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Ecuaciones de la bomba
Si quiere elegir la mejor bomba de agua para su depósito de agua de lluvia, verá especificaciones como la altura nominal y máxima y los caudales. ¿Qué significan? ¿Qué debe buscar? ¿Será la bomba adecuada para sus necesidades? Este artículo se centra en la cuestión del “caudal” nominal y máximo de las bombas de agua a presión.
Cuando se habla de cómo funcionan las bombas, o se revisan las especificaciones de las mismas, se encuentra el “caudal” máximo y el nominal. Mientras que el caudal de un grifo o una alcachofa de ducha depende de las tuberías, los cabezales de ahorro de agua y los aireadores, la bomba debe ser capaz de generar un caudal de agua, cuya salida se representa en litros por minuto (l/min).
Por lo general, cuanto mayor sea el volumen de agua (l/min) que pueda impulsar una bomba a través de las tuberías, mayor será el número de grifos a los que se pueda dar servicio en toda la vivienda. Sin embargo, los caudales también se ven influidos por la distancia a los puntos de acceso, las tuberías y la elevación. Por ello, los caudales “máximos” y “nominales” son útiles para saber si una bomba de agua es adecuada para sus necesidades.
Cabezal de la bomba
Si usted es un operador de un pulverizador de bomba y está realizando una aplicación de lavado suave en una casa residencial de dos pisos para eliminar líquenes o moho, ¿cómo consigue que el patrón de pulverización llegue a los aleros de la casa y proporcione una cobertura uniforme sin tener que subir una escalera?
Existe la idea errónea de que para conseguir un patrón de pulverización vertical u horizontal más amplio, simplemente se necesita una bomba que emita más presión. Por el contrario, la clave suele estar en aumentar el caudal.
No es raro oír a operadores de bombas quejarse de que su pulverizador no tiene suficiente presión cuando, en realidad, el problema es el caudal. De hecho, algunas personas utilizan los dos términos indistintamente, como si fueran la misma cosa. No lo son, y conocer la diferencia y el papel que desempeña cada uno es la clave para conseguir un rendimiento adecuado de la bomba.
El trabajo de una bomba no es suministrar presión; más bien, es suministrar un caudal, bombeando una cierta cantidad de líquido en un tiempo determinado desde un tanque o depósito hasta la salida. Los caudales se suelen expresar en galones por minuto o GPM. Hay algunas bombas más pequeñas que calculan el caudal en galones por hora o incluso en galones por día, produciendo cantidades extremadamente pequeñas de líquido en un tiempo determinado.
Cómo diseñar una bomba
Las bombas centrífugas son uno de los componentes más comunes en los sistemas de fluidos. Para entender cómo funciona un sistema de fluidos que contiene una bomba centrífuga, es necesario comprender las relaciones de altura y caudal de una bomba centrífuga.
El fluido que entra en una bomba centrífuga se dirige inmediatamente a la zona de baja presión en el centro u ojo del impulsor. A medida que el impulsor y los álabes giran, transfieren el impulso al fluido entrante. La transferencia de impulso al fluido en movimiento aumenta la velocidad del fluido. A medida que aumenta la velocidad del fluido, aumenta su energía cinética. El fluido de alta energía cinética es forzado a salir de la zona del impulsor y entra en la voluta.
La voluta es una región de sección transversal continuamente creciente diseñada para convertir la energía cinética del fluido en presión del mismo. El mecanismo de esta conversión de energía es el mismo que el del flujo subsónico a través de la sección divergente de una tobera. El análisis matemático del flujo a través de la voluta se basa en la ecuación general de energía, la ecuación de continuidad y la ecuación que relaciona las propiedades internas de un sistema. Los parámetros clave que influyen en la conversión de energía son la expansión del área de la sección transversal de la voluta, la mayor contrapresión del sistema en la descarga de la voluta y el flujo incompresible y subsónico del fluido. Como resultado de la interdependencia de estos parámetros, el flujo de fluido en la voluta, similar al flujo subsónico en una tobera divergente, experimenta una disminución de la velocidad y un aumento de la presión.
Curva de la bomba
La altura total y el caudal son los principales criterios que se utilizan para comparar una bomba con otra o para seleccionar una bomba centrífuga para una aplicación. La altura total está relacionada con la presión de descarga de la bomba. ¿Por qué no podemos utilizar simplemente la presión de descarga? La presión es un concepto conocido, estamos familiarizados con ella en nuestra vida cotidiana. Por ejemplo, los extintores están presurizados a 413 kPa (60 psig), ponemos una presión de aire de 241 kPa (35 psig) en los neumáticos de nuestras bicicletas y coches. Una de las razones es que no saben cómo va a utilizar la bomba. No saben qué caudal necesita y el caudal de una bomba centrífuga no es fijo. La presión de descarga depende de la presión disponible en el lado de aspiración de la bomba. Si la fuente de agua para la bomba está por debajo o por encima de la aspiración de la bomba, para un mismo caudal se obtendrá una presión de descarga diferente. Por lo tanto, para eliminar este problema, es preferible utilizar la diferencia de presión entre la entrada y la salida de la bomba.