Curvas Caracteristicas de Las Bombas Hidraulicas
Curvas Caracteristicas de Las Bombas Hidraulicas
Curvas Caracteristicas de Las Bombas Hidraulicas
INGENIERIA MECANICA
NOMBRES
Un ejemplo de Curva Caracterstica de una Bomba Centrfuga se presenta en la siguiente figura, en la que se muestran varios de sus componentes principales:
Existir una Curva Caracterstica para cada dimetro de Impulsor que sea posible instalar en el modelo de bomba respectivo. El modelo de bomba, cuya Curva de Operacin se presenta en la figura anterior, trabaja con cuatro posibles dimetros de impulsor: 483, 515, 549 y 585 mm.
En funcin de lo referido en el punto anterior, en la medida que el dimetro del impulsor es menor, la Carga o Altura de bombeo suministrada por la bomba, para un mismo caudal, es menor:
A lo largo de cada Curva Caracterstica de una Bomba Centrfuga, se diferencian distintos valores de eficiencia para el equipo, destacndose (como en el caso del impulsor de 585 mm de dimetro en las figuras previas), el mayor valor de eficiencia que puede ser alcanzado por el equipo (89% en el caso del modelo de referencia). En el caso del caudal de 800 l/s referido en el punto anterior, tendramos que la eficiencia de la bomba, cuando se le instala el impulsor de 549 mm de dimetro, es del orden del 87%. En virtud de las prdidas hidromecnicas que se suceden en el interior de la Bomba Centrfuga, se tendr que la potencia que sta le suministra al fluido es menor que la que el motor le imprime a ella. De esta forma, la Eficiencia de un equipo de bombeo se define como la relacin entre la potencia til (la de la bomba) y la potencia del motor que la acciona y por lo tanto tendr siempre un valor inferior a la unidad. Quiz la consideracin ms importante es que, dado que la Curva Caracterstica de una Bomba Centrfuga representa una relacin nica de Caudal-Altura, el punto de operacin de la instalacin en la que sta se emplace tendr que adaptarse a lo que establezca dicha Curva.
Es decir, si la altura de bombeo calculada para determinada Instalacin (utilizando elprincipio de energa y de prdidas de carga) es, por ejemplo, y utilizando la Curva Caracterstica de referencia en este Tutorial, de 26 m para 900 l/s, tendramos situaciones como las siguientes: Utilizar el impulsor de 549 mm de dimetro, en cuyo caso el caudal bombeado tender a ser mayor que el requerido, pues la Curva Caracterstica (en realidad el equipo e impulsor seleccionados) obligar a que el punto de operacin del sistema de bombeo se desplace hacia la derecha, pues ella no contiene al punto de diseo de 26 m a 900 l/s:
Si utilizamos el impulsor de 515 mm, por supuesto no ser posible alcanzar el caudal de 900 l/s deseado, pues la Curva Caracterstica para este dimetro de impulsor tampoco contiene al punto de diseo y, adems, ofrece menores alturas de bombeo que la buscada para el caudal en cuestin:
Curvas caractersticas de una bomba. El comportamiento hidrulico de una bomba viene especificado en sus curvas caractersticas que representan una relacin entre los distintos valores del caudal proporcionado por la misma con otros parmetros como la altura manomtrica, el rendimiento hidrulico, la potencia requerida y la altura de aspiracin, que estn en funcin del tamao, diseo y construccin de la bomba. Estas curvas, obtenidas experimentalmente en un banco de pruebas, son proporcionados por los fabricantes a una velocidad de rotacin determinada (N). Se representan grficamente, colocando en el eje de abcisas los caudales y en el eje de ordenadas las alturas, rendimientos, potencias y alturas de aspiracin.
Curva altura manomtrica-caudal. Curva H-Q. Para determinar experimentalmente la relacin H(Q) correspondiente a unas revoluciones (N) dadas, se ha de colocar un vacumetro en la aspiracin y un manmetro en la impulsin, o bien un manmetro diferencial acoplado a dichos puntos. En la tubera de impulsin, aguas abajo del manmetro, se instala una llave de paso que regula el caudal, que ha de ser aforado. La velocidad de rotacin se puede medir con un tacmetro o con un estroboscopio. Con un accionamiento por motor de corriente alterna, dicha velocidad vara muy poco con la carga. La relacin H(Q) tiene forma polinmica con las siguientes formas: H = a + bQ + cQ2 H = a + c Q2
Curvas caractersticas de tres tipos de bombas hidraulicas. a) Bomba radial centrfuga; b) Bomba helicocentrfuga; c) Bomba de hlice
Curva rendimiento-caudal. El rendimiento de la bomba o rendimiento global es la relacin entre la potencia til o hidrulico y la potencia al freno. Este es, en general, suministrado por los constructores de la bomba, y considera las prdidas por fugas (rendimiento volumtrico) y por rozamientos en ejes y caras del impulsor (rendimiento mecnico).
La curva caracterstica rendimiento-caudal para tres tipos de bombas distintas la podemos ver en la figura 7.13. En general la curva del rendimiento
El rendimiento es nulo para un caudal nulo y para un caudal mximo. Entre ambos el rendimiento vara, alcanzando el mximo en un punto correspondiente a un cierto caudal, llamado caudal nominal de la bomba, que es aquel para el cual ha sido diseada la bomba.
Curva potencia-caudal. En la teora, la potencia suministrada por el eje del impulsor es:
Ph = potencia hidrulica En la prctica, las perdidas por rozamiento hidrulico, mecnico y las posibles fugas dan lugar a que la potencia al freno P absorbida al motor por el eje de la bomba difiere de Ph. Su valor se obtiene en laboratorio mediante un dinammetro o freno, aplicando la relacin: P=TN Siendo T el par resistente de la bomba, el cual es el producto de [F x r] donde r es el brazo donde se aplica la fuerza tangencial F. N es el numero de revoluciones o vueltas en la unidad de tiempo, o velocidad angular. La relacin entre la potencia hidrulica (P salida) y la potencia al freno (P entrada) mide el rendimiento global. Se determina a partir de la ecuacin:
La potencia absorbida por el eje de la bomba o potencia al freno es la potencia que necesita la bomba para realizar una determinada cantidad de trabajo. Es igual a la potencia h
= rendimiento de la bomba (/1). Tambin se puede utilizar la siguiente expresin para Potencias expresadas en C.V.
Figura 7.14. Curvas NPSHr - Q, de 4 bombas iguales pero con distinto dimetro de rodete La NPSHr en una bomba a velocidad constante aumenta con el caudal como se muestra en la figura 7.14. Este tipo de curva se estudiar detalladamente en el punto 9 de este tema. En la figura 7.15 se representa las curvas de igual rendimiento en el diagrama Altura-Caudal para distintas velocidades de giro del rotor. Este grfico, por tanto, nos suministrar informacin de velocidad rotacin, caudal, altura y rendimiento. Por ejemplo, para obtener un caudal de 100 l/s a una altura manomtrica de 30 m se requiere una velocidad de 850 r.p.m. y se obtiene un rendimiento del 70 %, figura 7.15 D).
Curvas de Bombas
CARGA DINAMICA en Pies o Metros
H-Q
CAPACIDAD
El rendimiento de la bomba es definido por la capacidad (Q) y carga dinamica (H) El diseo de la bomba determina la figura de la curva La bomba siempre correr por la lnea de su curva produciendo mas carga dinmica (H) o mas Flujo (Q)
CARGA DINAMICA
1800 rpm
Con velocidad constante, variamos el rendimiento cambiando el dimetro de impulsor Impulsores de menor dimetros producen menos carga dinmica y capacidad
CAPACIDAD
CARGA DINAMICA
3450 rpm
8 Diametro
2400 rpm
CAPACIDAD
Con dimetro constante, el rendimiento de la bomba se cambia con el cambio de velocidad Menor velocidad produce menos carga dinamida y capacidad esto es la propiedad que usan los Variadores de Frecuencia como el Aquavar
CARGA DINAMICA
5 bhp
3 bhp
CAPACIDAD
Curvas de Bombas tpicamente ensean los caballos de fuerza requerido para operar la bomba en varios pumtos sobre su curva de Carga Dinamica Capacidad.
CARGA DINAMICA
52%
6 56%
CAPACIDAD
Curvas de bombas centrfugas tpicamente ensean la eficiencia hidrulica en varios puntos El punto de mxima eficiencia (BEP) es el punto de mas alta eficiencia en la curva
30 20 10
CAPACIDAD
Curvas de bombas ensean el NPSHr Net Positive Suction Head Requerido para operar la bomba en todos sus puntode de CARGA DINAMICA - CAPACIDAD. NPSHR incrementa con capacidad El valor de NPSHR para una aplicacin es determinado por el diseo de capacidad
CARGA DINAMICA
1800 rpm
Altura De ceba 8 7 6 25 22 19
CAPACIDAD
Curvas de bombas auto-cebante, desglosan la mxima altura de succin que se puede auto cebar.
150 Pies
Esttica + Friccin
70 GPM
CAPACIDAD (GPM) La curva del sistema representa el efecto hidrulico de CDT - capacidad y toma en cuenta caudal esttico y perdidas por friccin