Bombas III

MAQUINAS PARA FLUIDOS 1

OPERACIÓN DE LAS BOMBAS
CENTRÍFUGAS

INSTITUTO DE MECÁNICA DE LOS FLUIDOS
E INGENIERÍA AMBIENTAL

2009

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Operación de las bombas centrífugas

1. INTRODUCCIÓN.
Hasta ahora se ha supuesto que el caudal que entrega la
turbomáquina es el que circula por el rotor, y que la energía que el
fluido adquiere es la recibida por éste en el rotor. Sin embargo, yase advirtió que hay pérdidas de energía por diversos motivos. Se
estudiará con más detalle dichas pérdidas de energía (Sección 2),
como forma de aproximarse a las reales prestaciones de la máquina.
Si bien se puede diseñar una bomba centrífuga para una velocidad
de giro, un caudal y una altura dados, es frecuente que dicha
máquina deba trabajar en otras condiciones. Por ejemplo, una
bombaque llena un tanque elevado se enfrenta a alturas distintas
con el tanque vacío y cuando se está llenando. O la bomba puede
abastecer varios circuitos hidráulicos de los cuales se suprimen o
agregan algunos mediante maniobras de válvulas. O puede ser la
velocidad variable, como en bombas movidas por motores de
combustión interna (por ejemplo, la propia bomba de agua de
refrigeración de losmotores de automóvil).
Es de interés, por lo tanto, conocer cómo se comportará la bomba
en condiciones distintas de la de diseño.
A tal efecto, se supondrá que una bomba centrífuga está girando a
velocidad N constante y se estudiará cómo varía la altura teórica
Ht y la potencia consumida al variar el caudal Qt. Se obtendrán así
(Sección 3) las llamadas "curvas características" de la bomba, conla velocidad N como parámetro. Ellas permitirán conocer el
comportamiento de la máquina en una instalación determinada.
Pero con frecuencia se desea trabajar en otras condiciones
(normalmente, otro caudal) que las que daría la máquina en esa
instalación: se desea “regular el caudal”. Se verá (Sección 4) los
principales métodos para lograrlo.

2. PERDIDAS Y RENDIMIENTOS.
2.1 Rendimientos.El caudal real que impulsa la bomba difiere del caudal teórico Qt,
por motivos que se estudiarán más adelante (ver 2.3.1). También la
altura real difiere de Ht (ver 2.3.2) y la potencia total que se debe
entregar a la bomba no será la dada por (1.3.1) (ver 2.3.3).

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Operación de las bombas centrífugas

La relación entre el caudal Q que sale de la bomba y el caudal Qt
que entra alrotor se llama rendimiento volumétrico:
V 

Q
Qt

La relación entre la altura H que suministra realmente la bomba (la
diferencia entre los valores del trinomio de Bernoulli calculados a
la entrada y la salida) y la altura Ht se llama rendimiento hidráulico:
H
h 
Ht
La relación entre la potencia Pt entregada por el rotor al fluido y la
potencia P que tiene que entregar el motor queacciona la bomba se
llama rendimiento mecánico :
P
m  t
P
El producto de los tres rendimientos se llama " rendimiento total " o
" rendimiento "de la bomba :

 = V h m

(2.1.1)

O sea

 
Aplicando (1.3.1) :

 

Q H Pt
Qt H t P

 QH

(2.1.2)
P
Este " rendimiento total " es el que tiene mayor interés práctico; su
valor se halla experimentalmente midiendo , Q, H yP.

2.2 Variación del rendimiento con el caudal.
Al girar el rotor con la impulsión de la bomba cerrada, si bien el
caudal que circula por la bomba es nulo, la potencia consumida no
es nula. Esto se debe a rozamientos internos entre fluido y partes
fijas y móviles de la bomba, algunas fugas que pudiera haber,
rozamientos mecánicos y un caudal parásito que circula por el
rotor.
Todo ellose traduce en la generación de calor que, si no es
disipado, hace aumentar la temperatura del fluido.
Entonces, para Q = 0 es  = 0 . También para H = 0 es  = 0 .

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Operación de las bombas centrífugas

Para valores de Q entre cero y Q0, el valor de  es positivo y
menor que uno, por serlo
los tres factores de (2.1.1).
H
H(Q)

Suele representarse la
curva (Q) en una gráfica...