31 mayo 2012

Tutorial para diseñar sistemas con bombas centrífugas (9ª PARTE)


Ver 7ª PARTE

Curva de rendimiento o característica de la bomba

La curva característica de una bomba muestra la relación entre la presión de descarga y el caudal. Pero no es una forma práctica para describir el rendimiento porque tendríamos que conocer la presión de succión usada para generar la curva.

Cómo seleccionar una bomba centrífuga

Es improbable que una bomba centrífuga satisfaga los requerimientos de caudal. El caudal que podemos obtener depende de características físicas del sistema tales como la fricción que depende del edificio y la localización.

El fabricante de la bomba no tiene forma de conocer qué restricciones se encontrará. Es por ello que comprar una bomba  centrífuga es más complicado que comprar una bomba de desplazamiento positivo que nos proporcionará un caudal independientemente del lugar donde se instale.

Los principales factores que afectan el caudal de una bomba centrífuga son:
  • Fricción, que depende de la longitud de la tubería y el diámetro.
  • Altura estática, que depende de la diferencia del extremo de la tubería de descarga respecto a la altura de la superficie del fluido del tanque de succión.
  • También depende de la diferencia del extremo de la tubería respecto a la altura de descarga contra la altura de la superficie del fluido del tanque de succión.

Los pasos para seleccionar una bomba centrífuga son:

  • Determinar el caudal.
  • Para dimensionar y seleccionar una bomba centrífuga primero debemos determinar el caudal. En muchos casos se va a requerir 0,6 l/s. En un establecimiento industrial, el caudal dependerá del nivel de producción de la planta. La selección del caudal correcto puede ser tan simple como determinar que 6,3 l/s para rellenar un tanque es en una cantidad razonable de tiempo.

Determinación de la head estática

Esto es un asunto de tomar medidas de altura entre la superficie del fluido del tanque de succión y la altura de la tubería de descarga o la elevación de la superficie del fluido del tanque de descarga.

Determinación de la altura  de fricción

La altura de fricción depende del caudal, el tamaño de la tubería y la longitud.

La altura total es la suma de la altura estática (puede ser positiva o negativa) y la altura de fricción.

Selección de la bomba

Para seleccionar una bomba nos basaremos en el catálogo del fabricante usando la altura y caudal así como la conveniencia a la aplicación.

Ejemplo del cálculo de la altura total

Ejemplo 1. Dimensionado de una bomba para una aplicación doméstica

La experiencia dice que para llenar una bañera en una cantidad de tiempo razonable, se requiere un caudal de 10 gpm. De acuerdo con la tabla de dimensionado de tuberías, el tamaño del tubo de cobre estará entre ½” y ¾”. Elegimos ¾” y diseñamos un sistema en el que haya un distribuidor principal de cobre de ¾”. El tubo subirá a un segundo nivel donde se localiza el baño. En la succión, usaremos un diámetro de tubería de 1”, y la tubería de succión tendrá 30 ft de longitud.

Pérdida de fricción en el lado de succión de la bomba

Si calculamos o usamos las tablas las pérdidas de fricción para una tubería de 1” serían de 0,068 ft por cada ft de tubería. En este caso, la distancia es de 30 ft. La pérdida por fricción sería de 30 x 0,068 = 2,4 ft. Hay algunas pérdidas por fricción en los accesorios. Podemos estimar de forma conservadora en un 30 % las pérdidas de altura de fricción de la tubería. La pérdida de fricción de la tubería sería = 0,3 x 2,4 = 0,7. Si hay una válvula de control en la línea de succión la pérdida de fricción de la válvula de control tendría también que ser añadida a la pérdida de fricción. Un valor típico de pérdida de fricción para una válvula de control es de 5 ft. La pérdida de fricción total para el lado de succión es entonces 2,4 + 0,7 = 3,1 ft.

Podemos encontrar las pérdidas de fricción para una tubería de 1” a 10 gpm en el Cameron Hydraulic Data Book del que la siguiente figura es un extracto.



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