8.1.- Flujo Mínimo Térmico

El Flujo Mínimo Térmico es una función del aumento de temperatura del fluido bombeado en su recorrido a través del cuerpo de la bomba. Cuando se trabaja a flujos reducidos se incrementa la temperatura del fluido con mayor rapidez que cuando se opera próximo al BEP como resultado de la ineficiencia de la bomba. Esto es debido a que la energía que aporta el motor que no se aprovecha toda para mover el líquido y parte de ella se disipa como calor.

Cuando se trabaja en régimen de flujo reducido, pero existe entrega de fluido al sistema el incremento de temperatura del fluido se puede calcular usando la ecuación N° 8-1.

[8-1]
[8-1]

Dónde:

T :  Incremento de temperatura, en grados F.

H:   Cabezal Diferencial, en pies.

E:    Eficiencia, como fracción.

CP :  Calor Específico. El calor específico para el agua es 1,0; para el petróleo es 0,49 y para el aire 0,240 a 100 °F.

El máximo incremento de temperatura que puede ser tolerado en la bomba es aquel que lleve el líquido a la temperatura de saturación en cualquier área crítica de la bomba, causando evaporación. Se entiende por áreas críticas aquellas donde el espacio disponible para la circulación del fluido es reducido, estas son pistones de balance, anillos de desgaste, bujes centrales, etc.

Una regla general es establecer el flujo mínimo térmico entre el 10% y el 15% del Punto de Mejor Eficiencia (BEP) o limitarlo al flujo en el cual el incremento de temperatura en el fluido es de 15 grados F.

El diagrama de la figura Nº 8-4 presenta un nomograma que permite determinar el incremento de la temperatura en el fluido en función del % de Eficiencia de la bomba y del Cabezal de Descarga (H)que ella desarrolla.

Figura N° 8-4.- Nomograma del incremento de temperatura en función de la Eficiencia y del Cabezal de Descarga (H).
Figura N° 8-4.- Nomograma del incremento de temperatura en función de la Eficiencia y del Cabezal de Descarga (H).
Fuente: http://www.pumped101.com/karassik1.pdf

Por ejemplo, usando la figura N° 8-4 si tenemos un cabezal de 1000 pies y la Eficiencia de la bomba es del 15% el incremento de temperatura del fluido que pasa por la bomba es de aproximadamente 7 grados F, que de acuerdo con los límites establecidos en la figura de 15 grados F, es aceptable.

En bombas de alta energía, cuando se trabaja a válvula cerrada o “Shutoff”, es decir que la bomba no entrega liquido al sistema por que la válvula de descarga está completamente cerrada o cuando la presión del sistema es muy superior a la presión que puede desarrollar la bomba, los aumentos de temperatura son violentos debido a que la gran parte de la energía que proporciona el equipo impulsor se convierte en calor favoreciendo la evaporación de los líquidos contenidos en ellas, produciendo un recalentamiento general de la bomba y el posterior atascamiento del equipo debido a la deformación de los componentes causado por la alta temperatura elevada.

Es importante destacar que el comportamiento de las bombas que trabajan a válvula cerrada no solo depende de los niveles de energía del equipo, sino también de las características del fluido y del volumen de líquido contenido en el interior de la bomba.

La ecuación N° 8-2 presenta el incremento de temperatura cuando se cierra completamente la válvula de descarga de la bomba.

[8-2]
[8-2]

Dónde:

T/min: Incremento de temperatura, grados F por minuto.

BHP:   Potencia en el punto de cierre, en HP

WL:     Peso neto del líquido en el interior de la bomba, en libras.

 CP:      Calor Específico. El Calor Específico para el agua es 1,0; para el petróleo es 0,49 y para el aire 0,240 a 100 °F.

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