Altura de Succión Positiva Neta
La Altura de Succión Positiva
Neta - NPSH – puede expresarse como la
diferencia entre la altura de succión y la altura de vapor de líquidos y se
expresa como:
NPSH = hs – hv
O, combinando las ecuaciones
anteriores:
NPSH = ps / γ + vs2 / 2 g - pv / γ
La altura de succión positiva
neta disponible se suele denominar NPSHa. La NPSHa puede
ser determinada durante el diseño y construcción, o determinado
experimentalmente desde el sistema físico actual.
La NPSHa disponible
puede calcularse a partir de la ecuación de la energía. Para aplicaciones
comunes – donde la bomba eleva un fluido de un tanque abierto de un nivel a
otro, la energía o altura en la superficie del tanque es la misma que la
energía o altura antes que la altura del impulsor y puede expresarse como:
ho = hs + hl
Donde:
ho = Altura a la
superficie.
hs = Altura entes del
impulsor.
hl = Pérdida de altura
desde la superficie del impulsor – pérdida mayor y menor en la tubería de
succión.
En un tanque abierto la altura en
la superficie puede expresarse como:
hs = ps / γ + vs2 / 2 g + he
Donde:
He= Elevación desde la superficie a la bomba – positiva si la bomba
está por encima del tanque, negativa si la bomba está debajo del tanque.
h0 = p0 / γ = patm / γ
Para un tanque presurizado
cerrado debe usarse la presión estática en el interior del tanque.
La altura antes del impulsor
puede expresarse como:
hs = ps / γ + vs2 /
2 g + he
Donde:
he = Elevación desde
la superficie a la bomba – positive si la bomba está encima del tanque,
negativa si la bomba está debajo.
patm / γ = ps / γ + vs2 /
2 g + he + hl
La altura disponible antes del
impulsor puede expresarse como:
ps / γ + vs2 /
2 g = patm / γ - he - hl
o como la NPSHa:
NPSHa = patm / γ - he - hl - pv / γ
NPSHa disponible – la bomba está encima del tanque
Si la bomba se posiciona encima
del tanque, la elevación – he – es positiva y el PSHa decrece cuando la
elevación de la bomba se incrementa.
En algún nivel el NPSHa se reduce
a cero y el fluido comienza a evaporarse.
NPSHa disponible – la bomba está debajo del tanque
Si la bomba se posiciona debajo
del tanque, la elevación – he – es negativa y el NPSHa se incrementa cuando la
elevación de la bomba decrece (bajando la bomba).
Siempre es posible incrementar el
NPSHa bajando la bomba (siempre que la pérdida de altura mayor y menor debido a
una tubería más larga no se incremente más).
NPSH – NPSHr o NPSHR requeridos
El NPSHr, llamada altura de
succión neta requerida por la bomba en orden de prevenir cavitación para una
operación de la bomba.
La NPSHr requerida para una bomba
particular se determina experimentalmente por el fabricante de la bomba y es
parte de la documentación de la bomba.
El NPSHa disponible del sistema
siempre excederá el NPSHr requerido por la bomba para evitar la vaporización y
cavitación del ojo del impulsor. El NPSHa disponible será significativamente
más alto que el NPSHr requerido para evitar la
pérdida de altura en la tubería de succión y en la envolvente de la bomba, las
aceleraciones de velocidad local y presión decrecen, comenzando la ebullición
del fluido en la superficie del impulsor.
Nótese que la NPSHr requerida se
incrementa con la capacidad al cuadrado.
Las bombas con impulsores de
doble succión tienen un NPSHr inferior que las bombas con impulsores de succión
simple. Una bomba con un impulsor de doble succión se considera hidráulicamente
equilibrada pero es susceptible a un flujo desequilibrado a ambos lados con
trabajo de tubería inapropiado.
4.
Flujo laminar, flujo
turbulento y transitorio
El flujo laminar generalmente
ocurre cuando trabajamos con tuberías pequeñas y velocidad de caudal bajo.
El
flujo laminar puede entenderse como una serie de cilindros de líquidos en el
interior de una tubería, donde las partes interiores fluyen más rápido, y el
cilindro tocando la tubería no se mueve en absoluto.
En los vórtices de flujo
turbulento, el caudal es impredecible. El flujo turbulento ocurre generalmente
en caudales mayores y tuberías largas.
El esfuerzo cortante del flujo
turbulento es una función de la densidad.
El flujo transitorio es una
mezcla del laminar y turbulento, con turbulencias en el centro de la tubería, y
laminar cerca de los bordes.
El flujo laminar o turbulento
viene determinado por el número de Reynolds.
5.
Elevación de la
altura actual de una bomba o ventilador
Usando la ecuación de la energía
la elevación de altura a través de una bomba o ventilador puede expresarse
como:
Donde:
- ha = Elevación de altura actual
- p = Presión
- h = altura de elevación.
- γ = ρg = Peso específico.
- v = velocidad.
- g = aceleración de la gravedad
La altura actual puede expresarse
como:
heje = Trabajo del eje
en la bomba o ventilador.
hpérdida = Pérdida de
altura a través de la bomba o ventilador.
La pérdida de altura – hpérdida
– a través de una bomba o ventilador está relacionado con
- La fricción en el paso de las aspas es proporcional con el caudal volumétrico – q2.
- Separación de caudal.
- Flujo entre la carcasa y las aspas del impulsor.
- Otros tres efectos de caudal dimensional.
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