Cómo leer la curva característica de una bomba? Este boletín trata sobre la lectura y la comprensión de las curvas de funcionamiento de una bomba centrífuga. Se consideran tres tipos de curvas: bomba autocebante a eje libre ; grupo autónomo autocebante; bomba sumergible. DEFINICIONES Altura Dinámica Total (TDH) es la suma de la altura estática o geométrica a vencer y las pérdidas de carga de la instalación. En campo, el valor de TDH se obtiene a partir de las lecturas de manómetros conectados en las bridas de aspiración e impulsión de la bomba. Caudal (Q) cantidad de fluido por unidad de tiempo. Rendimiento relación entre la potencia consumida por la bomba y la potencia hidráulica (sin pérdidas). Se expresa en porcentaje. NPSH R Altura neta positiva de aspiración, requerida por la bomba. Es la cantidad de presión atmosférica necesaria para mover el líquido por la aspiración de la bomba. El valor del NPSH R está directamente relacionado con el diseño de la bomba. Altura estática de aspiración distancia vertical entre el nivel de líquido del depósito de aspiración y el centro de la brida de aspiración de la bomba. Recebado término empleado para nombrar el segundo y subsiguientes intentos de aspirar líquido tras el cebado inicial y haber bombeado. Este término se usa en relación a la capacidad de la bomba de aspirar fluido, conteniendo una cierta cantidad de líquido en su interior. Si se para la bomba después del cebado inicial, un porcentaje del fluido de la carcasa de la bomba retorna al depósito de aspiración. Este nivel de líquido se definiría como nivel de recebado. LECTURA DE LA CURVA DE TRABAJO El fabricante representa sobre un diagrama altura vs caudal, la curva de funcionamiento de la bomba. Además se incluye información adicional relativa a la potencia consumida, rendimiento, cebado y o el impulsor. Después del diseño de una bomba, se fabrica un prototipo para determinar sus prestaciones en relación a presión y caudal. Tras los ensayos y documentar los límites de caudal y presión, se puede trazar la curva de funcionamiento. Cada bomba tiene su propia curva de funcionamiento. Hay muchos tipos de bombas capaces de bombear diferentes caudales a presiones distintas y se recomienda consultar sus curvas características antes de seleccionar la bomba. CURVA DE UNA BOMBA A EJE LIBRE Este apartado se refiere a la curva de funcionamiento de una bomba a eje libre que necesita un cierto tipo de accionamiento, habitualmente un motor eléctrico. A continuación, se describen los puntos de interés y su localización en la curva. 1 (7)
Este recuadro contiene la referencia de la curva característica, el código del cuerpo y del rodete y su diámetro. Se incluye el modelo de bomba, el tamaño de las bridas de conexión, la densidad del producto empleado para obtener la curva y la velocidad o velocidades de servicio. Prestaciones de recebado. Altura Dinámica Total (TDH). Este valor es la suma de las pérdidas de carga de la instalación y de la altura estática total. En campo, corresponde a la diferencia de lecturas entre manómetros instalados en las bridas de la bomba. Se muestran tres escalas: en metros (M); libras por pulgada cuadrada (PSI) y pies (FT). Caudal de trabajo sobre tres escalas: galones U.S. por minuto (GPM); litros por segundo (LPS) y metros cúbicos por hora (m 3 /h). Curva de funcionamiento a velocidad variable, representando cómo varía el caudal de bombeo con la altura de trabajo. Se trazan diversas curvas con las velocidades necesarias para alcanzar una cierta altura a un caudal determinado. Información relativa a la altura neta positiva de aspiración, requerida por la bomba (NPSH R ). Los valores se muestran en pies (FT) y en metros (M). Rendimiento del equipo en %. En este caso, varía entre el 40 58 %. Cobertura hidráulica de la bomba. Básicamente, la curva de funcionamiento de una bomba, tiene tres parámetros relacionados entre sí. Conociendo dos de ellos, se determina el 3º. En campo, puede medirse la velocidad de la bomba (con un tacómetro) y la altura dinámica total, por diferencia de lecturas entre manómetros instalados en sus bridas. Situando ambos valores 2 (7)
sobre la curva característica, se deduce el caudal de trabajo. Un punto de trabajo se describe habitualmente por una altura y un caudal. A continuación se presentan dos formas de conocer el tercer parámetro e información complementaria. En la etapa del diseño de la aplicación, siempre debería realizarse el siguiente ejercicio. Por ejemplo, supóngase que es necesario bombear 180 m 3 /h de agua a una altura (TDH) de 17 m. Al situar el punto de trabajo sobre la curva de la bomba, se puede conocer otros detalles tales como la velocidad, el consumo eléctrico y el rendimiento entre otros aspectos. Localice el valor de 17 m de TDH y trace una línea horizontal a lo largo de toda la cobertura hidráulica. Localice el caudal de 180 m 3 /h y dibuje una línea vertical hasta cortar la horizontal de 17 m de TDH. La intersección entre ambas rectas es el punto de trabajo. Información adicional Velocidad El punto de trabajo se sitúa sobre la curva marcada 1.250 r.p.m. Por lo tanto la bomba debe girar a esta velocidad para conseguir este punto de trabajo. Potencia en eje el punto de trabajo se localiza por debajo de la línea de 20 CV (14,9 kw) entre los 15 20 CV con un consumo aproximado de 18 CV (13,4 kw). Si no va a modificarse el punto de trabajo, el motor recomendado sería de 25 CV (18,5 kw). 3 (7)
Rendimiento El punto de trabajo está entre las líneas correspondientes al 58 %. Esta área de la curva recibe el nombre de punto de mayor rendimiento (BEP). A su derecha e izquierda el rendimiento decrece. NPSH R Este valor corresponde a la intersección entre la línea vertical del caudal de trabajo y la curva de NPSH R @ 1.550 r.p.m. En el punto de intersección se traza una horizontal hasta cortar la escala del NPSH R. En este caso, dicho valor es de 2 m. Altura de recebado Esta tabla muestra, en función de la velocidad de servicio, la profundidad a la que la bomba se receba. A 1.250 r.p.m., la bomba es capaz de recebarse desde 6,4 m de profundidad. CURVA DE UN GRUPO AUTÓNOMO Se entiende por grupo autónomo autocebante, una bomba autoaspirante con accionamiento por motor diesel o de gasolina. La información habitual de este recuadro es la referencia de la curva característica, los códigos del cuerpo y del rodete con su diámetro, el modelo de bomba, tamaño de las bridas de conexión, la densidad del producto empleado para obtener la curva y la velocidad o velocidades de servicio. Este recuadro es variable y se refiere al fabricante y al modelo del motor instalado, configuración del limitador de velocidad, velocidad mínima de trabajo y la capacidad de manipulación de sólidos de la bomba. 4 (7)
Altura Dinámica Total (TDH). Este valor es la suma de las pérdidas de carga de la instalación y de la altura estática total. En campo, es la diferencia de lecturas entre manómetros instalados en las bridas de la bomba. Hay tres escalas: en metros (M); libras por pulgada cuadrada (PSI) y pies (FT). Caudal de trabajo en tres escalas: galones U.S. por minuto (GPM); litros por segundo (LPS) y metros cúbicos por hora (m 3 /h). Curva de funcionamiento a velocidad variable H / Q, representando cómo varía el caudal de bombeo con la altura de trabajo. Se trazan diversas curvas con las velocidades necesarias para alcanzar una cierta altura a un caudal determinado. Muestra el comportamiento de la bomba en régimen autocebante y en función de las profundidades de aspiración. Considérese un grupo de bombeo autocebante autónomo que trabaja a 1.900 r.p.m. y se ha medido una altura TDH de 27,5 m. Cuál es el caudal de bombeo? Localice el valor de 27,5 m de TDH y tire una línea horizontal hacia la derecha de la curva. Localice la curva H / Q marcada por 1.900 r.p.m. El punto de trabajo es la intersección entre ambas líneas. En el punto de trabajo, dibuje una línea vertical hasta cortar la escala de caudales de interés. Se lee un caudal de 100 l/s. Si la bomba aspirara a más de 5,5 m de profundidad, el caudal se reduciría debido a las nuevas condiciones de NPSH. En tal caso, para saber la disminución de caudal, sitúese sobre la 5 (7)
línea horizontal del punto de trabajo (27,5 m) y desplácese hacia la izquierda, a mayores alturas de aspiración. La nueva intersección entre la línea horizontal y la nueva vertical de aspiración (6,1 m) es el nuevo punto de trabajo. Si la bomba tuviera que aspirar desde 6,1 m de profundidad, el nuevo caudal de servicio sería de 94 l/s. Si la bomba tuviera que aspirar desde 7,6 m de profundidad, el caudal de servicio disminuiría hasta 63 l/s. CURVA DE UNA BOMBA SUMERGIBLE Esta sección trata sobre la curva característica de una bomba sumergible. La curva siguiente muestra los aspectos a tener en cuenta. La información habitual de este recuadro es la referencia de la curva característica, los códigos del cuerpo y del rodete con su diámetro, el modelo de bomba, tamaño de las bridas de conexión, la densidad del producto empleado para obtener la curva y la velocidad o velocidades de servicio. Este recuadro contiene información variable y se refiere al motor de accionamiento: potencia; voltaje y nº de fases. También puede mencionarse la capacidad de manipulación de sólidos de la bomba. Altura Dinámica Total (TDH). Este valor es la suma de las pérdidas de carga de la instalación y de la altura estática total. En campo, es la diferencia de lecturas entre manómetros instalados en las bridas de la bomba. Hay tres escalas: en metros (M); libras por pulgada cuadrada (PSI) y pies (FT). 6 (7)
Caudal de trabajo en tres escalas: galones U.S. por minuto (GPM); litros por segundo (LPS) y metros cúbicos por hora (m 3 /h). Curva de funcionamiento H / Q a velocidad constante, representando cómo varía el caudal de bombeo con la altura de trabajo. Se traza una única curva, a la velocidad del motor instalado. Muestra el consumo eléctrico de la bomba en términos de intensidad (amperios / A) a la tensión de conexión, y de potencia (kw). Esta curva se complementa con la tabla de la parte inferior derecha de la curva. Supóngase una bomba sumergible con la curva de funcionamiento abajo indicada. Para estimar la altura de bombeo TDH puede leerse un manómetro dispuesto en la tubería de impulsión y hacer las correcciones oportunas. Si la altura medida y corregida es de 143 m qué caudal entrega la bomba? Localice el valor de 143 m de TDH y dibuje una línea horizontal hacia la derecha de la curva. El punto de trabajo es la intersección entre la curva H / Q y la línea horizontal trazada. En el punto de trabajo, dibuje una línea vertical hasta cortar la escala de caudales de interés. Se lee un caudal de 88 l/s, aproximadamente. Amperaje del motor. Se asume que la tensión del motor es de 380 V. La línea vertical dibujada corta también tres líneas discontínuas que se refieren al consumo eléctrico en amperios y kilowatios. En el punto de intersección dibuje una nueva línea horizontal hasta cortar las escalas KW y AMP del recuadro inferior derecho. En este ejemplo, el consumo sería de 260 A. 7 (7)