Un sistema de bomba centrífuga fiable depende de algo más que simplemente seleccionar la bomba adecuada.
Las tuberías de succión, las tuberías de descarga, las válvulas, la disposición del sistema y las condiciones de funcionamiento pueden tener un impacto significativo en el rendimiento, la estabilidad y la vida útil de la bomba.
A continuación se presentan 8 preguntas comunes de ingeniería sobre las tuberías y el funcionamiento de las bombas centrífugas.
Ø P1: ¿Por qué el tubo de succión suele ser de un tamaño mayor que la boquilla de succión de la bomba?
Esta es una práctica muy común en las instalaciones de bombas centrífugas.
En muchas aplicaciones, laEl diámetro nominal del tubo de succión se selecciona un tamaño mayor que el de la boquilla de succión de la bomba.Normalmente se utiliza un reductor excéntrico adecuado para conectar la tubería a la bomba.
¿Por qué?
Hay tres razones principales:
1. Menor velocidad de succión
Un tubo de succión de mayor diámetro reduce la velocidad del líquido y, por lo tanto, reduce la fricción y las pérdidas de presión en la línea de succión.
Esto ayuda a mantener una presión más alta en la entrada de la bomba.
2. Mejores condiciones de NPSH
Una menor pérdida de presión en el lado de succión significa una mayor presión disponible en la entrada de la bomba, lo que ayuda a mejorar el NPSH disponible (NPSHa) y a reducir el riesgo de cavitación.
3. Mejores condiciones de flujo en la entrada de la bomba.
La bomba no solo necesita suficiente líquido en la entrada de succión. También necesita unPatrón de flujo estable y razonablemente uniforme.
Un codo, una derivación en T, una válvula u otra perturbación instalada demasiado cerca de la succión de la bomba puede crear turbulencias, remolinos y una distribución desigual de la velocidad.
Por este motivo, normalmente se debe proporcionar una longitud suficiente de tubería recta aguas arriba de la bomba.
¿Por qué se utiliza comúnmente un reductor excéntrico?
Para tuberías de succión horizontales, unreductor excéntrico de superficie planaSe utiliza habitualmente para minimizar la posibilidad de que se formen bolsas de aire en la línea de succión.
Sin embargo, esta no es una regla absoluta para todas las instalaciones.
La orientación del reductor debe determinarse en función de la disposición de la bomba, la pendiente de la tubería, las características del líquido y la posibilidad de acumulación de aire.
Principios de ingeniería
El objetivo no es simplemente hacer que el tubo de succión sea "de un tamaño mayor".
El diseño debe tener en cuenta:
- · Velocidad de succión
- • Pérdidas por fricción y presión local
- · NPSHa
- Patrón de flujo de entrada de la bomba
- · Longitud de tubería recta
- • Ubicación de codos y válvulas
- • Posibilidad de bolsas de aire
Ø P2: ¿Por qué una válvula de control suele ser más pequeña que la tubería principal?
A diferencia de las tuberías de succión, las válvulas de control no siempre se seleccionan con el mismo diámetro nominal que la tubería principal.
Por ejemplo:
Existen varias razones para esta práctica.
1. Menor costo
Por lo general, una válvula más pequeña cuesta menos que una válvula del mismo diámetro que la tubería principal.
2. Mejor rango de control
Una válvula de control regula el flujo cambiando su apertura.
Si la válvula es de tamaño excesivo, puede funcionar con una apertura muy pequeña en condiciones normales. Esto puede reducir su rango de control efectivo y dificultar el control preciso del flujo.
Una válvula más pequeña, del tamaño adecuado, puede funcionar dentro de un rango de apertura más apropiado.
3. La contrapartida es una mayor pérdida de presión.
Una válvula más pequeña aumenta la velocidad del flujo y, por lo tanto, aumenta la caída de presión.
Por lo tanto, el principio no es:
La válvula debe seleccionarse adecuadamente en función de:
- • Caudal
- · Presión diferencial
- · Cv/Kv
- · Rango de control requerido
- · Caída de presión admisible
Ø P3: ¿La entrada de succión de una bomba centrífuga siempre necesita presión positiva?
No.
Un error común es pensar que la presión de succión de una bomba centrífuga siempre debe estar por encima de la presión atmosférica.
En realidad, muchas bombas pueden funcionar con el nivel del líquido por debajo del eje central de la bomba, lo que permite que esta eleve el líquido desde abajo.
Sin embargo, la cuestión clave no es simplemente si la bomba puede “elevar” el líquido.
El sistema real debe cumplir la condición NPSH requerida:
A medida que aumenta la altura de aspiración, la presión en la entrada de la bomba disminuye y las pérdidas en la línea de aspiración se vuelven más significativas.
Por lo tanto, cuanto mayor sea la altura de succión, con mayor cuidado se deberá revisar el sistema para detectar el riesgo de cavitación.
Ø P4: ¿Es necesaria una válvula de retención en el lado de descarga de la bomba?
En muchos sistemas de bombeo,Una válvula de retención de descarga es una parte importante del diseño del sistema..
Principalmente ofrece tres beneficios.
1. Evita el flujo inverso
Cuando la bomba se detiene, las diferencias de presión en el sistema pueden provocar que el líquido fluya de regreso hacia la bomba.
La válvula de retención impide este flujo inverso.
2. Impide la rotación inversa.
El flujo inverso puede provocar que el impulsor de la bomba gire en sentido contrario.
Dependiendo de la configuración de la bomba y del motor, esto puede causar problemas con:
- • Sellos mecánicos
- • Rodamientos
- · Acoplamientos
- • Motor u otro equipo de accionamiento
3. Ayuda a mantener un flujo constante de clientes.
En algunos sistemas, mantener líquido en la línea de descarga es importante para un reinicio fiable y un funcionamiento correcto del sistema.
Sin embargo, el tipo de válvula, la posición de instalación y las características de cierre deben seleccionarse de acuerdo con el sistema real.
Para sistemas sensibles al golpe de ariete, se pueden tomar medidas adicionales como:válvulas de retención sin golpe, válvulas de retención de cierre lento, válvulas de aire o dispositivos de protección contra sobretensionesPuede ser necesario.
Ø P5: ¿Cuál es la disposición ideal de las tuberías para un sistema de bomba centrífuga?
La inestabilidad de la bomba a veces no se debe a la bomba en sí, sino a una mala disposición de las tuberías.
Un problema común es:
Idealmente
En ciertos sistemas de bombeo, la tubería de descarga debe ascender de forma continua hacia el tanque receptor o el destino del sistema.
Esto permite que el aire que entra en el sistema se desplace hacia el punto más alto y finalmente escape.
Una disposición ideal simplificada es:
¿Qué ocurre en los proyectos reales?
En las instalaciones reales, las tuberías suelen incluir largos tramos horizontales.
Un tramo horizontal largo no tiene por qué ser un problema.
La clave es evitar lo innecesario:
- · Puntos destacados
- Puntos bajos
- · Invertir las pendientes
- · Lugares donde se puede acumular el aire
Si no se puede evitar un punto alto, se debe tomar una decisión apropiada.válvula de purga de aire / válvula de airePuede ser necesario.
¿Qué ocurre si se instala una válvula de control cerca del final de la tubería?
La ubicación de la válvula de control debe considerarse junto con el nivel del tanque, la presión aguas abajo, la caída de presión de la válvula y el riesgo de cavitación.
El sistema debe mantener una presión suficiente en la válvula y evitar condiciones de funcionamiento que puedan provocar cavitación.
El principio básico es:
Ø P6: ¿Cómo se puede comprobar el rendimiento de la bomba sobre el terreno?
Uno de los métodos más fiables es compararMediciones reales en campo con la curva de rendimiento de la bomba del fabricante..
Las medidas típicas incluyen:
- • Caudal
- · Presión de succión
- · Presión de descarga
- · Velocidad de la bomba
- • Diferencia de elevación entre los puntos de medición de presión y el eje central de la bomba.
¿Dónde deben instalarse los manómetros?
Los manómetros deben instalarse lo más cerca posible de las boquillas de succión y descarga de la bomba.
También se debe registrar la diferencia de elevación entre los puntos de medición de presión y el eje central de la bomba.
El cabezal de la bomba no es simplemente:
El cálculo también debe tener en cuenta la diferencia de elevación y, cuando proceda, los efectos de la velocidad.
¿Cómo se puede medir el caudal?
Lo ideal es utilizar un dispositivo de medición de flujo adecuado, como por ejemplo:
- • Medidor de flujo magnético
- • Medidor de flujo ultrasónico
- • Medidor de flujo de turbina
- Otros equipos de medición de flujo adecuados
Si no se dispone de un caudalímetro, a veces se puede estimar el caudal midiendo el tiempo necesario para llenar un depósito de volumen conocido.
¿Podemos comprobar únicamente el cabezal de apagado?
Sí, para una comprobación básica del rendimiento.
Elcabezal de apagadoEsto ocurre con caudal cero, por lo que no se requiere ninguna medición de caudal.
Comparar la altura de cierre medida con la curva del fabricante puede ayudar a identificar si:
- • La bomba está funcionando a la velocidad correcta.
- · Se ha instalado el impulsor del diámetro correcto.
- • El rendimiento de la bomba es generalmente consistente con la curva esperada.
Sin embargo:
El funcionamiento sin flujo puede provocar sobrecalentamiento, recirculación interna, daños en los sellos mecánicos y otros problemas.
¿Qué hay de la eficiencia de la bomba?
La medición de la eficiencia es más compleja porque la potencia de entrada al eje de la bomba debe determinarse con precisión.
En las pruebas de campo, esto puede implicar medir la potencia de entrada del motor y tener en cuenta la eficiencia del motor y la transmisión, o medir directamente el par y la velocidad del eje.
Ø P7: ¿Cómo afecta la viscosidad del líquido al rendimiento de una bomba centrífuga?
La mayoría de las curvas de rendimiento de las bombas centrífugas se basan en pruebas conagua limpia en condiciones estándar.
Cuando el líquido bombeado tiene una viscosidad significativamente mayor que la del agua, el rendimiento de la bomba puede variar considerablemente.
Los efectos típicos incluyen:
- Flujo más bajo
- · Parte inferior de la cabeza
- • Menor eficiencia
- • Mayor consumo de energía
Por lo tanto:
Deben tenerse en cuenta la viscosidad, la densidad, la temperatura y el punto de funcionamiento reales del líquido.
En el caso de líquidos de alta viscosidad, la eficiencia de una bomba centrífuga puede disminuir significativamente.
Dependiendo de la aplicación,bombas de desplazamiento positivoLas bombas de tornillo, las bombas de engranajes o las bombas rotativas, como por ejemplo, pueden ofrecer una mejor solución.
No existe un valor de viscosidad único que pueda utilizarse como límite universal para todas las bombas centrífugas. La idoneidad de la bomba debe evaluarse en función de la aplicación específica y el diseño de la misma.
P8: ¿Puede una bomba funcionar en cualquier punto dentro del rango de caudal que se muestra en su curva de rendimiento?
No necesariamente.
El hecho de que un punto aparezca en la curva de la bomba no significa que sea un punto adecuado para el funcionamiento continuo.
Una bomba centrífuga normalmente debería funcionar lo más cerca posible de su:
Muchas aplicaciones apuntan a un rango operativo normal alrededor de80%–120% del flujo BEPpero el rango de funcionamiento real permitido siempre debe basarse en el rango de funcionamiento recomendado por el fabricante.
¿Por qué debe evitarse el funcionamiento prolongado con bajo caudal?
Cuando el caudal es significativamente inferior al punto de máxima eficiencia (BEP), la bomba puede experimentar:
- · Recirculación interna
- · Aumento de la temperatura
- • Aumento de las cargas radiales
- · Mayor vibración
- Desgaste del sello mecánico
- • Mayor carga sobre los soportes
Si el funcionamiento continuo a bajo caudal es inevitable, las posibles soluciones incluyen:
Opción 1: Línea de derivación/recirculación de caudal mínimo
Una parte del líquido se devuelve continuamente a la fuente de succión o a otro lugar adecuado.
Opción 2: Variador de velocidad
Un variador de frecuencia (VFD) puede utilizarse para reducir la velocidad de la bomba y ajustar mejor su caudal a la demanda real del sistema.
¿Qué ocurre con el flujo excesivo?
Operar demasiado a la derecha de la curva de la bomba también puede crear problemas, entre ellos:
- · Mayor NPSHr
- • Margen de NPSH reducido
- Cavitación
- · Aumento de la vibración
- Sobrecarga del motor
- • Eficiencia reducida
Por lo tanto:
El punto de funcionamiento preferido suele estar cerca del punto de funcionamiento de diseño y del punto de máxima eficiencia (BEP), manteniéndose dentro del rango de funcionamiento permitido por el fabricante.
Un buen diseño de bombas no se trata simplemente de seleccionar la bomba adecuada.
Se trata de crear un sistema bien adaptado en el que elbomba, tuberías, válvulas, motor y condiciones de funcionamientotrabajar juntos.
Para bombas centrífugas,Flujo de succión estable, margen NPSH adecuado, tuberías de tamaño apropiado y operación cerca del punto de máxima eficiencia (BEP).son algunos de los factores más importantes para lograr un rendimiento fiable y a largo plazo.
Fecha de publicación: 1 de septiembre de 2026