Entre los factores más importantes que afectan la buena operación o funcionamiento de una bomba centrífuga, están las condiciones existentes en la succión. Alturas de succión exageradas, por regla general, reduce la capacidad de funcionamiento y la eficiencia de la bomba centrífuga y puede originar serio problemas o dificultades debido a la presencia del fenómeno de cavitación
Por mucho tiempo se considero y se sigue considerando que 4.6 metros al nivel del mar, manejando agua limpia a 15.6º c es la altura máxima de succión conveniente para un buen funcionamiento de la bomba centrífuga, sin embargo en la actualidad se dice que una bomba centrífuga es capaz de trabajar correctamente con alturas de succión mayores a 4.6 metros si tales alturas han sido fijadas convenientemente.
Altura de succión
Gasto ( Lts / segundo )
Eficiencia mecánica (%)
4.6
44.3
77
5.5
43.2
76
6.4
33.1
66
7.3
24.3
65
8.25
15.8
49
En la parte superior de la siguiente figura se ha dibujado la altura neta de succión NPSH, que es la carga disponible a la entrada de la bomba para evitar la cavitación o evaporación del liquido
La entrada de la bomba o zona de succión es la región donde la presión es más baja y donde aparece antes la cavitación. La NPSH se define como:
Donde Pi y Vi son la presión y velocidad a la entrada de la bomba y Pv es la presión de vapor del liquido. Dado el primer miembro, NPSH, por las curvas características de la bomba, debemos asegurar que el segundo miembro sea igual o mayor que el primero en una instalación dada para evitar la cavitación Si la entrada de la bomba está situada a una altura Zi por encima de un deposito cuya superficie libre esta a la presión Pa podemos usar la ecuación de Bernoulli para reescribir la NPSH como:
Ejemplo
Bomba de 32in para bombear 24 000 gal/min de agua a 2270 rpm desde un deposito cuya superficie libre esta a una presión de 14,7lb/in2. Si la carga perdida desde el depósito hasta la entrada de la bomba es 6ft ¿Dónde debe estar situada la entrada de la bomba para evitar la cavitación para agua a 60°F, Pv=0.26lb/in 2, densidad relativa=1.0 ?
Datos NPSH disponible es 40ft Pa.-14.7 Pv.-0.26 Pg.-62.4 Hfi.-6.0 Zi.-?
La bomba debe estar situada al menos 12.7ft por debajo de la superficie del depósito para evitar la cavitación
Cavitación
La cavitación es un fenómeno indeseable que puede ocurrir durante el funcionamiento de las bombas centrífugas. Es importante señalar que la cavitación se produce debido a algún error durante el diseño del sistema de bombeo. Si la bomba centrífuga trata de expulsar más líquido del que puede absorber se producirá un efecto de vacío en el interior de la bomba. Esto, obviamente, reducirá la presión por lo que se producirán burbujas de vapor (dicho de otra forma, cuando se alcanza la presión de vapor, el fluido se vaporiza y forma pequeñas burbujas de vapor) que principalmente rozarán a los álabes de los impulsores de la bomba.
Para un buen funcionamiento de una bomba el NPSH disponible debe ser igual o mayor que el NPSH requerido por la bomba para que la misma tenga un funcionamiento correcto Cuando tal condición no se cumple, aparece el riesgo de la cavitación cuyos males comunes son picadura en los alabes del impulsor, vibración y ruidos
Una cavitación fuerte viene generalmente acompañada por ruido excesivo y daños en la bomba una cavitación moderada puede no producir más que una pequeña reducción del caudal, altura y desgaste prematura de la bomba
Otro factor primordial de cavitaciones una disminución en el rendimiento de la bomba, que se evidencia por un descenso de la capacidad, como se indica en la siguiente figura. La caída en el rendimiento y en la curva capacidad-altura puede ocurrir antes de que la presión de vapor se alcance.
La presión disminuye hasta que puede crearse un vacio y el liquido se convierte en vapor, y es arrastrado por la corriente. Las burbujas de vapor o bolsas de vapor llamadas cavidades (de ahí el nombre de cavitación) son transportadas por el liquido y pueden desaparecer bruscamente cuando alcanzan zonas de presión mas altas en su camino a través de la bomba. En esta formación y repentina desaparición de burbujas de vapor esta fundamentada la cavitación. El ruido que se oye en el interior de la bomba es causado por la explosión de las burbujas de vapor.
La solución para evitar la cavitación es obvia, hay que aumentar el NPSH disponible y por tanto, si no existe forma de modificar el sistema, se pueden cambiar las condiciones adoptando cualquiera de las opciones citadas a continuación:
Aumentar el diámetro de la tubería de aspiración para reducir la velocidad de aspiración Disminuir la altura geométrica de aspiración Cambiar a una bomba mayor a menor velocidad Rebajar la temperatura del fluido bombeado Emplear válvulas y tuberías de aspiración de bajo coeficiente de fricción Colocar una bomba con un NPSH requerido mas bajo
