Bombas
Son dispositivos que suministran energía mecánica o carga a un líquido para hacerlo fluir, venciendo las pérdidas debido a la fricción y, si es necesario, elevando el líquido a un nivel superior.
Clasificación
La mayoría de bombas utilizadas en plantas industriales, como refinerías de petróleo, plantas petroquímicas y servicios auxiliares (abastecimiento de agua), son bombas centrífugas y de desplazamiento positivo, en distintas versiones, velocidades o mandos.
Las bombas centrífugas tienden a tener eficiencias menores que las de desplazamiento positivo, pero operan a velocidades relativamente altas para permitir un caudal mayor en relación con el tamaño de la bomba. Estas bombas tienen requerimientos mucho menores de mantenimiento.
Las bombas de desplazamiento positivo operan forzando un volumen fijo del líquido desde una zona de entrada a la zona de descarga. Estas bombas operan a velocidades de rotación menores que las centrífugas y tienden a ser físicamente más grandes que las centrífugas de igual capacidad.
Aspectos a tener en cuenta
- Caudal
- Requerimiento de altura
- Requerimiento de mantenimiento y confiabilidad
- Viscosidad a temperatura ambiente y de bombeo
- Requerimiento de control de caudal
Las bombas centrífugas operan desarrollando alta velocidad de fluido y convirtiendo dicha velocidad en presión en un pasaje de flujo creciente.
Tipos de altura
Elevación de succión: existe cuando la fuente de líquido está por debajo de la línea de centro de la bomba.
Altura de succión: existe cuando la fuente de líquido está por arriba de la línea de centro de la bomba.
Altura de descarga estática: es la distancia vertical en metros (m) entre el ojo de la bomba y el punto de descarga libre.
Altura total estática: es la distancia vertical en metros (m) entre el nivel de la fuente de líquido y el punto de descarga libre.
Altura de fricción (hf): es la altura requerida para superar la resistencia al flujo en las tuberías y accesorios.
Altura de velocidad (hv): es la energía de un líquido como resultado de su movimiento a una velocidad V.
Altura de presión: se debe tomar en cuenta cuando un sistema de bombeo comienza o termina en un recipiente que está sometido a una presión distinta a la atmosférica.
Elevación dinámica total de succión (hs): es la elevación de succión estática menos la altura de la velocidad en la brida de succión de la bomba, MÁS la altura total de fricción en la tubería de succión (se mide con un manómetro en la brida de la bomba).
Altura dinámica total de succión (hs): es la altura de succión estática más la altura de velocidad en la brida de succión de la bomba, MENOS la altura total de fricción en la tubería de succión (se mide con un manómetro en la brida de succión).
Altura dinámica total de descarga (hd): es la altura de descarga estática más la altura de velocidad en la brida de descarga de la bomba, más la altura de fricción total en la línea de descarga (se mide con un manómetro en la brida de descarga).
Potencia y eficiencia
El trabajo desarrollado por una bomba es una función de la altura total y el peso del líquido bombeado en un dado tiempo. La potencia al freno o potencia ingresada son los caballos de fuerza reales entregados al eje de la bomba. La potencia de salida de bomba o potencia hidráulica son los caballos de fuerza entregados por la bomba.
Velocidad específica y tipo de bomba
La velocidad específica es un parámetro de diseño adimensional usado para clasificar impulsores de bombas en lo que respecta a sus tipos y proporciones. Se define como la velocidad en revoluciones por minuto (rpm) a la cual el impulsor geométricamente similar operaría si fuera de tamaño tal que entregara 1 galón por minuto (gpm) a una altura de 1 pie.
- Los impulsores de flujo radial desarrollan altura principalmente a través de fuerza centrífuga. Las bombas de velocidades específicas mayores desarrollan altura por fuerza centrífuga y por fuerza axial. Una velocidad específica mayor indica un diseño de bomba con generación de altura más por fuerzas axiales.
- Los impulsores radiales son generalmente diseños de bajo caudal a baja altura, mientras que los de flujo axial son de alto caudal a baja altura.
ANPA (Altura Neta Positiva de Succión Disponible)
Es un análisis de las condiciones de energía en el lado de succión de una bomba para determinar si el líquido vaporizará en el punto de presión mínima del equipo. Cuando la presión de vapor dentro del fluido alcanza la presión del medio, el fluido comienza a hervir. La temperatura a la cual ocurre esta vaporización disminuye a medida que desciende la presión del medio externo. El ANPA es una función del diseño de la bomba. A medida que el líquido pasa desde la succión de la bomba al ojo del impulsor, la velocidad aumenta y la presión disminuye. Las curvas provistas por los fabricantes de bombas dan esta información.
En un sistema existente, el ANPA disponible puede ser determinado por la lectura de un manómetro en la succión de la bomba.
Cavitación
Es un término usado para describir el fenómeno que ocurre en una bomba donde hay insuficiente ANPA. La presión del líquido es reducida a un valor igual o menor que su presión de vapor, formando así burbujas de vapor. Las fuerzas durante el colapso son generalmente tan fuertes como para causar pequeñas zonas de falla por fatiga en la superficie de los vanos del impulsor. La cavitación reduce la capacidad debido al vapor presente en la bomba. También la altura puede ser reducida o ser inestable, y el consumo de potencia puede ser errático. Para evitar esto, se debe asegurar que el ANPA disponible en el sistema sea mayor que el ANPA requerido por la bomba.