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Bomba centrífuga de presión de aspiración negativa
El tema de este boletín es posiblemente uno de los aspectos menos comprendidos de la aplicación y el funcionamiento de las bombas. La altura de aspiración positiva neta (NPSH) no es difícil de calcular y es muy importante para el éxito del diseño y funcionamiento de la bomba y del sistema. La NPSH debe calcularse durante el diseño de todos los sistemas de bombeo o las revisiones de los sistemas existentes.
Este boletín tratará las definiciones, qué es la NPSH, cómo calcularla, qué efectos se producen en las bombas y sistemas cuando la NPSH es insuficiente y qué se puede hacer cuando la NPSH es un factor limitante.
Altura de aspiración positiva neta disponible (NPSHa): diferencia entre la presión atmosférica estándar y la combinación de la presión atmosférica en elevación, la elevación de aspiración dinámica total, la presión de vapor y el factor de seguridad. El resultado debe ser igual o mayor que la NPSHr.
Elevación dinámica total de succión (TDSL) – Es la combinación de la elevación o cabeza estática y la pérdida por fricción durante el funcionamiento dentro de la tubería de succión. En un elevador de aspiración, la altura de aspiración dinámica total se calcula sumando la altura de aspiración estática más la pérdida por fricción en el caudal. En un sistema con el agua más alta que la bomba, la altura de aspiración dinámica total se calcula restando la pérdida por fricción de la presión de entrada positiva o la altura estática. En cualquier caso, el valor de la altura de aspiración dinámica total o de la altura de aspiración dinámica total de un sistema es la lectura del manómetro de aspiración, mientras la bomba está funcionando.
Cebado de la bomba
Una disposición de la bomba en la que la fuente de líquido está por debajo de la bomba se denomina configuración de aspiración. En otras palabras, en una configuración de elevación de la succión, una bomba toma la succión de una fuente de líquido situada por debajo de la línea central de la bomba.
Una característica de la mayoría de las bombas, ya sean bombas de engranajes, bombas de cavidad progresiva, bombas de manguera o bombas de pistón, es que deben ser cebadas antes de su funcionamiento, y no se debe permitir que funcionen en seco. Sin embargo, una vez que una bomba y la tubería de aspiración que conduce a la bomba están cebadas, es posible que esa bomba proporcione una elevación de aspiración y eleve el líquido desde un punto situado por debajo de la bomba mientras ésta funciona.
Se puede esperar que las bombas correctamente instaladas y operadas dentro de sus parámetros de diseño proporcionen un servicio prolongado y sin problemas de diez años o más, a menos que se trate de tareas muy arduas. Si se produce un problema, la mayoría de las veces se debe a problemas de succión. Más concretamente, a una bomba que se ha cebado incorrectamente o que no se autoceba. Las bombas son capaces de evacuar (bombear) una modesta cantidad de aire desde el lado de aspiración de la bomba hasta el lado de descarga de la misma. El llenado del sistema de entrada con fluido o, al menos, el llenado de la bomba (elementos de bombeo húmedos) mejorará considerablemente la capacidad de cebado de la bomba.
Altura de aspiración frente a cabeza de aspiración
NPSHr – NPSH requerido – es una función del diseño de la bomba y es el valor más bajo de NPSH al que se puede garantizar que la bomba funcione sin una cavitación significativa. No existe un criterio absoluto para determinar cuál debe ser este NPSH mínimo admisible, pero los fabricantes de bombas suelen seleccionar una caída arbitraria de la altura dinámica total (altura diferencial) del 3% como valor normal para determinar el NPSHr.
NPSHa – NPSH disponible – es una función del sistema en el que funciona la bomba y es igual a la altura de presión absoluta en la superficie del líquido más el nivel estático del líquido por encima de la línea central de la bomba (negativo para una elevación de aspiración) menos la altura de presión absoluta del vapor del líquido a la temperatura de bombeo menos las pérdidas de altura por fricción de la aspiración.
Válvula de alivio – Se utiliza en la descarga de una bomba de desplazamiento positivo. Una válvula ajustable, accionada por resorte, se abre cuando se alcanza una presión preestablecida. Se utiliza para evitar una acumulación de presión excesiva que podría dañar la bomba o el motor.
Eficiencia de la bomba
Hay una serie de factores que hay que tener en cuenta antes de seleccionar el mejor tipo de bomba para una aplicación. Entre ellos están las capacidades de elevación y altura de la bomba deseada. Tanto la elevación como la altura se utilizan para calcular o calificar el movimiento de líquidos en sentido vertical, a diferencia del caudal, es decir, la cantidad de líquido que una bomba puede mover en un tiempo determinado. El volumen de líquido movido en un periodo de tiempo determinado, su caudal máximo, se mide en galones por minuto, o simplemente, GPM. Sin embargo, esta cifra no es estática. Se ve afectado por la altura a la que debe bombearse el fluido. Esto, a su vez, viene determinado por la altura y la elevación de la bomba.
Es importante conocer la altura de la bomba a la hora de seleccionarla, ya que el rendimiento de la altura, su rango y su relación con la presión es una de las características físicas más importantes de cualquier bomba. La altura de la bomba mide la potencia de una bomba, en relación con el impacto de la gravedad en el flujo vertical y la presión (PSI) necesaria para “empujar” el fluido contra la fuerza de la gravedad. En resumen, como se ha aludido anteriormente, el término cabeza hace referencia a la altura a la que una bomba, bajo presión, puede elevar un fluido como el agua hasta su límite vertical para descargar el fluido.