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3.2.- Sistemas Asociados a las Bombas y sus Características

Ago 25, 2021 | Libros

Cuando se aplica una bomba en un servicio específico de inmediato pasa a estar asociada a un sistema particular por el cual circulan los fluidos que ella maneja.

La función fundamental de las bombas es suministrar el Cabezal Total (H) que es la energía necesaria para superar la resistencia de la tubería de los accesorios como son las válvulas, juntas, recipientes. Adicionalmente esta energía debe vencer la elevación y el Cabezal de Presión (si los recipientes de succión y descarga son presurizados). La figura 3-2 muestra un sistema de tuberías. En la figura 3-2 se observa el esquema básico de un sistema de bombeo compuesto por un recipiente de succión abierto a la atmósfera, designado con el punto N° 1, y un recipiente de descarga, abierto también a la atmósfera, designado con el punto N° 2, la bomba B, y el sistema de tuberías de succión, de descarga y accesorios como válvulas de succión, descarga, codos, conexiones etc.

Figura N° 3-2.- Sistema de bombeo, con recipien-tes de succión y descarga al mis-mo nivel.
Figura N° 3-2.- Sistema de bombeo, con recipientes de succión y descarga al mismo nivel.
Fuente: Pump and System Troubleshooting Handbook- Performance Curve vs. System Curve-By Phil Mayleben

Los recipientes de succión y descarga están al mismo nivel, ambos a presión atmosférica, por lo que se puede asumir que en los puntos de referencia de la superficie de los fluidos la velocidad es cero. Esto quiere decir que la energía que debe suministrar la bomba B para mover el fluido será utilizada solamente a vencer las perdidas por fricción en las tuberías y accesorios, ya que la diferencia de altura o elevación que define el Cabezal Estático es cero.

Las pérdidas por fricción en los sistemas de tuberías varían con el cuadrado de la velocidad del fluido manejado, cuando el flujo es completamente turbulento. Para determinar el valor de estas pérdidas se han desarrollado tablas que permiten determinar el factor K del accesorio para luego multiplicarlo por V2/2g y determinar el valor de Hf. El Cabezal Estático es cero debido a que los niveles de líquido en los tanques son iguales.

La figura 3-3 muestra la curva del sistema, que representa el Cabezal de Fricción (Hf).

Ahora cuando existe Cabezal Estático (h), que no es más que la diferencia de altura entre el líquido en la superficie del recipiente de succión y la superficie de líquido en el recipiente de descarga, cambia el nivel de energía que la bomba debe suministrar para impulsar al fluido hasta el recipiente de descarga, resultando que el sistema ahora se hace más complejo.

Figura N° 3-3.- Curva del sistema mostrando la perdida por Fricción.
Figura N° 3-3.- Curva del sistema mostrando la perdida por Fricción.
Fuente: Dibujado por el autor.

Esta curva se genera con las perdidas por fricción y perdidas hidráulicas en las tuberías y accesorios. En este caso como los recipientes están abiertos a la atmósfera el Cabezal de Presión es cero y como las referencias de los líquidos es la superficie del recipiente de succión y del recipiente de descarga que están en reposo el Cabezal de Velocidad también es cero.

En la figura N° 3-4 se muestra un diagrama del sistema de bombeo que muestra el Cabezal Estático (h).

Figura N° 3-4.- Sistema de bombeo que incluye el Cabezal Estático.
Figura N° 3-4.- Sistema de bombeo que incluye el Cabezal Estático.
Fuente: Dibujado por el autor.

En la ecuación de la energía a las perdidas por fricción de la figura anterior  se deben sumar el Cabezal Estático (h) del sistema; la suma de los dos términos de la ecuación representa el Cabezal Total (H) que debe suministrar la bomba para llevar el fluido al tanque de descarga, tal como se indicó en la sección 3.1.-, el Cabezal Estático no es más que la diferencia de altura entre la superficie de los líquidos en los recipientes de succión y descarga.

Las bombas también pueden descargar a recipientes presurizados, que no se encuentran a la presión atmosférica. En la figura 3-5 se observa un sistema con recipiente presurizado.

Figura N° 3-5.- Diagrama del sistema mostrando un recipiente presurizado.
Figura N° 3-5.- Diagrama del sistema mostrando un recipiente presurizado.
Fuente: Dibujado por el autor.

En este caso el sistema descarga en un recipiente presurizado, es decir que el Cabezal que debe vencer la bomba está definido por las pérdidas por fricción o Cabezal de Fricción (Hf) en el sistema, el Cabezal Estático (h) entre la bomba y el recipiente y la presión interna del recipiente (Po). Para esta aplicación la bomba debe suministrar energía adicional al fluido para vencer la presión del recipiente.

Por el contrario, las bombas pueden succionar o aspirar de un recipiente que posea presiones superiores a la atmosférica, es decir, que están presurizados, en esta condición las bombas se ven favorecidas por la entrada de una energía positiva al balance de energía total.  Existen otras posibles combinaciones de pérdidas en el sistema, Cabezales Estáticos o Cabezales de Presión que pueden estar presentes en un sistema de bombeo las cuales deben ser analizadas en cada caso en particular.

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