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Cálculo de la potencia de una bomba

Las bombas centrífugas son equipos omnipresentes en la vida diaria, y conocer la ingeniería de su funcionamiento proporciona interesantes oportunidades para la mejora de los procesos. En muchos artículos hemos incluido recopilaciones diversas que ayudan a entender estas máquinas (Ver Calculadores y utilidades de fluidos, Calculadores gratuitos para diseñoscon bombas,  Calculadores gratuitos de eficiencia energética en bombas y Artículos sobre transporte de fluidos).

En esta ocasión vamos a exponer en detalle pero de forma sencilla aquellas ecuaciones de ingeniería que nos permiten calcular en detalle los procesos en los que trabajamos con bombas centrífugas. Como siempre, evitaremos exposiciones teóricas complejas y buscaremos la simplificaciónde los cálculos que permiten determinar las variables del proceso con facilidad.

1)      Punto de mejor eficiencia (BEP)
Una bomba no convierte completamente la energía cinética a energía de presión. Alguna energía es siempre perdida interna y externamente en la bomba.

Pérdidas internas
* Pérdidas hidráulicas – Fricción del disco en el impulsor, pérdidas debidas al rápido cambio endirección y velocidades a través de la bomba.
* Pérdidas volumétricas – recirculación interna en anillas y cojinetes desgastados.

Pérdidas externas
*  Pérdidas mecánicas – fricción en sellos y rodamientos.
La eficiencia de la bomba en el punto de diseño es normalmente máxima y se llama el Punto de Mejor Eficiencia (Best Effciency Point – BEP).

Es posible operar la bomba a otros puntosdistintos que el BEP, pero la eficiencia de la bomba siempre será más baja que en BEP.
  Cálculo de la potencia de una bomba

La potencia hidráulica ideal de una bomba hidráulica depende del caudal, de la densidad del líquido y de la altura diferencial.

La elevación estática de una altura a otra, puede calcularse:
Ph = q ρ h / (3,6 106)

Donde:

* Ph = Potencia eléctrica (kW)
* q =Capacidad de caudal (m3/h)
*  ρ = Densidad del fluido (kg/m3)
* g = Gravedad (9,81 m/s2)
* h = Altura diferencial (m)

Potencia de la bomba en el eje

La potencia del eje requerida para ser transferida desde el motor al eje de la bomba – depende de la eficiencia de la bomba y puede calcularse como:

Ps = Ph /η

Donde:
* Ps = Potencia del eje (kW)
* η = Eficiencia de labomba.

IMPULSOR DE BOMBA
BOMBAS CENTRIFUGAS

Las bombas centrífugas, debido a sus características, son las bombas que más se aplican en la industria. Las razones de estas preferencias son las siguientes:
 Son aparatos giratorios.
 No tienen órganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son muy sencillos.
 La impulsión eléctrica del motor que la mueve es bastante sencilla. Para una operación definida, el gasto es constante y no se requiere dispositivo regulador.
 Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias.
Aparte de las ventajas ya enumeradas, se unen las siguientes ventajas económicas:
 El precio de una bomba centrífuga es aproximadamente ¼ del precio de la bomba de émbolo equivalente.
 El espacio requerido es aproximadamente 1/8 del de labomba de émbolo equivalente.
 El peso es muy pequeño y por lo tanto las cimentaciones también lo son.
 El mantenimiento de una bomba centrífuga sólo se reduce a renovar el aceite de las chumaceras, los empaques del presa-estopa y el número de elementos a cambiar es muy pequeño.

Las bombas centrífugas mueven un cierto volumen de líquido entre dos niveles; son pues, máquinas hidráulicasque transforman un trabajo mecánico en otro de tipo hidráulico. Los elementos constructivos de que constan son:
a) Una tubería de aspiración, que concluye prácticamente en la brida de aspiración.
b) El impulsor o rodete, formado por una serie de álabes de diversas formas que giran dentro de una carcasa circular. El rodete va unido solidariamente al eje y es la parte móvil de la bomba. El...