Unidad 3. Clasificación y principio de operación de los ventiladores

Unidad 3

3.1. Clasificación y principio de operación de los ventiladores.

Clasificación de los ventiladores

Los ventiladores han venido clasificándose de muy diferentes maneras y no es extraño que un mismo aparato puede aceptar dos, tres o más denominaciones. Es bastante común adoptar la designación atendiendo a alguna de sus características adaptadas al caso que se está tratando. Aquí vamos a ofrecer la siguiente:

3.1 Atendiendo a su función

3.1.a Ventiladores con envolvente

Suele ser tubular. A su vez pueden ser:

• Impulsores: Entrada libre, salida entubada.

• Extractores: Entrada entubada, descarga libre.

• Impulsores-Extractores: Entrada y salida entubadas (Fig. 4).

3.1.b Ventiladores murales

3.1.c Ventiladores de chorro

Aparatos usados para proyectar una corriente de aire incidiendo sobre personas o cosas. Fig. 6.

3.2 Atendiendo a la trayectoria del aire

3.2.a Ventiladores centrífugos

En estos aparatos la trayectoria del aire sigue una dirección axial a la entrada y paralela a un plano radial a la salida. Entrada y salida están en ángulo recto.

El rodete de estos aparatos está compuesto de álabes que pueden ser hacia ADELANTE (Fig. 7a), RADIALES (Fig. 7b) o ATRÁS (Fig. 7c).

3.2.b Ventiladores axiales

La entrada de aire al aparato y su salida siguen una trayectoria según superficies cilíndricas coaxiales. Los ventiladores descritos en 1.1, 1.2 y 1.3 pueden ser, también, axiales.

3.2.c Ventiladores transversales

La trayectoria del aire en el rodete de estos ventiladores es normal al eje tanto a la entrada como a la salida, cruzando el cuerpo del mismo. Fig. 8.

3.2.d Ventiladores helicocentrífugos

Son aparatos intermedios a los 2.1 y 2.2: El aire entra como en los axiales y sale igual que en los centrífugos. Fig. 9.

3.3.a Ventiladores de baja presión

Se llaman así a los que no alcanzan los 70 Pascales. Suelen ser centrífugos y por autonomasia se designan así los utilizados en climatizadores. Fig. 10.

3.3.b Ventiladores de mediana presión

Si la presión está entre los 70 y 3.000 Pascales pueden ser centrífugos o axiales.

3.3.c Ventiladores de alta presión

Cuando la presión está por encima de los 3.000 Pascales. Suelen ser centrífugos con rodetes estrechos y de gran diámetro.

3.4.a Ventiladores estándar

Son los aparatos que vehiculan aire sin cargas importantes de contaminantes, humedad, polvo, partículas agresivas y temperaturas máximas de 40º si el motor está en la corriente de aire.

3.4.b Ventiladores especiales

Son los diseñados para tratar el aire caliente, corrosivo, húmedo etc. o bien para ser instalados en el tejado (Fig. 13) o dedicados al transporte neumático.

3.5 Atendiendo al sistema de accionamiento

3.5.a Accionamiento directo

Cuando el motor eléctrico tiene el eje común, o por prolongación, con el del rodete o hélice del ventilador.

3.5.b Accionamiento por transmisión

Como es el caso de transmisión por correas y poleas para separar el motor de la corriente del aire (por caliente, explosivo, etc.). Fig. 14.

3.6 Atendiendo al control de las prestaciones

Es el caso de ventiladores de velocidad variable por el uso de reguladores eléctricos, de compuertas de admisión o descarga, modificación del caudal por inclinación variable de los álabes de las hélices, etc. Fig. 15.

4. Zona de funcionamiento

Según sea el ventilador, tipo y tamaño, existe una zona de su curva característica en la que es recomendable su uso. Fuera de ella pueden producirse fenómenos que hacen aumentar desproporcionadamente el consumo hundiendo el rendimiento, provocando un aumento intolerable del ruido e incluso produciendo flujos intermitentes de aire en sentido inverso.

En los catálogos de ventiladores vienen indicadas las zonas de la curva característica.

Recomendadas de uso o, simplemente, solo se publica el tramo de curva en el que es aceptable su funcionamiento. En general la mencionada zona abarca la superficie sombreada que se indica en la Fig. 17 para una familia de curvas de un aparato a varias velocidades.

Las gráficas de la Fig. 18 son las de ventiladores centrífugos con rodetes Adelante, Radiales y Atrás con indicación de la zona normal de trabajo y en porcentajes de caudal y presión.

Las de la Fig. 19 representan ventiladores axiales, impulsor uno y tubular el otro, de mediana presión, con las mismas indicaciones descritas para los aparatos anteriores.

3.2 Campo de aplicación de los diferentes tipos de ventiladores.

¡Directo al objetivo y perfectamente dosificado!

En combinación con el Air Knife de Elektror, los ventiladores y los compresores de canal de derivación generan una corriente de aire dirigida y perfectamente dosificada que se necesita para campos de aplicación muy diferentes. Especialmente en los sectores de tecnología de alimentos y tecnología de superficies,se utiliza esa corriente de aire para limpiar diferentes medios soplando.

Aspiración ¡Fijado en el punto correcto de forma fiable!

En las instalaciones que se utilizan p. ej. para el mecanizado de madera, piedras o textiles, es de máxima importancia que los materiales estén fijos en un punto durante el mecanizado.

Los ventiladores/compresores de canal de derivación Elektror conectados por el lado de succión generan un vacío que aspira el material y garantiza así una posición estable. A través de varias toberas de aire se puede distribuir el vacío de forma que se puedan fijar sin problemas incluso grandes superficies.

ATEX ¡Para no salir volando!

Cada vez en más aplicaciones es un requisito indispensable la protección contra explosiones en ventiladores. Una gran cantidad de polvos y gases que se transportan son altamente inflamables en su estado original, otros desarrollan esta característica tras mezclarlos con otros medios. Una simple y diminuta chispa puede tener consecuencias catastróficas e imprevisibles.

Nuestros ventiladores ATEX han sido diseñados precisamente para esos casos altamente sensibles. Además de muchos otros campos de aplicación, nuestros ventiladores ATEX se utilizan en la industria química, molinos, plantas generadoras de biogás, vertederos, depuradoras de aguas residuales, silos de harina, así como en el procesado de alimentos. Así consigue un transporte sin riesgos de polvos y gases explosivos de cualquier clase.

Calentar ¡Esto no deja frío (a ningún proceso)!

Utilizando una unidad de calor preconectada se puede transportar el aire calentado (hasta 230°C) directamente a través del ventilador. Para garantizar una larga vida útil del ventilador a pesar de las altas temperaturas, ofrecemos también variantes resistentes al calor especiales con bloqueo de temperatura.

Este tipo de calentamiento se utiliza, p. ej. para la soldadura y encolado de láminas, para acelerar el secado del granulado de plástico (y otros materiales), en extrusoras de plástico y para la retracción de láminas (p. ej, en la industria alimentaria y de embalaje).

Ventilación/ purga ¡Aire fresco!

Los productos Elektror son especialmente adecuados para ventilar y purgar diferentesestancias, áreas de trabajo y recipientes. En este caso se suele insuflar aire fresco en áreas en las que el aire está muy cargado y el aire contaminado se purifica de nuevo mediante filtros. Especialmente en áreas sometidas a una gran carga de contaminantes como instalaciones de pintado, áreas de soldadura, depósitos de aceite, talleres de automóviles, etc., el aire se renueva constantemente de esta forma.

Para limpiar aguas y lodos contaminados, se trasladan los contaminantes volátiles al aire de proceso y así se eliminan. Para ello se aplica aire o se purga en baños galvánicos, criaderos, fuentes, etc. utilizando productos Elektror.

No en vano es el suministro de aire con oxígeno destinado a acelerar procesos naturales un campo de aplicación habitual de nuestros aparatos. P. ej. nuestros productos proporcionan un servicio fiable en plantas de compostaje y otros procesos de descomposición.

Por cierto, la próxima vez que visite un jacuzzi, piense en nosotros. El agradable burbujeo es generado, en muchos casos, por un ventilador Elektror.

Transporte ¡Transporte simplificado!

Los materiales a granel ligeros que no son abrasivos o inflamables, como los residuos de plástico, las plumas, diversos materiales en polvo o el tabaco, se pueden transportar directamente por medio de ventiladores de impulsión Elektror.

Los materiales de mayor tamaño o pesados como los granulados de plástico, las virutas de madera, los pellets de madera, los cereales, la lana de madera y similares, se transportan de forma indirecta. En ese caso el transporte no se realiza mediante el ventilador, sino que la corriente de aire se dirige fuera del aparato sobre el material y lo aspira o sopla en la dirección deseada.

También los cartuchos de los sistemas postales neumáticos se transportan de esta forma de A a B.

Refrigeración ¡Refrigerado por aire!

A diferencia de la refrigeración por agua, la refrigeración por aire ofrece numerosas ventajas en muchas áreas. La refrigeración por aire se puede realizar directamente, sin embargo se produce sin contacto y no se generan vapores ni aguas residuales. De ese modo no existe riesgo de mezclas/impurezas de los materiales refrigerados por agua o de daños en los componentes electrónicos.

Mediante la dosificación de la corriente de aire se puede ajustar a la aplicación la duración exacta del proceso de refrigeración. En caso necesario también se puede suministrar aire refrigerado artificialmente.

Secado ¡Hasta la última gota!

Antes de un nuevo uso, posterior procesamiento o entrega, muchos materiales y productos deben someterse a una cuidadosa limpieza. Esta limpieza suele realizarse con agua (en algunos casos, mezclada con detergentes). Tras la limpieza se eliminan los restos de agua y detergente con aire.

En la mayoría de los casos de aplicación, el secado tiene lugar con presión, es decir, se elimina el agua por soplado. No obstante, dependiendo de la aplicación, también existe la posibilidad de aspirar el agua. En muchos casos se combina el ventilador o el compresor de canal de derivación con el AirKnife para el secado. Mediante una regulación de temperatura adicional se puede conseguir un secado aún más eficiente y rápido.

Y si alguna vez va a comer a una cafetería, puede que su vajilla y cubierto también se haya secado con un ventilador Elektor tras el enjuague.

Generación de vacío ¡Levantar con ligereza cargas pesadas!

Los ventiladores y compresores de canal de derivación Elektror son el núcleo central de muchasherramientas elevadoras por vacío. Con ellas se genera el vacío que se encarga de fijar el material de manera fiable.

En este caso resulta de enorme importancia diseñar exactamente el aparato Elektror para garantizar una sujeción segura de las cargas en el pie con ventosa. Se debe prestar atención especialmente a la permeabilidad al aire y al tamaño del material que se va a elevar, ya que si se produce alguna fuga (p. ej. si la pieza es más pequeña que la superficie de aspiración) y hay pérdidas de vacío (p. ej. en materiales muy permeables al aire) la fuerza de sujeción debe ser suficiente.

Dependiendo del tamaño y el diseño de la herramienta elevadora, se pueden elevar en horizontal o vertical cargas de formas muy diferentes de hasta 4t mediante vacío.

3.3 Cálculo y selección de ventiladores.

Selección de los ventiladores

La selección del ventilador adecuado deberá realizarse en función de criterios de selección tales como: 1) El tipo de local: Industrial Comercial Vivienda, etc. 2)La clase de fluido a transportar y sus características: Aire limpio Aire + polvo, grasa Transporte de materiales Fluidos especiales, etc. 3)La configuración de la instalación: Local con exceso o falta de presión. Existen otros parámetros a considerar en la selección: Características dimensionales del ventilador Aptitud para la variación de velocidad Accesorios disponibles Leyes de los ventiladores Las curvas características de los ventiladores siguen ciertas leyes, llamadas “leyes de los ventiladores”, que permiten determinar como varían caudal (Q), presión (Äp) y potencia absorbida (P) por la hélice al variar las condiciones de funcionamiento (velocidad de rotación (N) o densidad del aire vehiculado (Äp)) o las dimensiones. (Diámetro de hélice D). Estas leyes son aplicables solamente entre ventiladores semejantes. Dos ventiladores son semejantes cuando: a) Existe semejanza geométrica, es decir: todas las dimensiones de los ventiladores están en la misma relación de proporcionalidad. b)El ángulo de posición de dos perfiles homólogos es el mismo. Son perfiles homólogos los que ocupan en espacio una posición semejante, es decir, que las distancias del mismo al cubo y la embocadura cumplen la relación de proporcionalidad. Si el ventilador está instalado en un sistema de conductos las leyes se cumplirán si: a) No realizamos ningún cambio en el sistema: número de codos, longitudes, diámetro tuberías… todos elementos del sistema provocan una pérdida de carga que varía proporcionalmente con la presión dinámica. Esto ocurre con tuberías, codos, etc., pero no con filtros por ejemplo. Ventilador de pared, en techo, en conducto. Posición de entradas y salida de aire. Condiciones especiales (temperatura, Humedad). 4) Caudal y presión necesarios. 5) Nivel acústico admisible: En el local. En alrededores. 6) Tipo de alimentación eléctrica: Monofásica, trifásica Tensión Frecuencia, etc.

3.4. Proyecto de aplicación

Proyecto de Rediseño de la Aplicación de Rodamientos en Ventiladores Industriales

Introducción:

Los Ventiladores son equipos muy comunes en todo tipo de industria, como por ejemplo la industria cementera, por lo que su confiabilidad es de vital importancia para la para la confiabilidad de los diferentes procesos, incluyendo la seguridad del personal donde los procesos pueden contener gases (por ejemplo Minas de carbón).

Objetivos del Proyecto:

1. Incrementar la confiabilidad de los ventiladores, sopladores y tiros forzados utilizados en la Planta.

2. Capacitar sobre todos los aspectos relacionados con la Confiabilidad de Rodamientos en Ventiladores Industriales al personal involucrado con estos equipos.

3. Revisar y actualizar el inventario de todos los Ventiladores utilizados en la Planta.

4. Optimizar las características adecuadas para cada uno de los ventiladores de acuerdo al tipo de Ventilador (radial, axial, cantilíver, pedestales separados, gases calientes, etc.) y sus condiciones de operación.

5. Analizar la vida útil obtenida actualmente para determinar si se requieren acciones correctivas.

6. Implementación de las Acciones Correctivas necesarias para obtener la vida útil requerida de los Ventiladores.

7. Revisar y actualizar el Programa de Mantenimiento para todos los Ventiladores para determinar el Tipo de Mantenimiento (Predictivo, Preventivo ó Correctivo) más adecuado para cada uno.

9. Determinar la forma de realizar los Seguimientos de Resultados del Proyecto y los Reportes sobre los mismos.

Ruta Crítica del Proyecto:

1. Capacitación Teórico / Práctico sobre todos los temas relacionados con la Confiabilidad de Rodamientos en Ventiladores Industriales.

2. Evaluación de las Oportunidades de Mejora de la Confiabilidad de los Ventiladores instalados en la Planta.

3. Establecer las Características Adecuadas para cada una de los Ventiladores de acuerdo a sus Condiciones de Operacin y determinar las Acciones Correctivas donde se requieren para cumplir con la confiabilidad requerida.

4. Implementar las Acciones Correctivas (lubricación, variantes de rodamientos, rodamientos y/o soportes especiales, etc.) y realizar el seguimiento de los resultados de las mismas

5. Diseñar e Implementar un Formato de Reparación de Ventiladores.

6. Revisar la Calidad de las Reparaciones de los Ventiladores.

7. Implementación del Mantenimiento Predictivo/Proactivo para todas los Ventiladores Críticos en la Planta.

8. Implementar el Seguimiento de los Resultados obtenidos del Proyecto y los Reportes de los mismos.

Unidad 4

4.1 CLASIFICACION Y PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El órgano principal de las máquinas de desplazamiento positivo, que designaremos con el nombre genérico de desplazador, tiene la misión de intercambiar energía con el líquido, lo que implica undesplazamiento del mismo. Este órgano admite infinidad de diseños, y el campo abierto a la imaginación del ingeniero proyectista es tan grande que constantemente aparecen en el mercado nuevas formas constructivas.

Sin embargo, es fácil clasificar estos diseños atendiendo a dos criterios distintos:

Primer criterio: Según el tipo de movimiento del desplazador las máquinas de desplazamiento positivo se clasifican en:

• Máquinas alternativas y

• máquinas rotativas.

El principio de desplazamiento positivo en las máquinas alternativas se explicó por medio de la Fig. 1. La Fig.2 demuestra que el mismo principio se puede realizar en una máquina rotativa. La figura representa una bomba de paletas deslizantes.

Al girar el rotor excéntrico con relación a la carcasa en sentido de las agujas del reloj de A a B aumenta el volumen, se crea una succión y entra el líquido por el conducto y la lumbrera de admisión; de B a A el volumen entre el rotor y la carcasa disminuye y el líquido es impulsado por la lumbrera y el conducto de salida: el principio de funcionamiento de esta máquina es, pues, el mismo que el de una bomba de émbolo: un volumen que aumenta y realiza la succión y luego disminuye realizando la impulsión: de nuevo el principio de desplazamiento positivo.

Segundo criterio: Según la variabilidad del desplazamiento se clasifican en:

• Máquinas de desplazamiento fijo y

• Máquinas de desplazamiento variable.

La variación del desplazamiento en una máquina alternativa es fácil: basta variar la carrera del émbolo. En algunas máquinas rotativas también es fácil. Por ejemplo, en la Fig. 2, para variar el desplazamiento basta variar la excentricidad del rotor.

Desplazamiento, A es el volumen desplazado en una revolución. Por tanto el caudal, Q, en las máquinas de desplazamiento positivo será:

Q=Dn

En muchas aplicaciones interesa variar el caudal. Según la Ec. (3) esto puede lograrse variando n; pero no es recomendable y se usa poco. Lo más ordinario es variar D, como se acaba de explicar. En resumen, atendiendo a los dos criterios enunciados, las máquinas de desplazamiento positivo se clasifican en cuatro grupos:

1. Máquinas alternativas de desplazamiento fijo;

2. Máquinas alternativas de desplazamiento variable;

3. Máquinas rotativas de desplazamiento fijo;

4. Máquinas rotativas de desplazamiento variable. Los grupos 1 y 2, o máquinas alternativas, tienen dos campos de aplicación distintos: Primer campo de aplicación: bombeo de líquidos.

Segundo campo de aplicación: transmisiones y controles hidráulicos y neumáticos.

En el primer campo se utilizan mucho las bombas de émbolo de diferentes tipos que estudiaremos en este capítulo. En el segundo campo se utilizan los cilindros hidráulicos y neumáticos.

Los grupos 3 y 4 o máquinas rotoestáticas se estudiarán más adelante.

BOMBAS ROTATORIAS.

Las bombas rotatorias que generalmente son unidades de desplazamiento positivo, consisten de una caja fija que contiene engranes, aspas, pistones, levas, segmentos, tornillos, etc., que operan con un claro mínimo. En lugar de "aventar" el liquido como en una bomba centrifuga, una bomba rota y a diferencia de una bomba de pistón, la bomba rotatoria descarga un flujo continuo. Aunque generalmente se les considera como bombas para líquidos viscosos, las bombas rotatorias no se limitan a este servicio sólo. Pueden manejar casi cualquier líquido que esté libre de sólidos abrasivos. Incluso puede existir la presencia de sólidos duros en el liquido si una chaqueta de vapor alrededor de la caja de la bomba los puede mantener en condición fluida.

BOMBAS DE MEMBRANA

También llamadas bombas de diafragma son un tipo de bombas de desplazamiento positivo (generalmente alternativo) que utilizan paredes elásticas (membranas o diafragmas) en combinación con válvulas de retención (check) para introducir y sacar fluido de una cámara de bombeo.

Las principales ventajas de estas bombas son:

• Costo de mantención bajos. No tienen sellos mecánicos.

• Inversión inicial menor.

• Manipula productos abrasivos.

• Manipula fluidos viscosos.

• Bombea productos sensibles al esfuerzo de corte sin dañarlos.

• Diversidad de materiales según el tipo de fluido.

• Aplicaciones en ambientes inflamables y explosivos.

• Aplicaciones sumergibles.

Bombas de Pistón

Estas bombas son hidráulicas de desplazamiento positivo, utilizan dos o tres pistones los cuales en conjunto permiten bombear un volumen cierto de fluido de acuerdo a la velocidad a la que esta se mueva. las bombas de pistón tiene una presión constante la cual depende directamente del diámetro de su pistón. El flujo de salida y entrada a estas bombas es el que varía de acuerdo a la velocidad de la bomba y al diámetro y a la carrera del pistón. Cuentan con válvulas de carga y descarga y su sistema motriz es parecido al de el motor de un automóvil.

4.2 BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

El funcionamiento de las máquinas de desplazamiento positivo no se basa, como el de lasturbomáquinas, en la ecuación de Euler, sino en el principio del desplazamiento positivo que se estudia a continuación. En el interior del cilindro de la Fig. 26-1 en que se mueve un émbolo con movimiento uniforme y velocidad v hay un fluido a la presión p.

Supondremos que tanto el cilindro como el émbolo son rígidos o indeformables y que el fluido es incompresible. El movimiento del émbolo se debe a la fuerza aplicada F.

El émbolo al moverse desplaza al fluido a través del orificio de la figura. Si el émbolo recorre un espacio l hacia la izquierda el volumen ocupado por el líquido se reducirá en un valor igual a Al (donde A—área transversal del émbolo). Como el fluido es incompresible el volumen de fluido que sale por el orificio será también Al. El tiempot empleado en recorrer la distancia l es t=l/v

El principio de desplazamiento positivo consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen de una cámara.

Por tanto, en una máquina de desplazamiento positivo

• El órgano intercambiador de energía no tiene necesariamente movimiento alternativo (émbolo), sino que puede tener movimiento rotativo (rotor). Sin embargo, en las máquinas de desplazamiento positivo tanto alternativas como rotativas, siempre hay una cámara que aumenta de volumen (succión en una bomba) y disminuye de volumen (impulsión). Por eso estas máquinas se llaman también máquinas volumétricas.

Además, si el órgano transmisor de energía tiene movimiento rotativo, la máquina se llama rotoestática para distinguirlas de las rotodinámicas.

Una máquina rotoestática es una máquina de desplazamiento positivo de movimiento rotativo.

• El intercambió de energía de fluido se hace siempre en forma de presión, en contraposición a las turbomáquinas, en que los cambios en la dirección y valor absoluto de la velocidad del fluido juegan un papel esencial.

• La curva característica o curva H—Q de una turbomáquina, por ejemplo, de una bomba revela que la bomba sólo puede alcanzar una altura (presión) máxima que, según la ecuación de Euler, depende de la forma del rodete. Por el contrario, supongamos que la Fig. 1 represente una bomba de émbolo. Es evidente que, teóricamente, el caudal Q no dependerá de la resistencia en la tubería de impulsión, que se reflejará en un aumento de la presión p que reine en el cilindro, ya que dada una velocidad de émbolo r, el desplazamiento será el mismo, y el caudal también. Además, si las paredes del émbolo son suficientemente robustas, y el motor de accionamiento es suficientemente potente, la bomba proporcionará toda la presión que se le pide. Teóricamente la curva H—Q de una bomba de desplazamiento positivo será una paralela al eje H.

• Las turbomáquinas basadas en la ecuación de Euler en general no son reversibles; una bomba roto dinámica al funcionar como turbina empeora su rendimiento, y en algunos casos es incapaz de producir potencia útil alguna. La razón es que los ángulos de los álabes juegan un papel decisivo en la transmisión de la energía, y al funcionar como turbina los álabes no poseen ya los ángulos apropiados. Por el contrario, el principio de desplazamiento positivo hace que todas las máquinas basadas en él sean fundamentalmente reversibles. El que algunas máquinas prácticamente no lo sean no es en virtud de la hidráulica, sino de la mecánica del aparato. Por ejemplo, ciertas bombas de paletas deslizantes funcionando como motor a pequeñas velocidades pueden no llegar a desarrollar la fuerza centrífuga necesaria para producir suficiente estanqueidad.

En las transmisiones y controles se emplean casi exclusivamente las máquinas de desplazamiento positivo; quedando casi eliminadas de este dominio las turbomáquinas.

Para ello existen dos razones:

1.- En las turbomáquinas al variar la presión varía el caudal. Si, por ejemplo, se emplease una bomba rotodinámica para el sistema de presión del accionamiento hidráulico de una excavadora, al encontrar ésta mayor resistencia en el terreno, se reduciría la velocidad de trabajo de la misma. Si se emplea una bomba rotoestática no.

2.-Una bomba rotodinámica da una presión máxima. Si aumenta la resistencia aumenta la presión necesaria en la bomba, que no puede exceder dicho valor máximo y la máquina se calaría. La bomba rotoestática, no.

4.3 CALCULO, SELECCION Y APLICACION

Al seleccionar bombas para una aplicación dada, tenemos varias bombas entre las que elegir. Haremos lo posible para seleccionar una bomba que opere con un rendimiento relativamente alto para las condiciones de funcionamiento dadas.

Los parámetros que se deben investigar incluyen la velocidad específica Ns, el tamaño D del impulsor y la velocidad de operación n. Otras posibilidades son el uso de bombas multietapa, bombas en serie, bombas en paralelo, etc. Incluso, bajo ciertas condiciones, limitar el flujo en el sistema puede producir ahorros de energía.

El objetivo es seleccionar una bomba y su velocidad de modo que las características de funcionamiento de la bomba en relación al sistema en el cual opera sean tales que el punto de funcionamiento esté cerca del PMR (punto de máximo de rendimiento). Esto tiende a optimizar el rendimiento de la bomba, minimizando el consumo de energía.

El punto de operación puede desplazarse cambiando la curva características de la bomba, cambiando la curva característica del sistema o cambiando ambas curvas. La curva de la bomba puede modificarse cambiando la velocidad de funcionamientos de una bomba dada o seleccionando una bomba distinta con características de funcionamiento diferentes. En algunos casos puede ser una ayuda ajustar el impulsor, es decir, reducir algo su diámetro, alrededor de un 5 por 100, mediante rectificado. Este impulsor mas reducido se instala en la cubierta original. La curva característica del sistema puede cambiarse modificando el tamaño de la tubería o estrangulando el flujo.

Una complicación que se presenta a menudo es que los niveles de ambos extremos del sistema no se mantienen constantes, como ocurre si los niveles de los depósitos fluctúan. En tal caso es difícil alcanzar un rendimiento alto para todos los modos de funcionamiento. En casos extremos a veces se utiliza un motor con velocidad variable.

El procedimiento de selección de una bomba que permita una recirculación segura es selecciones una bomba que produzca el flujo de descarga Qa deseado. La curva E es la característica de carga y capacidad de la bomba y la curva a es la de carga del sistema para la descarga hacia el tanque A. La bomba funciona con una carga de Hop.

Para incluir circulación continua en el sistema de bombeo, hay que aumentar el caudal de la bomba con la carga Hop de funcionamiento para mantener una descarga de Qa hacia el tanque A y, al mismo tiempo, una recirculación Qb de retorno al tanque B. Para lograrlo, se selecciona el tamaño inmediato mayor de impulsor con la curva de rendimiento F.

Si se conoce el flujo Qb con la curva Hop de funcionamiento para orificio y tubo de recirculación, el flujo de recirculación Qs, en el punto de corte de la bomba se puede determinar con:

en donde H, es la carga de corte de la bomba con la curva de rendimiento F.

Calcúlese el flujo mínimo seguro, Qmin, para la bomba con curva de rendimiento F y la ecuación (2) y conviértase Wmin a Qmin.

Compárese la recirculación, Qs, en el punto de corte de la bomba contra el flujo seguro mínimo, Qmin. Si Qs, es mayor que o igual a Qmin, esto concluye el proceso de selección.

Si Q, es menor que Qmin, selecciónese el tamaño inmediato mayor de impulsor y repítase los pasos 3, 4 y 5 hasta

Determinar el tamaño de impulsor que produzca la recirculación mínima segura.

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