En el mundo del HVAC existen diferentes tipos de bombas. En este artículo nos enfocaremos en estudiar la curva característica en las bombas centrífugas y los elementos principales que la componen.
La Curva Característica (fig. 1), es un gráfico que representa la relación única de Carga “H” – Caudal “Q” a una velocidad (revoluciones por minuto RPM) y diámetro de impulsor determinado. Por lo regular todos los catálogos de los fabricantes más importantes en Estados Unidos y el mundo, tienen una curva general a un diametro minimo y maximo por velocidad. y estas curvas están reguladas por el instituto hidráulico de ingeniería (HI).
El impulsor o rodete de una bomba centrífuga es el componente que a través de su rotación, incrementa la velocidad del fluido o energía cinética, produciendo un aumento en la presión y así dicho fluido se logra desplazar de un punto a otro. Las características geométricas (forma, tipo y tamaño) del impulsor son las que definen la curva característica de una Bomba Centrífuga.
Elementos principales.
1.Serie y Tamaño: La serie es la manera en la que el fabricante muestra los diferentes tipos de bombas en su catálogo, estos pueden ser vertical y horizontal, también la forma en la que se acopla al motor, como directas, flexibles o carcaza bipartida. El tamaño se refiere al diámetro de las conexiones succión x descarga, como regla de dedo se debe tomar el diámetro más grande como la succión, en su defecto igual, pero nunca mas pequeño que la descarga. el tercer valor es el del impulsor y es nominal o comercial, es importante revisar la curva para tener el recorte exacto al que llega. fig. #3.
2.Velocidad de rotación: expresada en RPM (revoluciones por minuto) al cual fue generada la curva de la bomba y tendrá que ser el motor que se acople a la misma. la misma bomba con el mismo impulsor puede tener por lo menos 3 gráficas diferentes, a 1200, 1800 y 3600 rpm. esto depende del uso que se le dará a la maquina.
3.Flujo o Caudal (Q): En el Eje de las “X” se expresa el volumen de un fluido que se desplaza en una unidad de tiempo o caudal, las unidades pueden ser [m3/hr, gpm, lt/s, ft3/hr etc].
En la figura #5 se puede observar el rango que es de : 0 a 450 Gpm.
4.Carga o cabezal (H): En el eje de las “Y” se expresa la energía en forma de presión que desarrolla esa bomba con diferentes recortes de impulsor a una velocidad (RPM) fija. las unidades pueden ser (ftH2O, Psi, Mca, Bar etc].
En la figura #5 se puede observar el rango que es de: 0 a 140 ft.
5.Diámetros máximo y mínimo del impulsor: Esto nos indica el tamaño mínimo y máximo que puede tener el impulsor en esta bomba. Una vez que se compra una bomba, esta viene con un recorte, es de suma importancia conocerlo, ya que nos ayudara para poder balancear la bomba y acondicionarla a las condiciones del sistema. En la figura # 6 Se puede observar el diámetro mínimo de 8.00 Pulgadas y un máximo de 11 pulgadas.
6.Potencia: Nos indica los caballos de fuerza (hp) nominales del motor electrico que debe tener esa bomba según el punto de operación. Esto nos permite hacer la selección de forma rápida. existen 3 métodos o formas de elegir el motor:
- NOL (non overloading): que el motor no se sobrecargue en ningún punto del recorte del impulsor que elegimos. esta es la mejor forma de protegernos al momento de seleccionar el motor y darle un extra en su capacidad.
- 8% de protección: recomendado por el IH, para hacerlo, se determina el BHP en el punto de operación para el cual compramos la bomba, y le agregamos 8% extra. y ese valor lo usamos de base para la selección del motor.
- BHP dado: esto es lo más común, pero no el más recomendado, según lo que nos de el BHP de la bomba, se elige el motor más cercano, algunas veces, el BHP está por encima de la potencia nominal, pero como todos los motores tienen un mínimo de 10% de SF se juega con esto.
Fig. 7, potencia nominal o comercial de los motores eléctricos.
7.Eficiencia: Nos indica la relación entre la potencia consumida por la bomba y la potencia hidráulica (sin pérdidas), Misma que se expresa en porcentaje. hoy en dia se esta hablando de otro factor que integra otros puntos para saber el consumo eléctrico de la bomba y su eficiencia, el índice PEI, si quieres saber más acerca de él sigue este enlace.
8.NPSHr: Es la carga neta positiva a la succión requerida por la bomba, el valor del NPSHr está directamente relacionado con el diseño y lo determina el fabricante. Es de suma importancia conocer también el NPSHd (disponible) del sistema, este se obtiene haciendo un cálculo y siempre debe ser mayor que el requerido de la bomba, de lo contrario se dará un fenómeno físico llamado cavitación, el terror de los impulsores de las bombas centrífugas.
Conclusión.
Al haber leído este artículo, estoy seguro que podrás comprender todos los elementos que conforman la curva de operación de una bomba centrífuga, sin importar la marca que esta sea. será muy sencillo que puedas hacer una selección como se hacían antes de manera manual ya se imprimiendo o con una de esas viejas carpetas que antes los representantes repartimos a todos los despachos de ingeniería. tambien, puedes usar un software que nos hace el trabajo más sencillo y que hoy en dia abundan en la web. aquí te comparto la liga para usar el de TACO comfort, es gratis, no requiere suscripción, cuenta con app para tu teléfono en apple o android, y siempre puedes llamarnos para asesorarte o darte más información.
Ing. Jose Armando Razo Quevedo. egresado de la carrera de ingeniería mecánica de la UABC Mexicali.
Bibliografía:
HVAC handbook, Taco comfort (page web).