Las bombas son el segundo equipo industrial más utilizado después de los motores. Actualmente, millones de bombas en todo el mundo están funcionando, transmitiendo miles de líquidos. Elegir una bomba adecuada entre los muchos tipos de bombas disponibles es una tarea muy compleja. La selección de bombas es en gran medida un proceso de coincidir con las capacidades de una bomba específica con requisitos del sistema y las características del líquido a bombear. En este artículo, comenzaremos con las propiedades del líquido bombeado, desde la perspectiva de las necesidades del usuario, y luego discutiremos la selección específica de la bomba.
Requerimientos básicos:
En cualquier aplicación, el primer paso es comprender los requisitos básicos del usuario para la bomba. Por ejemplo, las condiciones de entrada, la velocidad de flujo requerida, la diferencia de presión, la temperatura y las características del fluido, como la viscosidad, la abrasividad, la sensibilidad al corte y la corrosividad, deben determinarse para seleccionar una buena bomba.
La bomba debe funcionar bien bajo las condiciones de succión correctas. De hecho, el mayor problema encontrado por las bombas se remonta a malas condiciones de succión. Debido al hecho de que la capacidad de la bomba para empujar el líquido es mucho más fuerte que su capacidad para absorber el líquido, las condiciones de entrada deben mantenerse dentro del rango de capacidad de la bomba.
La diferencia de presión también es una parte crucial, especialmente desde la perspectiva de la conservación de la energía y la vida útil del servicio de bombas. El uso de diámetros de tubería más pequeños y longitudes de tubería más largas puede reducir el costo inicial del sistema, pero también puede conducir a mayores diferencias de presión en la bomba. Esta mayor diferencia de presión se convertirá en consumo de energía y puede acortar la vida útil de la bomba, lo que significa mayores costos operativos y una menor eficiencia.
Las características líquidas requeridas generalmente se conocen, y lo importante es comprender cómo una bomba dada afecta estas características. La gran mayoría de los usuarios están dispuestos a mantener el líquido descargado por la bomba en las mismas condiciones que cuando ingresa a la bomba. La compatibilidad de los materiales, la viscosidad, la sensibilidad al corte y la presencia de sustancias o sólidos específicos son de gran importancia para la selección correcta de bombas.
Una vez que se cumplen los requisitos básicos y se conocen las características del líquido, la selección de la bomba puede comenzar. Las bombas generalmente se dividen en dos categorías básicas: bombas cinéticas (el tipo más grande es bombas centrífugas) y bombas de desplazamiento positivo (PD). Según los datos del Departamento de Comercio de los Estados Unidos, aproximadamente el 70% de todas las ventas de bombas son bombas cinéticas, mientras que el 30% restante son bombas volumétricas. Al elegir una bomba, el primer paso es determinar cuál es más adecuado para sus necesidades, bomba centrífuga o bomba volumétrica.
Debido al hecho de que las bombas industriales convencionales son bombas centrífugas, muchas personas considerarán las bombas centrífugas. El costo de las bombas centrifugales suele ser más bajo que el de las bombas volumétricas, y también son el tipo de bomba correcto para usar en muchos casos. Cada bomba agita el fluido a su manera, y cada bomba tiene sus propias características y curvas de funcionamiento únicas. Pero lo que es más importante, las bombas centrífugas pueden afectar la velocidad de flujo del líquido, lo que resulta en una cierta cantidad de presión en el puerto de descarga. Por el contrario, cuando una bomba volumétrica agita líquido, primero obtiene una cantidad específica de líquido y la entrega desde el puerto de succión al puerto de descarga. Para las bombas centrífugas, la presión se forma primero y luego se genera flujo. Para una bomba de desplazamiento positivo, primero forma flujo y luego hace que aparezca presión.
Actuación
Para seleccionar el tipo más adecuado de varias bombas, es importante comprender las diferencias en las características operativas entre estos dos tipos de bombas. Al ver su gráfico de rendimiento (Figura 1A), puede ver cuán diferentes son sus principios de trabajo. Las bombas centrífugas tienen caudales variables que dependen de la presión (o la cabeza), mientras que las bombas volumétricas tienen tasas de flujo más o menos constantes que son independientes de la presión.
Viscosidad
La viscosidad juega un papel importante en la eficiencia mecánica de las bombas. Debido a la bomba centrífuga que funciona a la velocidad del motor, su eficiencia disminuirá con el aumento de la viscosidad causado por el aumento de la pérdida de fricción dentro de la bomba. Tenga en cuenta que a medida que aumenta la viscosidad, la eficiencia de la bomba centrífuga disminuye rápidamente (Figura 1B).
Otra diferencia importante radica en el efecto de la viscosidad en la capacidad de la bomba. En el medidor de flujo (Figura 1C), notará que una bomba centrífuga experimentará una disminución en la velocidad de flujo a medida que aumenta la viscosidad, mientras que una bomba volumétrica realmente aumentará la velocidad de flujo en consecuencia. Esto se debe a la mayor viscosidad del líquido que llena los huecos en la bomba volumétrica, lo que resulta en una mayor eficiencia volumétrica. La Figura 1C solo muestra el efecto de la viscosidad en la velocidad de flujo de la bomba. Recuerde que también puede haber un aumento en las pérdidas de tuberías dentro del sistema. Esto significa que el flujo dentro de la bomba centrífuga disminuirá aún más a medida que aumente la presión diferencial de la bomba.
Eficiencia
Al considerar el impacto de la presión diferencial en la eficiencia mecánica de las bombas, las bombas de energía cinética y las bombas volumétricas también exhiben diferentes características. La Figura 1D muestra cómo la eficiencia de una bomba se ve afectada por la presión creciente. Para las bombas volumétricas, la eficiencia en realidad mejora con el aumento de la presión, mientras que las bombas centrífugas tienen un punto de eficiencia óptimo (BEP). En ambos lados de este punto, la eficiencia general de la bomba disminuirá significativamente.
Condición de entrada
Estos dos tipos de bombas tienen requisitos significativamente diferentes para las condiciones de entrada. Una bomba centrífuga requiere una cierta cantidad de líquido por adelantado para formar una diferencia de presión. Una bomba seca sin líquido no puede comenzar por sí solo. Una vez que se inicia la operación, la bomba centrífuga debe cumplir con los requisitos claros de presión de entrada recomendados por el fabricante.
Debido al hecho de que la bomba volumétrica agita el líquido a través de la expansión y la contracción del volumen del líquido, se formará una situación de presión negativa en la entrada, por lo que la bomba volumétrica puede comenzar a llenarse por sí sola. En algunos casos, este es el único factor determinante para elegir una bomba de desplazamiento positivo o una bomba centrífuga.
Resumir
En general, cuando la viscosidad excede los 150 cp, es necesario poder predecir la velocidad de flujo en una amplia gama, o cuando se desea que la bomba pueda comenzar a llenarse por sí sola, se puede considerar una bomba volumétrica. Al elegir entre bombas centrífugas y bombas volumétricas, también se debe considerar al consumo de energía, ya que puede haber diferencias significativas en el consumo de energía entre estos dos tipos de bomba de emulsificación y bombas de lóbulo, etc. Esto es particularmente importante para situaciones en las que el caudal es inferior a 100 galones por minuto, donde la disminución de la eficiencia de la bomba centrífuga será mayor.
Dominar los principios de trabajo de varias bombas es un buen punto de partida para seleccionar el modelo correcto para un entorno de aplicación determinado. Aunque las diferencias entre varias opciones pueden no ser muy claras, las diferencias básicas en la operación y la capacidad pueden usarse para guiar la selección. La selección incorrecta de la bomba a menudo conduce a costos más altos. Específicamente, tendrá efectos adversos en el tiempo de inactividad, la pérdida de producción, los costos de mantenimiento y el consumo de energía. Pasar más tiempo eligiendo la bomba correcta y apropiada puede minimizar los costos innecesarios y lograr mayores beneficios a largo plazo.
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