intersección de las dos curvas define el punto de operación de ambos
bomba y proceso. Es imposible que un punto de operación resuelva todas
las condiciones de funcionamiento deseables puesto que un punto de
operación es, por definición, exactamente uno en un infinito de puntos de
operación existentes. De hecho, el punto de control entero de la bomba es
para modificar sus características de modo que su punto de
funcionamiento real sea el que requiere en cada lapso de tiempo.
Varias definiciones se presentan para discutir el diagrama: Po =
presión diferenciada, o pista, en la punta de funcionamiento de la bomba
y también del proceso. Caudal de Qo =, en la punta de funcionamiento,
de la bomba y también del proceso. PPM = presión diferenciada máxima a
través de la bomba (en el cierre). Qpm = flujo máximo de la descarga de
la bomba. Plm = presión diferenciada (mínima) estática entre las puntas B y
A del proceso. La presión diferenciada estática mínima del proceso es con
frecuencia cero, como en un sistema cerrado, que circula. Si la bomba
está en paralelo a otras bombas que estén manteniendo la presión de
sistema, entonces Plm es mayor de cero.
Existen varias definiciones para el diagrama:
Po = Presión diferencial, o pista, en el punto de operación de la
bomba y también del proceso.
Qo = Cantidad de flujo, en el punto de operación, de la bomba y
también del proceso.
Ppm = Presión máxima diferencial a través de la bomba (en el
cierre).
Qpm = Máxima descarga del flujo en la bomba.
Plm = Presión diferencial estática (mínima) entre los puntos B y A del
proceso.
La mínima presión estática diferencial del proceso es regularmente
cero, es un sistema circulatorio cerrado. Si la bomba esta en paralelo con
otras bombas en un sistema de presión, entonces Plm es mayor que cero.
Está claro que si Plm es mayor que Ppm, ninguna cantidad de control de
procesos puede forzar la intersección de las dos curvas. La bomba es
simplemente inadecuada. ¿Cómo puede compararse el proceso de
control con el rompimiento de una cuerda? Siempre se puede cortar más,
pero no menos.
Asumiendo que la bomba es más adecuada para los requerimientos
del proceso, ¿cuál sería la mejor manera para cortar el punto de
operación P1, Q1? Hay tres posibles lugares para colocar una válvula: En la
descarga, en la succión y en la válvula de reciclaje. Cada una tiene sus
propias características.
Descargas Sofocadas. La bomba existe para cubrir los requerimientos
del proceso, y uno de los objetivos primarios de la instrumentación es
adaptar el equipo al proceso, dejándonos considerar la bomba desde el
punto de vista del proceso. Se puede ver un dispositivo de presión
constante con una restricción interna. Esta restricción esta dada en la
“curva”. Parece natural poner una valvula en la descarga para la total
restricción de la bomba. Esto da un efecto de rotación en la curva de la
bomba/válvula en un sistema de acuerdo a las manecillas del reloj
alrededor de Ppm, como se puede ver en la figura 1-3.
Hasta este punto, se puede prevenir al lector que nos encontramos
con una paradigma. La combinación de la bomba y la válvula puede
presentarse como una “caja negra” con una curva característica sencilla
que puede considerarse como una curva “modificada” de la bomba.
La manera tradicional de ver esta situación es a partir del punto de
vista de la bomba. Parece una curva de proceso del sistema que tiene
una rotación contraria al sentido de las manecillas del reloj alrededor de
Plm. La figura 1-3 muestra ese flujo, Q1, que es el mismo en ambos casos. La
diferencia entre las dos presiones es Delta P a través de la válvula. Como el
propósito de la bomba es servir los requerimientos del proceso, y el
propósito de la válvula es adaptar la bomba al proceso, se puede
considerar la válvula como una parte del sistema de la bomba y usar la
curva modificada de la bomba para nuestro sistema modificado. En
cualquier caso se puede ver que la válvula de descarga puede ser usada
para alcanzar cualquier punto de operación en la curva del sistema tan
largo como del punto debajo de la curva de la bomba.
Succiones sofocadas.
La segunda posibilidad de control usando válvulas es colocar la
válvula en la línea de succión de la bomba. Esto puede tener un efecto
idéntico en la curva característica, pero el método tiene un defecto fatal:
cavitación. La cavitación es un fenómeno que ocurre cuando la presión
de un líquido es reducido por debajo de la presión de vapor y regresa esa
presión de vapor otra vez. Burbujas de vapor se forman en el líquido y
existe un colapso en la región de alta presión. El colapso ocurre a una
velocidad sónica lanzando chorros de líquido a una alta velocidad.
Cuando esos chorros se estrellan contra una superficie sólida, ocurre una
erosión extrema. Pasado algún tiempo, los más duros materiales pueden
destruirse. Por esto, la reducción de presión no debe ocurrir. Es preferible
tener la suficiente presión disponible en el ojo de succión de la bomba, de
modo que las gotas de presión que se forman mientras el líquido se traza
dentro del ojo del impulsor estén siempre sobre la presión de vapor del
líquido en su temperatura actual.
Control de Reciclaje.
La tercera posibilidad para el control de la bomba con válvulas es
vaciar algo de la descarga de regreso al ojo de succión de la bomba o
algún otro punto en el lado de reserva. Podemos ver de nueva cuenta que
el resultado es una curva modificada del sistema o una característica
modificada de la bomba. La figura 1-4 muestra ambos. Cada curva es una
rotación de la original: la curva modificada del sistema como rotación a la
derecha alrededor de Plm. Nótese una pequeña “cola” a la derecha de la
curva modificada del sistema. Esto representa el flujo a través de la válvula
de reciclaje antes de que la válvula de chequeo se abra en el proceso. La
curva modificada de la bomba tiene una rotación en sentido contrario a
las manecillas del reloj alrededor de la intersección hipotética de la curva
de la bomba con los ejes del flujo.
Esta familia de curvas muestras los varios problemas del control de
reciclaje. En primer lugar, la bomba no se clasifica para descargar más
que el caudal en el extremo de la curva. Es posible, por supuesto, ejecutar
la bomba con una descarga amplia, el mínimo Delta P, pero no es sano
para esta bomba en particular para funcionar a este alto promedio. El flujo
excesivo puede causar daños por cavitación. (El exceso de cavitación no
es causada por problemas de NPSH sino por alta velocidad dentro de los
pasajes internos de la bomba). Esta restricción significa que la presión
mínima de la descarga puede no ser más baja que la que corresponde al
flujo máximo. Es decir, la curva modificada de la bomba no puede
alcanzar todos los puntos de operación en la curva del sistema.
En segundo lugar, aunque muchas bombas son capaces de operar
cerca de una presión de descarga igual a cero, la presión más plana
contra la curva de flujo por mucho es el menor rango para la mayoría de
las bombas, lo cual significa que un cambio del flujo tiene un efecto menor
en la presión de descarga. Así tomaría una cantidad muy grande de flujo
para producir una presión extra. En términos del control, este significa que
el control puede ser muy “descuidada”. La presión indeseable cae a través
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