Las bombas centrífugas juegan un papel crucial en numerosas industrias y procesos, desde la agricultura hasta la minería y la producción de petróleo. Estas máquinas son esenciales para transportar líquidos de un lugar a otro de forma eficiente y confiable. Pero, ¿alguna vez te has preguntado cómo funcionan exactamente? En este artículo, exploraremos las curvas características de las bombas centrífugas, que son una herramienta fundamental para comprender su desempeño y selección adecuada. Descubriremos cómo estas curvas nos proporcionan información valiosa sobre la capacidad de la bomba, su eficiencia y cómo se comporta en diferentes condiciones de operación. ¡Prepárate para sumergirte en el fascinante mundo de las bombas centrífugas y sus curvas características!
Las máquinas hidráulicas que convierten la energía hidráulica en energía mecánica se denominan turbinas, mientras que las máquinas hidráulicas que convierten la energía mecánica en energía hidráulica se denominan bombas. La energía hidráulica se presenta en forma de energía de presión. Si la energía mecánica se convierte en energía de presión debido a la fuerza centrífuga que actúa sobre el fluido, se denomina bomba centrífuga. Hemos comentado cómo calcular el trabajo realizado, alturas y eficiencias así como la velocidad mínima de arranque de la bomba centrífuga. Se utilizan ciertas características para operar estas bombas centrífugas. Desde una perspectiva teórica, podemos utilizar algunas de estas características de las bombas centrífugas para determinar el comportamiento y el rendimiento exactos en diferentes condiciones de trabajo.
bomba centrífuga
Como ya se mencionó, la bomba centrífuga convierte la energía mecánica en energía de presión utilizando la fuerza centrífuga que actúa sobre el líquido.
- La bomba centrífuga actúa como una inversión de una turbina de reacción de flujo radial hacia adentro.
- Esto significa que en las bombas centrífugas el flujo se produce radialmente hacia afuera.
- La bomba centrífuga funciona según el principio de flujo de vórtice forzado.
- Esto significa que cuando una determinada masa de fluido gira mediante un par externo, el nivel de presión del fluido en rotación aumenta.
- El aumento de la carga de presión en cualquier punto del fluido en rotación es proporcional al cuadrado de la velocidad tangencial del fluido en ese punto.
- A la salida del impulsor, donde el radio es mayor, la altura aumenta más y el líquido se expulsa por la salida con una altura alta.
- Debido a esta alta presión, el líquido puede elevarse a un nivel alto.
Curvas características de bombas centrífugas.
Las curvas características de las bombas centrífugas son aquellas curvas que se crean a partir de los resultados de varias pruebas realizadas a la bomba centrífuga. Estas curvas son necesarias para predecir el comportamiento y rendimiento de la bomba cuando ésta opera a diferentes caudales, alturas y velocidades. Las características más importantes de las bombas se enumeran a continuación:
- características principales,
- Características de funcionamiento y
- Eficiencia constante o curvas tipo clamshell.
1. Principales curvas características
Las principales características de una bomba centrífuga consisten en una variación de la altura de impulsión (altura de impulsión manométrica, HMETRO), potencia y descarga según velocidad. Al trazar las curvas manométricas de altura versus velocidad, la descarga se mantiene constante. Para visualizar las curvas de entrega en relación a la velocidad, el cabezal de entrega manométrico (HMETRO) se mantiene constante. Y para la representación de las curvas potencia-velocidad se mantienen constantes la altura de entrega manométrica y el caudal de entrega. El siguiente gráfico muestra las principales características de una bomba.
Para dibujar el diagrama de HMETRO La descarga se mantiene constante a lo largo de la velocidad (N).
De la ecuación de velocidad tangente
De la ecuación anterior queda claro que √HMETRO /DN es una constante o HMETRO ∝norte2.
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Esto significa que la altura de una bomba es proporcional a N2. De ahí la curva de HMETRO v/s N es una curva parabólica como se muestra en el gráfico anterior.
Conocemos el rendimiento de la bomba por el artículo anterior, está claro que P/D5norte3 es una constante.
Por lo tanto, P ∝ N. Esto significa que la curva P v/s N es una curva cúbica como se muestra en el gráfico anterior.
También lo sabemos por el artículo anterior.
Esto significa Q ∝ N para una bomba determinada. Por lo tanto, la curva Q v/s N es una línea recta como se muestra en el gráfico anterior.
2. Características operativas
Si la velocidad se mantiene constante, las características de funcionamiento de la bomba resultan de la variación de la altura manométrica de impulsión, de la potencia y del rendimiento en relación con el caudal de impulsión. El siguiente gráfico muestra las características de funcionamiento de una bomba.
La curva de potencia de entrada de las bombas no debe pasar por el origen. Estará ligeramente alejado del origen en el eje y porque incluso con descarga cero se requiere algo de energía para superar las pérdidas mecánicas.
La curva de carga tiene un valor de carga máximo cuando la descarga es cero.
La curva de potencia de salida comienza en el origen porque en Q = 0 la potencia de salida (ρ QgH) es cero.
La curva de eficiencia comienza en el origen en Q = 0, η = 0
3. Curvas de eficiencia constante
Para obtener curvas de eficiencia constante para una bomba, se utilizan las curvas de altura versus flujo y de eficiencia versus flujo para diferentes velocidades. El siguiente gráfico (a) muestra las curvas de altura/descarga para diferentes velocidades. Las curvas de eficiencia-descarga para las diferentes velocidades se muestran en el diagrama (b). Combinando estas curvas (curvas H ~ Q y curvas η ~ Q), se obtienen curvas de eficiencia constante, como se muestra en el diagrama (a).
Para dibujar las curvas de eficiencia constante (también llamadas curvas de isoeficiencia), se dibujan líneas horizontales que representan eficiencias constantes en las curvas η ~ O. Los puntos donde estas líneas cruzan las curvas de eficiencia a diferentes velocidades se transfieren a las curvas H~Q correspondientes. Los puntos de igual eficiencia se conectan mediante curvas suaves. Estas curvas suaves representan las curvas de isoeficiencia.
¿Sabes qué es la succión de una bomba centrífuga?
La succión de una bomba centrífuga es el proceso en el que la línea de succión, la carcasa de la bomba y parte de la línea de entrega hasta la válvula de entrega se llenan completamente desde el exterior con el líquido que la bomba entregará antes de arrancarla. Esto elimina el aire de estas partes de la bomba y las llena con el líquido a bombear. El trabajo realizado por el impulsor por unidad de peso de fluido por segundo se denomina calor generado por la bomba. La ecuación (a) del artículo anterior da la altura producida por la bomba como =1/g Vw2 tu2 Metro. Esta ecuación es independiente de la densidad del líquido. Esto significa que cuando la bomba funciona con aire, la altura producida se expresa en metros de aire. Cuando la bomba se llena de agua, la altura producida es el mismo metro de agua. Sin embargo, como la densidad del aire es muy baja, la altura del aire creada en un metro equivalente de columna de agua es insignificante y, por lo tanto, la bomba no puede aspirar el agua. Para evitar esta dificultad, se requiere succión para poner en marcha la bomba centrífuga.
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Bomba Centrífuga
Las bombas centrífugas son máquinas hidráulicas que convierten la energía mecánica en energía de presión mediante la fuerza centrífuga que actúa sobre el fluido.
La bomba centrífuga funciona de manera inversa a una turbina de flujo radial hacia adentro. Esto significa que el flujo en las bombas centrífugas es en dirección radial hacia afuera. La bomba centrífuga trabaja según el principio del flujo de vórtice forzado. Esto significa que cuando una masa determinada de líquido es rotada por un par externo, se produce un aumento en la presión del líquido en rotación. El aumento en la presión en cualquier punto del líquido en rotación es proporcional al cuadrado de la velocidad tangencial del líquido en ese punto. Así, en la salida del impulsor, donde el radio es mayor, el aumento en la presión será mayor y se descargará el líquido a alta presión. Debido a esta alta presión, se puede elevar el líquido a un nivel elevado.
Curvas Características de Bombas Centrífugas
Las curvas características de las bombas centrífugas se definen como aquellas curvas que se trazan a partir de los resultados de una serie de pruebas en la bomba centrífuga. Estas curvas son necesarias para predecir el comportamiento y rendimiento de la bomba cuando esta trabaja bajo diferentes caudales, alturas y velocidades. Las siguientes son las curvas características más importantes para las bombas:
- Curvas Características Principales: Estas curvas muestran la variación de la altura manométrica, la potencia y el caudal en relación a la velocidad. En las curvas de altura manométrica versus velocidad, el caudal se mantiene constante. En las curvas de caudal versus velocidad, la altura manométrica se mantiene constante. Y en las curvas de potencia versus velocidad, tanto la altura manométrica como el caudal se mantienen constantes.
Curvas Características de Operación: Estas curvas muestran la variación de la altura manométrica, la potencia y la eficiencia en relación al caudal cuando la velocidad se mantiene constante.
- Curvas de Eficiencia Constante: Estas curvas se obtienen combinando las curvas de altura versus caudal y eficiencia versus caudal para diferentes velocidades. Representan las curvas de eficiencia constante (también conocidas como curvas isoeficiencia).
La bomba centrífuga debe ser sometida a un proceso de cebado antes de su puesta en marcha. El cebado de una bomba centrífuga se define como la operación en la cual la tubería de succión, la carcasa de la bomba y una parte de la tubería de descarga hasta la válvula de descarga se llenan completamente desde una fuente externa con el líquido que será elevado por la bomba antes de iniciarla. Esto significa que el aire en estas partes de la bomba es eliminado y se llenan con el líquido a bombear. El trabajo realizado por el impulsor por unidad de peso de líquido por segundo se conoce como la altura generada por la bomba. Para evitar dificultades, el cebado es necesario para poner en marcha la bomba centrífuga.
Preguntas Frecuentes
- ¿Cómo funcionan las bombas centrífugas?
Las bombas centrífugas convierten la energía mecánica en energía de presión mediante la fuerza centrífuga que actúa sobre el fluido. El flujo en estas bombas es radial hacia afuera y trabajan según el principio del flujo de vórtice forzado. - ¿Qué son las curvas características de las bombas centrífugas?
Las curvas características de las bombas centrífugas son representaciones gráficas que muestran la variación de la altura manométrica, potencia y eficiencia en relación a la velocidad y caudal. Estas curvas son útiles para prever el rendimiento de la bomba bajo diferentes condiciones de trabajo. - ¿Por qué es necesario el cebado de una bomba centrífuga?
El cebado de una bomba centrífuga es necesario para eliminar el aire de las partes internas de la bomba y llenarlas con el líquido a bombear. Esto garantiza que la bomba funcione correctamente, evitando problemas de succión.
Referencias: