PROCEDIMIENTO ANALÍTICO PARA LA SELECCIÓN HIDRÁULICA DE BOMBAS ROTODINÁMICAS DE DISEÑO EFICIENTE Estudios realizados por los autores a lo largo de estos últimos años, avalan la propuesta de una nueva metodología para la selección hidráulica de bombas rotodinámicas de diseño efciente que se instalarán en una estación de bombeo para una aplicación determinada. La metodología propuesta por los autores se basa en el desarrollo de un procedimiento analítico que servirá de guía para garantizar la selección de bombas rotodinámicas con diseño efciente apoado en dos criterios hidráulicos básicos de diseño diseños s !unda !undamen mental tales, es, a saber saber"" #nter #nterval valo o Efcie Efciente nte del del $iámet $iámetro ro Espec Específc ífco o $s Estimación de la Efciencia de %e!erencia de las bombas rotodinámicas. $esde el punto de vista t&cnico es posible encontrar varias opciones satis!actorias, satis!actorias, que debe compararse entre sí desde el punto de vista económico, para obtener así la solución más adecuada. $ichas soluciones pueden obtenerse a trav&s del siguiente procedimiento analítico, que se aplicará a las di!erentes alternativas de número de bombas, organizado por pasos como sigue" '. *. +. . -. /.
$eterminación de la má(ima velocidad específca posible, )qm. $eterminación de la velocidad de rotación má(ima, nm. $eterminación de la velocidad específca má(ima real, )qrm. $eterminación de las velocidades específcas principales, )qp. omprobación según el #ntervalo Efciente del $iámetro Específco $s. Estimación de la e!iciencia de re!erencia de las bombas, 0r.
$ebe tenerse en cuenta que la metodología propuesta es de utilización en una primera etapa a nivel de anteproecto, pero sentará las bases para la selección defnitiva del equipamiento de la instalación. instalación.
1er Paso. Determ!a"#! $e %a &e%o"$a$ es'e"()"a m*+ma, N-m El concepto de la má(ima velocidad específca, )qm, se deriva de la idea de que si se tiene una maor velocidad específca, para una carga caudal determinados, maor será la velocidad de rotación de la bomba , por consiguiente, menor será el tamaño del equipo de bombeo, con las venta1as implícitas que esto conlleva. La obtención de la má(ima velocidad específca, )qm, se obtendrá a trav&s del uso de la siguiente ecuación que representa la relación entre esta la velocidad específca de succión, 2 el coe!iciente de cavitación de 3homa crítico, 4c"
(
NPSH dc Nqm S H D =
)
0.75
$onde" )qm" velocidad específca má(ima, 5dim.67 c" coefciente de cavitación de 3homa crítico, 5adim.67 2" velocidad específca de succión, 5dim.67 )829dc" )829 disponible crítica de la instalación, 5m67 9$" carga de diseño de la bomba : 9i" carga por etapa para el caso que la bomba tuviera una sola etapa, 5m6.
$o Paso. Determ!a"#! $e %a m*+ma &e%o"$a$ $e rota"#!, !m
8ara el cálculo de la má(ima velocidad de rotación posible que podrán tener las bombas, nm se utilizará la siguiente ecuación" 0.75
nm
N qm H D
=
√ Q
√ nb
nm" velocidad má(ima de rotación, 5rpm67 )qm" velocidad específca má(ima, 5dim.67 9$" carga de diseño de la bomba : 9i" carga por etapa,para el caso que la bomba tuviera una sola etapa, 5m67 nb" número de bombas a instalar en la estación de bombeo, 5adim.67 ;$" gasto de diseño de la estación de bombeo, 5m+
/er Paso. Determ!a"#! $e %a m*+ma &e%o"$a$ es'e"()"a rea%, N-rm on los valores de las velocidades comerciales má(imas que se pueden alcanzar para cada variante de número de bombas, luego de realizado el a1uste, el valor del caudal de cada equipo un valor de carga de diseño propuesto, 9$, se obtienen los valores de la velocidad específca má(ima real, )qrm, a trav&s de la ecuación =, que defne el concepto de la velocidad específca 5olectivo de >utores '??/7 8&rez @ranco '???7 @ernández *AAA6"
N qrm=
n∗√ a b 0.75 H D
$onde" )q" velocidad específca, 5dim.67 n" velocidad de rotación comercial, 5rpm67 qb : gasto de cada bomba, 5m+
0to Paso. Determ!a"#! $e %as &e%o"$a$es es'e"()"as 'r!"'a%es, N-' on el ob1etivo de realizar una selección hidráulica de las bombas rotodinámicas con diseño efciente, es necesario realizar la elección de los equipos con valores característicos de )q, lo más cercanos posible al valor o intervalo óptimo de la velocidad específca. En este paso, se calcularán las velocidades específcas principales, )qp, para cada variante de número de bombas. Estos valores serán los más pró(imos al valor óptimo, un valor superior, )qps un valor in!erior, )qpi. •
•
2i el valor de la velocidad específca má(ima real correspondiente a cada variante de número de bombas, !uera superior al valor de )qo escogido como patrón, debe entonces tratarse de disminuir este valor mediante la disminución de la velocidad de rotación de la bomba. $e esa !orma, se irán probando valores de velocidades hasta encontrar los dos valores de )q correspondientes más pró(imos al valor óptimo, )qo 5uno superior otro in!erior6. ontrariamente, si el valor de la velocidad específca má(ima real de cada variante, !uera menor al valor óptimo de )qo seleccionado, el proceder sería tratar de aumentar el valor de )q aumentando el número de etapasa colocar en la bomba. 8ara el cálculo del número de etapas se propone la siguiente ecuación, que se conoce como número de etapas óptima, neo"
( ) N qo
neo
4
N q
=
3
$onde" neo" número de etapas óptimas, 5adim.67 )qo" velocidad específca óptima seleccionada, 5dim.67 )qrm" velocidad específca má(ima real de cada variante en !unción del número de bombas, 5dim.6.
to Paso. Com'ro2a"#! se34! e% I!ter&a%o E)"e!te $e% D*metro Es'e"()"o Ds El diámetro específco, $s, es un parámetro hidráulico de diseño que caracteriza a las bombas rotodinámicas. Es ampliamente conocido que e(iste una relación entre el diámetro específco, la velocidad específca la efciencia de las bombas rotodinámicas. Esta dependencia se manifesta a trav&s de un intervalo de diseño efciente del diámetro específco versus estos dos parámetros. 8or tanto, la lógica indica que todo valor de este parámetro de diseño que se seleccione para realizar un diseño efciente de una bomba rotodinámica, debe estar dentro de este intervalo. 8rimero se debe calcular el intervalo de diseño efciente del diámetro específco, $s, en !unción de la velocidad específca, para luego con este, determinar el intervalo de diseño efciente del diámetro de salida del impelente, $*. El intervalo del diámetro específco quedará establecido por las siguientes e(presiones para sus límites má(imo mínimo respectivamente 5Bartínez *AA?6"
D s
Ds
77.385 =
0.778
N q
51.67 =
0.735
N q
>demás de conocer los límites del intervalo, se propone la siguiente ecuación que permitirá conocer los valores del diámetro específco que serán los más efcientes dentro de este"
Ds
74.33 =
0.76
N q
donde" $s" diámetro específco, 5adim.67 )q" velocidad específca, 5dim.6.
5to Paso. Estma"#! $e %a e)"e!"a $e re6ere!"a$e %as 2om2as, 0r La efciencia de re!erencia que se puede adoptar para una bomba, estará en !unción de cuanto sea el grado de corrección relativo de las di!erentes variables de diseño de la
bomba tomando como base de comparación aquellas que sirven como patrón de diseño característicos de la efciencia má(ima. La estimación de la efciencia de re!erencia que pueden tener las bombas, basados en los datos de prestaciones seleccionados en cada variante, persigue como ob1etivo !undamental determinar el valor de re!erencia de la efciencia que podrán tener las bombas. En esencia, este aspecto es !undamental a que de esta manera el especialista contará con un valor de respaldo en el proceso de licitación de los equipos.
ηr ηm c =
−
donde" 0r" e!iciencia de re!erencia de la bomba, 5adim.67 0m" e!iciencia media má(ima esperada de la bomba,5adim.67 c" corrección de la efciencia de la bomba, 5adim.6.
