Punto de funcionamiento de una bomba

¿Qué es el servicio de la bomba?

El punto de trabajo especificado se define como el punto de la curva H-Q del sistema para el que debe seleccionarse una bomba de acuerdo con los criterios de diseño hidráulico calculados. El objetivo de la selección es (aparte de otros criterios, como el rendimiento máximo) minimizar la desviación entre los puntos de trabajo especificados y los reales.

El punto de trabajo real se encuentra siempre en la intersección de la curva H-Q de la bomba y la curva H-Q del sistema real. A velocidad constante, se desplaza hacia arriba en la curva H-Q de la bomba con el aumento de las pérdidas por fricción hacia un caudal menor. El punto de trabajo debe elegirse lo más cerca posible del punto de rendimiento óptimo.

Punto de funcionamiento de la bomba centrífuga

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El punto de funcionamiento es un punto específico dentro de la característica de funcionamiento de un dispositivo técnico. Este punto se compromete debido a las propiedades del sistema y a las influencias y parámetros exteriores. En ingeniería electrónica, el establecimiento de un punto de funcionamiento se denomina polarización.

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El punto de funcionamiento de un sistema es el punto de intersección de la curva par-velocidad del accionamiento y de la máquina. Ambos dispositivos están unidos por un eje, por lo que la velocidad es siempre idéntica. El accionamiento crea el par que hace girar ambos dispositivos. La máquina crea el contra-par, por ejemplo, al ser un dispositivo movido que necesita energía permanente o una rueda que gira contra la fricción estática de la vía.

Un cambio de velocidad fuera de este punto de funcionamiento estable sólo es posible con una nueva intervención de control. Esta puede ser el cambio de la carga de la máquina o de la potencia del accionamiento, lo que modifica el par porque es un cambio en las curvas características. El sistema accionamiento-máquina pasa entonces a un nuevo punto de funcionamiento con una velocidad y un equilibrio de pares diferentes.

Punto de funcionamiento del diseño

Cada bomba tiene un punto de máximo rendimiento (BEP), que es el caudal al que la bomba funciona con el máximo rendimiento hidráulico.  El BEP es el punto de funcionamiento óptimo y, para conseguir el máximo rendimiento y el menor coste de funcionamiento, la bomba debe trabajar lo más cerca posible del BEP. En el BEP, el riesgo de fallo de la bomba es mínimo y la bomba tiene la mayor esperanza de vida.

Normalmente no es posible hacer coincidir el punto de trabajo solicitado con el BEP de la bomba. Pero si no hay razones específicas para hacer lo contrario, debe seleccionarse una bomba de modo que el punto de funcionamiento esté cerca del BEP. En condiciones ideales, una bomba centrífuga debe funcionar en rangos de caudal de ±10 BEP. El rango de caudal de trabajo aceptable cambia en función del diseño hidráulico de la bomba y de las recomendaciones del fabricante. Cuanto más alejado esté el punto de funcionamiento del BEP de la bomba, el rendimiento de la misma será menor y el nivel de vibración y ruido será mayor.

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El funcionamiento de la bomba demasiado a la izquierda o a la derecha de su BEP durante un largo período de tiempo tiene muchas consecuencias. El funcionamiento fuera del BEP puede provocar un fallo prematuro de la bomba.  En el punto de máximo rendimiento, las bombas están sometidas a un mínimo de fuerzas hidráulicas desequilibradas que favorecen un funcionamiento suave.

Curva de funcionamiento de la bomba

El punto de funcionamiento de las bombas se discute en la página bombas, vemos aquí un ejemplo de cálculo del punto de funcionamiento de la bomba, Esto es similar a las ventilaciones o apiración (sin control de NPSH porque no hay riesgo de cavitación con el aire).

El caudal que entrega una bomba centrífuga o un ventilador disminuye en función de la resistencia a la presión (altura de carga o presión Delta) de la red del fluido. Esta resistencia de la red es la presión que debe suministrar la bomba o el ventilador, para conseguir un caudal determinado.

El fabricante proporciona con la bomba, una curva de evolución del caudal, en función de la presión resistente, que la bomba tiene que superar. Las curvas se proporcionan generalmente para una familia de bombas. La presión (o delta P para los ventiladores), se da en Hm (cabeza manométrica) para los líquidos, o en Pascales para los aeraulicos.

Diámetro de la rueda de la bomba reducido: En teoría, el caudal y la altura manométrica son proporcionales al cuadrado del diámetro de la rueda. El diámetro reducido de la rueda se utiliza para modificar el caudal de la bomba sin modificar su rendimiento, (en un límite del 15% del diámetro inicial), Esto da por tanto la posibilidad al fabricante, de utilizar un modelo de bomba para producir una gama de bombas perfectamente adaptadas a diversas especificaciones.