Mejorando el rendimiento en el diseño de bombas

Hasta hace unas pocas décadas los desarrolladores de bombas utilizaban métodos de cálculo y dibujos simples. La mayor parte del tiempo se empleaba realizando dibujos CAD 2D, limitando la cantidad de iteraciones al mínimo. Sin embargo, los avances en la tecnología de la información en CAE, CAD y simulación se han desarrollado significativamente. Numerosos cambios en la tecnología han permitido una automatización de las herramientas de diseño. El progreso con computadores más rápidos, herramientas de dinámica de fluidos computacional (CFD), análisis estructural, estándares y bases de datos, libera incluso más tiempo para la optimización del rendimiento de la bomba con respecto a eficiencia y fiabilidad.

En aplicaciones con requerimientos exigentes la industria demanda un nivel garantizado de calidad en el producto y fiabilidad de rendimiento. Los estándar económicos y sociales de hoy también demandan que los diseños modernos de bombas se produzcan con un en foque de seguridad, fiabilidad, optimización de energía, uso de materiales y sostenibilidad ambiental. Los líderes en tecnología de diseño de bombas se esfuerzan en la memoria continua de sus productos con vista hacia el diseño de optimización para cualquier aplicación dada. Las mejoras en la cobertura del rango de rendimiento son el punto de comienzo. Además de un mayor rendimiento hidráulico en un rango de productos existente ciertamente incrementa la posibilidad de encontrar una selección de rendimiento en, o cerca del punto de mejor eficiencia de la bomba.

La creación de diseños hidráulicos compactos tiene un efecto significativo en el tamaño de la carcasa de la bomba., lo cual permite una reducción en el uso total de materiales mientras todavía se asegura la integridad de los límites de presión y se cumplen los requerimientos de los códigos de diseño de los recipientes a presión. Combinando esto con una reducción en los tamaños de la tobera de descarga y succión puede permitir al diseñador de tuberías usar tuberías de conexión, válvulas y soportes de tuberías más pequeños. El resultado total es la mejora continua del rendimiento del producto, con uso optimizado de materiales tanto por el fabricante de la bomba como por el diseñador de planta.

Herramientas modernas para mejorar el producto

El impulsor es el corazón de una bomba ya que es responsable tanto de la eficiencia hidráulica como de la altura proporcionada por la bomba. Adicionalmente, un impulsor de succión tiene que alcanzar un NPSH (altura neta positiva de aspiración) requerida. Sulzer Pumps desarrolló su propio programa de diseño del impulsor multifuncional completamente paramétrico, y ha validado su fiabilidad durante décadas. Más de 80 parámetros definen el contorno meridional, forma de los álabes y espesor, asegurando una alta flexibilidad de la geometría del impulsor. Cuando se diseña un impulsor de succión, el desarrollador se enfrenta a objetivos opuestos, tales como maximizar la eficiencia hidráulica mientras se minimizan los valores de NPSH. Esto produce diferentes soluciones de geometría que todas están comprometidas de la misma forma. Para un proyecto dado, se dan las principales dimensiones del impulsor (ej. eje, ojo del impulsor y diámetro exterior), además de la longitud del impulsor), permitiendo libertad para un ajuste fino de un contorno meridional y forma de la hoja. Este rendimiento y capacidades de succión de estos diseños son usualmente evaluados por CFD para un amplio rango de puntos de operación.

Este proceso automatizado – consistente en un diseño del impulsor, simulación y análisis de resultados – se implementa en un ambiente de optimización para optimizar el diseño del impulsor.

Bibliografía:

Enhancing pump design. Hidrocarbon Processing December 2011