componentes, incluyendo las pérdidas por choque a la entrada del
impulsor, la fricción por el paso del fluido a través del espacio existente
entre las palas o álabes y las pérdidas de alturas al salir el fluido del
impulsor. El rendimiento de una bomba es bastante sensible a las
condiciones bajo las cuales esté operando. El rendimiento
de una
bomba viene dado por
T
Qh
freno)
(al
eje
el
en
potencia
fluido
al
da
suministra
potencia
donde
, Q y h se definen de forma habitual; T es el par ejercido por el
motor sobre el eje de la bomba y
el régimen de giro del eje en radianes
por segundos.
Características del Funcionamiento de las Bombas a Velocidad Constante:
El rendimiento de una bomba varía considerablemente
dependiendo de las condiciones bajo las cuales esté operando. Por tanto,
cuando se selecciona una bomba para una situación dada, es importante
que la persona encargada de realizar dicha selección tenga información
relativa el funcionamiento de las distintas bombas entre las que vaya a
realizarse la elección. El fabricante de bombas suele tener información de
este tipo, basada en ensayos de laboratorio, sobre su catálogo de bombas
estándar. Sin embargo, algunas veces las bombas de gran capacidad se
fabrican a medida. A menudo se fabrica y se ensaya un modelo de tal
bomba entes de realizar el diseño final del prototipo de la bomba. Aun
cuando algunas bombas centrífugas son accionadas por motores de
velocidad variable, la forma mas frecuente de operación de las bombas
es a velocidad constante.
La forma de los impulsores y de los álabes y su relación con la
envolvente de la bomba dan lugar a variaciones en la intensidad de las
pérdidas por choque, la fricción del fluido y la turbulencia. Dichos
parámetros varía con la altura y el caudal, siendo responsables de las
grandes modificaciones en las características de las bombas. La altura en
vacío es la que desarrolla la bomba cuando no hay flujo. En el caso de las
bombas centrífugas de flujo mixto, la altura en vacío es alrededor de un 10
por 100 mayor que la altura normal, que es la que corresponde al punto de
máximo rendimiento, mientras que en el caso de las bombas de flujo axial
la altura en vacío puede ser hasta tres veces la altura normal.
La elección de una bomba para condiciones determinadas
dependerá de la velocidad de giro del motor que la acciona. Si la curva
característica de una bomba para una velocidad de giro dada es
conocida, la relación entre la altura y el caudal para velocidades de giro
distintas puede deducirse a partir de ecuaciones.
Punto de Funcionamiento de una Bomba:
La manera en la que una bomba trabaja depende no sólo de las
características de funcionamiento de la bomba, sino también de las
características del sistema en el cual vaya a trabajar. Para el caso de una
bomba dada, mostramos las características de funcionamiento de la
bomba (h respecto a Q) para una velocidad de operación dada,
normalmente cercana a la velocidad que da el rendimiento máximo.
También mostramos la curva característica del sistema (es decir, la altura
de bombeo requerida respecto a Q). En este caso, la bomba está
suministrando líquido a través de un sistema de tuberías con una altura
estática
z. La altura que la bomba debe desarrollar es igual a la elevación
estática mas la pérdida total de carga en el sistema de tuberías
(aproximadamente proporcional) a Q²). La altura de funcionamiento de la
bomba real y el caudal son determinados por la intersección de las dos
curvas.
Los valores específicos de h y Q determinados por esta intersección
pueden ser o no ser los de máximo rendimiento. Si no lo son, significa que la
bomba no es exactamente la adecuada para esas condiciones
específicas.
El punto de funcionamiento o punto óptimo de una bomba
solodinámica es el de la curva H – Q que corresponde a un rendimiento
máximo. Cuanto mas empinada se la curva H – Q, mas significativo será el
efecto de cualquier cambio de altura en el punto de funcionamiento.
Por ejemplo, una bomba con una curva H – Q empinada presentará
un pequeño cambio de descarga pero la altura variará mucho si se
desplaza el punto de funcionamiento, en cambio una bomba cuya curva
H – Q sea plana, mostrará un gran cambio de capacidad pero la altura
variará poco al desplazarse el punto de funcionamiento
Las curvas H – Q para las bombas centrífugas son sustancialmente
planas, con tendencia a que el sedimento máximo se sitúe
inmediatamente después de la capacidad media.
Las curvas H – Q para una bomba de flujo axial es aún más
empinada, con su punto de demanda en la descarga nula y su curva de
potencia es decreciente.
Cavitación en las Bombas
Un factor importante para el funcionamiento satisfactorio de una
bomba es evitar la cavitación, tanto para obtener un buen rendimiento
como para evitar daños en el impulsor. Cuando un líquido pasa por el
impulsor de una bomba, se produce un cambio de presión. Si la presión
absoluta de un líquido cae por debajo de s presión de vapor, se producirá
cavitación. Las zonas de vaporización obstruyen el flujo limitando la
capacidad de la bomba. Cuando el fluido avanza a una zona de mayor
presión, las burbujas colapsan y su implosión puede producir un picado del
impulsor la cavitación suele producirse con mas frecuencia cerca de la
salida (periferia) de los impulsores de flujo radial y mixto, donde se alcanzan
las velocidades mayores. También puede aparecer en la aspiración del
impulsor, donde las presiones son menores. En el caso de las bombas de
flujo axial, l parte mas vulnerable a la cavitación es el extremo de los
álabes.
Para las bombas se define el parámetro de cavitación como
h
NPSH
h
P
g
V
P
b
as
abs
as
2
)
(
2
para evitar que se produzca cavitación, la bomba debe funcionar
de manera que
sea mayor que
c
. Esto puede conseguirse
seleccionando el tipo, tamaño de bomba y la velocidad de
funcionamiento adecuados, y situando la bomba en el punto y a la
elevación correcta dentro del sistema.
La expresión para
indica que
tenderá a ser pequeño (por lo que
existirá la posibilidad de cavitación) en las siguientes situaciones: a)
grandes alturas de bombeo; b) presión atmosférica; c) grandes valores de
ze, es decir, cuando la bomba se encuentra a una elevación
relativamente grande comparada con la elevación de la superficie del
agua del depósito; e)
valores grandes de presión de vapor, es decir, altas
temperaturas y/o bombeo de líquidos muy volátiles como gasolina.
La cavitación ocurre cuando la presión absoluta dentro de un
impulsor cae por debajo de la presión del vapor del líquido y se forman
burbujas de vapor. Estos se contraen mas adelante en los álabes del
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