta requerida para prevenir problemas de cavitación pero a veces no es práctico. El fabricante tiene la opción de instalar un inductor o alterar el diseño de la bomba a una altura de succión positiva neta más baja que la requerida.
  • La diferencia entre velocidad específica y velocidad específcica de succión puede ser confusa pero debe conocerse la diferencia.
  • La velocidad del eje es una decisión importante. La velocidad afecta al desgaste de los componentes de la bomba, y al tamaño de la bomba. Las bombas de alta velocidad cuestan inicialmente menos, pero los costes de mantenimiento pueden ser muy altos, especialmente en aplicaciones críticas como el bombeo de lodos.
  • El ratio del diámetro del eje y su longitud se llama número L3/D4 del eje. Este ratio tendrá un efecto maor en la ventana de operación de la bomba y su coste inicial. Cuando más bajo es el número mejor, pero cualquiera por debajo de 60 (2 en el sistema métrico) es aceptable cuando estamos usando sellos mecánicos. Un L3/D4 bajo puede ser costoso en un diseño de bomba esándar debido a que dicata un eje de diámetro grande que usualmente sólo se encuentra en las bombas para trabajos pesados. Un eje corto con un diámetro exterior más pequeño cumpliría el mismo propósito, pero entonces la bomba no se adaptaría al estándar ANSI o ISO. Cuando a menudo nos enfrentamos a problemas L3/D4 cuando especificamos bombas, o el suministrador de la bomba vende a bajo coste, suelen usarse manguitos resistentes a la corrosión, montados en el eje en vez de un eje sólido más caro resistente a la corrosión.
También hay múltiples decisiones que deben ser consideradas en la selección del impulsor y no todos los suministradores de bombas están cualificados para propocionarlas:

  • La forma del impulsor o el número de velocidad específica dictará la forma de la curva de la bomba, el NPSH requerido y la influencia de la eficiencia en la bomba.
  • ¿Se há revisado la configuración del impulsor en los últimos años? El diseño del impulsor está mejorando con algunos de los programas de computación más nuevos que están disponibles para el ingeniero de diseño.
  • La velocidad específica de succión del impulsor a menudo se predice cuando se tiene experiencia en problemas de cavitación.
  • El material del impulsor debe elegirse tanto por compatibilidad química como por resistencia al desgaste. Puede considerarse un metal doble porque la mayoría de los materiales resistentes a la corrosión son demasiado blandos para la demanda del impulsor de una bomba.
  • Los impulsores de una bomba de vórtice son grandes para los materiales sólidos y fibrosos pero son un 50 % menos eficientes que los diseños convencionales.
  • Los impulsores fabricados con tecnología investment cast (moldeo de precisión basado en matrices de cera. Se llama también fundición a la cera perdida) son usualmente superiores a las versiones de fundición de arena porque pueden hacerse curvas de compuestos más complejos con la tecnología investment cast. La curva del compuesto permite al impulsor bombear fluidos abrasivos con menos desgaste en aspas.
  • Si estamos bombeando fluidos con gravedad específica baja con un impulsor abierto, puede ser necesario un metal anti-chispas para prevenir un incendio u explosión. Será mejor elegir un diseño de impulsor cerrado con anillas de desgaste suave en estas aplicaciones.
  • Las leyes de afinidad preciden el efecto de cambiar la velocidad o diámetro del impulsor. Debemos ser familiares con estas leyes para bombas de desplazamiento positivo y centrífugas.
Otra consideración de diseño es seleccionar el tamaño del motor eléctrico correcto, o algún tipo de accionamiento para la bomba. La decisión se dictará por la gravedad específica del líquido que se está bombeando, además de la gravedad de cualquier limpiador o disolvente que puede fluir a través de las tuberías. La selección estará influida según hasta que punto nos alejemos del punto de mejor eficiencia en el lado de la capacidad de la bomba. Si este número está estimado hacia abajo hay riesgo de quemar los motores eléctricos.
  • ¿Cómo varía la capacidad de la bomba? Podemos estar usando una válvula abierta o cerrada o quizás usemos un variador de velocidad variable, o quizás usemos un motor diesel o gasolina.
  • ¿La válvula de regulación se abre y cierra automáticamente como la válvula de alimentación de una caldera, o se opera manualmente? El motor de velocidad variablee puedes ser una alternativa si la mayor parte de la altura del sistema es fricción en vez de altura estática o de presión.
  • La viscosidad de los fluidos son otra consideración que deberá afectarse a los requerimientos de altura, capacidad, eficiencia y potencai de la bomba. Debemos conocer cómo la viscosidadz del sistema de bombeo afecta al rendimiento de la bomba. Si trabajamos con fluidos viscosos pueden hacerse algunas correcciones  de viscosidad sobre la curva de la bomba.
  • Una vez que hemos realizado todo el análisis eligiremmos la mejor tecnología de la bomba.
  • En esa etapa seremos capaces de leer la curva de la bomba. Para hacer eso debemos comprender:
    • Eficiencia.
    • Punto de mejor eficiencia.
    • Altura de cierre.
    • Cómo convertir la presión a altura de forma que podamos referenciar las lecturas de medición de la bomba a la curva de la bomba.
    • Potencia de frenado.
    • Potencia de agua.
    • Capacidad.
    • Altura de succión positiva neta requerida (NPSHR).
    • Cómo calcular la altura de succión positiva neta.
Si todas las decisiones indicadas en los apartados anteriores se hacen correctamente la operación caerá dentro de la ventana de operación de la bomba a cualquiera de los datos del punto de mejor eficiencia. Adicionalmente, el motor no se sobrecalentará y la bomba no cavitará.

Bibliografía: Centrifugal pump selection. Mcnallyingstitute.