9.1.- Aplicación de las Leyes de Afinidad

La aplicación directa de las Leyes de Afinidad representa una aproximación inicial del diámetro requerido en el impulsor en un caso determinado. Los resultados de evaluaciones y de pruebas muestran diferencias entre el diámetro calculado y el rendimiento real logrado luego del corte, la experiencia indica que la diferencia es mayor respecto al valor calculado teóricamente, cuanto mayor es el corte realizado.

Esta diferencia puede llegar al 20% de lo calculado, en pocas publicaciones se hace referencia a esta situación llegando muchos usuarios a cometer errores que terminan dañando los equipos y causando perturbaciones en las operaciones.

Esto ocurre porque la Eficiencia hidráulica del impulsor se reduce como consecuencia del corte reflejado en una caída de Cabezal influenciado principalmente porque aumenta la inestabilidad del fluido a la salida del impulsor, por la mayor distancia que debe recorrer el fluido hasta la lengüeta de la carcasa, por la relación entre la velocidad del fluido a la succión y la velocidad del fluido a la descarga de la bomba que no es contemplada en las Leyes de Afinidad.

En la figura N° 9-1 se muestra las curvas de corrección del diámetro calculado vs. el diámetro real corregido, ambos expresados en %.

Figura N° 9-1.- Gráfica para la corrección de los diámetros a partir de las Leyes de Afinidad.
Figura N° 9-1.- Gráfica para la corrección de los diámetros a partir de las Leyes de Afinidad.
Fuente: STEPANOFF,A. J. Flow Pumps Design and Application, John Wiley & Sons, Inc, 2da edition, 1957.

La forma de utilizar el gráfico es la siguiente:

  • Con las Leyes de Afinidad se determina el nuevo diámetro requerido para la aplicación especificada, partiendo del diámetro de impulsor originalmente instalado en la bomba centrífuga.
  • Con el nuevo diámetro se determina el % de reducción, dividiendo por el diámetro original.
  • Usando el porcentaje de reducción obtenido se entra en el eje horizontal (Diámetro Calculado) de la gráfica de la figura N° 9-1y se desplaza verticalmente hasta cortar la curva de corrección.
  • Las curvas de corrección son para impulsores Radiales con Velocidades Específicas (NS) entre 500 y 1.000 y una curva para impulsores tipo Francis con NS entre 1.000 y 5.000. Para Velocidades Especificas por arriba de 5.000 no se contemplan correcciones directas, ya que son impulsores de flujo mixto y axial.
  • Desde la curva de corrección correspondiente al impulsor de la bomba se debe desplazar horizontalmente hasta cortar el eje horizontal (Diámetro Corregido) y se determina el % del diámetro del impulsor requerido.
  • Este valor es el % del diámetro real al cual se debe cortar el impulsor.

Por ejemplo: si el porcentaje calculado de reducción en el diámetro es del 80%, usando la curva de corrección de la figura N° 9-1, para impulsores tipo Francis observamos que realmente la reducción del diámetro se debe dejar al 85%, es decir un 5% por arriba del diámetro calculado para lograr el rendimiento deseado.

En números concretos si tenemos un impulsor de 10 pulgadas, y calculamos que la reducción debe ser del 20%, es decir el impulsor quedaría con el 80% del diámetro original tendríamos un nuevo diámetro de 8 pulgadas como diámetro final a maquinar, sin embargo si evaluamos el resultado con la curva presentada en la figura N° 9-1, resulta que el diámetro corregido es de 85%, es decir que él % a maquinar es del 15% de diámetro original, quedando el diámetro final del impulsor en 8,5 pulgadas. Lo que quiere decir que si cortamos el impulsor en base a las Leyes de Afinidad el impulsor tendría un déficit en el Cabezal desarrollado de al menos 5% del valor calculado con las ecuaciones. Por esta razón muchos cálculos usando las Leyes de Afinidad resultan errados y llevan a la pérdida total del impulsor debido a que no se puede lograr el rendimiento prometido inicialmente, porque el diámetro del impulsor es cortado excesivamente y luego de cortado es imposible la restitución del diámetro original del componente.

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