8.- Flujo Mínimo

Como se dijo en las secciones anteriores, las bombas centrífugas son optimizadas para un caudal y presión determinados denominado Punto de Mejor Eficiencia o en inglés “Best Efficinecy Point”, “BEP”.

La mejor Eficiencia de la bomba se logra cuando el equipo opera a la presión y caudal de diseño. Sí la bomba opera fuera de este punto se inicia la recirculación interna de parte del fluido manejado por el equipo y una serie de fenómenos en la bomba que favorecen el deterioro del rendimiento.

Los principales efectos desfavorables se generan cuando se opera una bomba centrífuga fuera del Punto de Mejor Eficiencia, específicamente a flujo reducido son:

  • Aumenta la temperatura en el líquido bombeado, debido a la reducción del caudal que entrega la bomba y a la reducción de la Eficiencia, transformando en calor parte de la energía que aporta el elemento motriz.
  • Se produce recirculación en la succión y en la descarga de la bomba, debido a la baja velocidad de transporte, que propicia la formación de remolinos y de turbulencia.
  • Se reduce la vida de los sellos mecánicos y de los cojinetes debido al incremento de las fuerzas axiales y radiales, lo cual origina deflexión en el eje y altas cargas sobre los cojinetes.
  • Se erosionan las superficies metálicas dando la apariencia de estar roído, debido a la recirculación y a los remolinos locales lo cual incrementa la tasa de erosión.
  • Se pueden producir sobrecargas en los motores de las bombas de alta Velocidad Específica (NS), debido a las características de sus curvas de potencia que consumen mayor energía a bajo flujo. Las bombas de baja y media Velocidad Específica (NS), tienen curvas de consumo de potencia que decrecen con la reducción del flujo por tanto al reducirse el flujo también se reduce el consumo de potencia y por lo que ellas no se sobrecargan a bajos flujos.
  • Se producen en el interior de la bomba ruidos dando la apariencia de estar moliendo piedras, acompañado de vibración e inestabilidad, causado por la variación del empuje axial, recirculación y fluctuación de las cargas.

La figura N° 8-1 muestra cómo afecta a los accesorios de las bombas centrífugas el trabajar a bajo flujo, es decir a la derecha del Punto de Mejor Eficiencia. Desplazarse a la derecha del (BEP) produce los fenómenos descritos anteriormente.

Figura N° 8-1.- Diagrama de cómo afectan a las bombas centrífugas el operar a flujos reducidos.
Figura N° 8-1.- Diagrama de cómo afectan a las bombas centrífugas el operar a flujos reducidos.
Fuente: www.pumpfundamental.com

En la figura se observa que el primer fenómeno que se presenta es la recirculación a la descarga de la bomba (indicado con el N° 6), si el flujo se continua reduciendo se inicia la recirculación a la succión (indicado con el N° 5 en la figura), si el flujo se continua desplazando a la izquierda se reduce la vida del impulsor (indicado con el N° 4, en la figura), a muy bajos flujos se reduce la vida de los sellos y cojinetes (indicado con el N° 3)y finalmente se incrementa la temperatura del fluido (indicado con el N° 1), hasta causar la evaporación del fluido bombeado de acuerdo con la magnitud de la reducción del flujo y de la energía del equipo.

La figura N° 8-2 muestra el diagrama de dos impulsores en corte donde se representa, por medio de líneas de flujo, la recirculación tanto a la succión como a la descarga debido a la operación de la bomba a flujos parciales, es decir a caudales menores al caudal en el Punto de Mejor Eficiencia.

Figura N° 8-2.- En la figura se observan dos impulsores afectados por recirculación a la succión y a la descarga.
Figura N° 8-2.- En la figura se observan dos impulsores afectados por recirculación a la succión y a la descarga.
Fuente: Pump HandBook-Igor J. Karassik, Joseph P. Messina, Paul Cooper, Charles C. Heald-McGraw Hill-Third Edition-2001.

La recirculación a la succión es más frecuente que la recirculación a la descarga, el resultado de esta recirculación es el incremento de las pulsaciones de presión en la bomba. La circulación tanto a la succión como a la descarga puede producir daños que por lo general son confundidos con los daños causados por la cavitación.

La figura N° 8-3 muestra un impulsor con los alabes erosionados en el área de descarga debido a recirculación.

Figura N° 8-3.- Impulsor erosionado en el área de descarga por recirculación.
Figura N° 8-3.- Impulsor erosionado en el área de descarga por recirculación.
Fuente: http://www.pumpfundamentals.com/pump_glossary.htm

Los remolinos locales causados por la recirculación causan erosión y desgaste en las superficies del alabe que transmiten la energía y la severidad de los daños dependerá de las características del material de fabricación del impulsor y de los niveles de energía que tenga la bomba. Cuando se habla de Flujo Mínimo en una bomba centrífuga se debe hacer una clara separación entre el flujo mínimo térmico y el flujo mínimo continuo estable de una bomba.

Acerca del autor de este libro:

José Miguel Acosta Pérez

José Miguel Acosta Pérez, es Ingeniero Mecánico egresado de la Universidad Simón Bolívar (USB) (Venezuela-1982); Especialista en Equipos Rotativos, Universidad Simón Bolívar (USB) (Venezuela-1990), Especialista en Gerencia de Proyectos, Universidad Católica Andrés Bello (UCAB) (Venezuela-2001), Especialista en Equipos para Producción de Petróleo On and Offshore, Universidade de Iguazu (UNIG) (Brasil-2010). 

E-mail de contacto: jose.acosta_pumpbook.com.br

CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN

1.1.- ¿Qué es una Bomba?
1.2.- ¿Qué son las Bombas Centrífugas?

CAPÍTULO 2
PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA

2.1.- Impulsores
2.2.- Eje
2.3.- Carcasa
2.4.- Anillos de Desgaste
2.5.- Cojinetes
2.6.- Sellos Mecánicos

CAPÍTULO 3
¿CÓMO LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS TRANSMITEN LA ENERGÍA A LOS FLUIDOS?

3.1.- Cabezal Total de una Bomba Centrífuga
3.2.- Sistemas Asociados a las Bombas y sus Características
3.3.- Potencia y Eficiencia en las Bombas Centrífugas

CAPÍTULO 4
CURVAS DE RENDIMIENTO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

4.1.- Forma de la Curva de Rendimiento
4.2.- Diseño Hidráulico de las Bombas Centrífugas

CAPÍTULO 5
CEBADO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

5.1.- Cebado Manual con Válvula de Pie
5.2.- Cebado con Tanque de Cámara Simple
5.3.- Cebado por Succión Positiva
5.4.- Cebado con Eyectores
5.5.- Cebado con Bombas de Vacío

CAPÍTULO 6
CARACTERÍSTICAS DE SUCCIÓN DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA

6.1.- Como se Determina el NPSHA
6.2.- Como se Determina el NPSHR
6.3.- Como Mejorar el NPSHA de un Sistema de Bombeo
6.4.- Fenómeno de Cavitación

CAPÍTULO 7
OPERACIÓN CON LÍQUIDOS VISCOSOS

CAPÍTULO 8
FLUJO MÍNIMO

8.1.- Flujo Mínimo Térmico
8.2.- Flujo Mínimo Continuo

CAPÍTULO 9
LEYES DE AFINIDAD

9.1.- Aplicación de las Leyes de Afinidad
9.2.- Ajustes en los Impulsores Luego del Corte

CAPÍTULO 10
OPERACIÓN CON MÁS DE UNA BOMBA

10.1.- Bombas Operando en Paralelo
10.2.- Bombas Operando en Serie

CAPÍTULO 11
PARTES Y SISTEMAS ACCESORIOS PARA LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

CAPÍTULO 12
COJINETES

12.1.- Cojinetes Radiales
12.2.- Cojinetes de Empuje

CAPÍTULO 13
LUBRICACIÓN

13.1.- Tipos de Lubricación
13.2.- Lubricación con Grasa
13.3.- Lubricación con Aceite

CAPÍTULO 14
ACOPLAMIENTO

14.1.- Acoplamientos de Engranajes
14.2.- Acoplamientos de Rejilla de Agarre Continuo
14.3.- Acoplamientos Elastoméricos
14.4.- Acoplamiento Flexible de Láminas Metálicas

CAPÍTULO 15
SELLADO DEL EJE

15.1.- Caja de Sellos
15.2.- Empaquetaduras
15.3.- Sellos Mecánicos

CAPÍTULO 16
MATERIALES DE FABRICACIÓN

16.1.- Materiales de Acuerdo con el ASME B73.1
16.2.- Materiales de Acuerdo con el API 610
16.3.- Otras Consideraciones

CAPÍTULO 17
INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

17.1.- Control por Regulación de Flujo
17.2.- Control por Recirculación
17.3.- Control por Variación de Velocidad
17.4.- Otras Consideraciones para el Control de Flujo

CAPÍTULO 18
MOTORES ELÉCTRICOS

CAPÍTULO 19
VIBRACIÓN MECÁNICA EN BOMBAS CENTRÍFUGAS

19.1.- Como se Miden las Vibraciones y Como son Interpretadas
19.2.- Que Dicen el Asme B73.1 Y el API 610 Sobre Vibración
19.3.- Causas de las Vibraciones en las Bombas Centrífugas

CAPÍTULO 20
PRINCIPALES TIPOS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

20.1.- Bomba de Succión Frontal
20.2.- Bomba Vertical en Línea
20.3.- Bombas Horizontales Multietapas
20.4.- Bomba Doble Succión Axialmente Partida, Entre Cojinetes
20.5.- Bomba Vertical Tipo Turbina

CAPÍTULO 21
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

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