Las bombas transfieren líquidos de un punto a otro convirtiendo la energía mecánica de rotación en energía de presión (cabezal). La presión aplicada al líquido obliga al fluido a fluir a la velocidad requerida y a superar las pérdidas de fricción (o cabezal) en tuberías, válvulas, accesorios y equipos de proceso.
Al diseñar un sistema de bomba, los ingenieros determinan las propiedades del fluido, los requisitos del usuario final y comprenden las condiciones ambientales del sistema de bomba considerado. Las aplicaciones de bombeo incluyen requisitos de caudal constante o variable, para servir cargas simples o en red, y consisten en bucles abiertos (suministro sin retorno o líquido) o bucles cerrados (sistemas de retorno).
Consideraciones de diseño para sistemas de bombas
Los siguientes puntos importantes deben considerarse en la fase de diseño de los sistemas de bombeo:
- Acidez / alcalinidad (pH) y composición química: Los fluidos corrosivos y ácidos pueden degradar las bombas y deben tenerse en cuenta al seleccionar los materiales de la bomba.
- Temperatura de funcionamiento: Los materiales y la expansión de la bomba, los componentes del sello mecánico y los materiales de embalaje deben considerarse con fluidos bombeados que estén más calientes que 200°F.
- Concentraciones de sólidos/tamaños de partículas: Al bombear líquidos abrasivos, como lodos industriales, seleccionar una bomba que no se obstruya o falle prematuramente depende del tamaño de las partículas, la dureza y el porcentaje volumétrico de sólidos.
- Gravedad específica: La gravedad específica del fluido es la relación entre la densidad del fluido y la del agua en condiciones específicas. La gravedad específica afecta la energía requerida para levantar y mover el fluido y debe tenerse en cuenta al determinar los requisitos de potencia de la bomba
- Presión de vapor: La presión de vapor de un fluido es la fuerza por unidad de área (F/A) que ejerce un fluido en un esfuerzo por cambiar de fase de líquido a vapor, y depende de las propiedades químicas y físicas del fluido. La consideración adecuada de la presión de vapor del fluido ayudará a minimizar el riesgo de cavitación.Viscosidad
- : La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia al movimiento. Dado que la viscosidad cinemática normalmente varía directamente con la temperatura, el diseñador del sistema de bombeo debe conocer la viscosidad del fluido a la temperatura de bombeo más baja prevista. Los fluidos de alta viscosidad reducen el rendimiento de la bomba centrífuga y aumentan los requisitos de potencia. Es particularmente importante tener en cuenta las pérdidas de la línea lateral de succión de la bomba al bombear fluidos viscosos.
Se necesita la capacidad de diseño de la bomba o la descarga de la bomba deseada en galones por minuto (GPM) para dimensionar con precisión el sistema de tuberías, determinar las pérdidas de cabezal de fricción, construir una curva del sistema y seleccionar una bomba y un motor de accionamiento. Los requisitos del proceso se pueden cumplir proporcionando un caudal constante (con control de encendido/apagado y almacenamiento utilizado para satisfacer los requisitos de caudal variable), o mediante el uso de una válvula reguladora o un accionamiento de velocidad variable para suministrar caudales continuamente variables.
El cabezal total del sistema tiene tres componentes:
- Cabezal estático
- Elevación (energía potencial)
- Cabezal de velocidad (o dinámico)
El cabezal estático es la presión del fluido en el sistema y es la cantidad medida por manómetros convencionales. La altura del nivel de fluido puede tener un gran impacto en el cabezal del sistema. El cabezal dinámico es la presión requerida por el sistema para superar las pérdidas de cabezal causadas por la resistencia al caudal en tuberías, válvulas, accesorios y equipos mecánicos. Las pérdidas de carga dinámica son aproximadamente proporcionales al cuadrado de la velocidad de flujo del fluido, o caudal. Si el caudal se duplica, las pérdidas dinámicas se cuadruplican.
Para muchos sistemas de bombeo, los requisitos del cabezal total del sistema varían. Por ejemplo, en aplicaciones de pozo húmedo o depósito, los requisitos de succión y elevación estática pueden variar a medida que fluctúan las elevaciones de la superficie del agua.
También debe tener en cuenta los requisitos netos de cabezal de succión positivo de una bomba. Las bombas necesitan una cierta cantidad de presión de fluido en la entrada para evitar la cavitación. Una regla general es garantizar que el cabezal de succión disponible supere el requerido por la bomba en al menos un 25% sobre el rango de caudales esperados.
