Características de rendimiento de las bombas centrífugas
Aunque la teoría de las bombas centrífugas ofrece muchos resultados cualitativos, el indicador más importante del rendimiento de una bomba radica en pruebas hidráulicas exhaustivas .
En la industria, las características de todas las bombas generalmente se leen de su curva QH o curva de rendimiento (caudal – altura). Como se puede ver, los gráficos de rendimiento utilizan una descarga – Q (generalmente en m 3 / h) y la altura de la bomba – H (generalmente en m) como variables de rendimiento básicas.
Jefe del sistema
En el capítulo de pérdida de carga , se determinó que ambos grandes pérdidas y pérdidas menores en los sistemas de tuberías son proporcionales al cuadrado de la velocidad de flujo . Es obvio que la pérdida de carga del sistema debe ser directamente proporcional al cuadrado del caudal volumétrico, porque el caudal volumétrico es directamente proporcional a la velocidad del flujo.
Debe agregarse que los sistemas hidráulicos abiertos contienen no solo el cabezal de fricción, sino también el cabezal de elevación , que debe considerarse. La altura de elevación (altura estática) representa la energía potencial de un fluido debido a su elevación por encima de un nivel de referencia.
En muchos casos, la altura total de un sistema es una combinación de altura de elevación y altura de fricción como se muestra en la figura.
En ingeniería nuclear, la mayoría de los sistemas hidráulicos son circuitos hidráulicos cerrados y estos sistemas solo tienen cabeza de fricción (sin cabeza estática).
Cabezal de bomba: curva de rendimiento
En dinámica de fluidos, el término cabezal de bomba se usa para medir la energía cinética que crea una bomba. La altura es una medida de la altura de la columna de fluido incompresible que la bomba podría crear a partir de la energía cinética que la bomba le da al líquido. La altura y el caudal determinan el rendimiento de una bomba, que se muestra gráficamente en la figura como la curva de rendimiento o la curva característica de la bomba . La razón principalpara usar la cabeza en lugar de la presión para determinar el rendimiento de una bomba centrífuga es que elLa altura de la columna de fluido no depende de la gravedad específica (peso) del líquido , mientras que la presión de una bomba cambiará. En términos de presión, el cabezal de la bomba ( bomba ΔP ) es la diferencia entre la contrapresión del sistema y la presión de entrada de la bomba.
La altura máxima de la bomba de una bomba centrífuga está determinada principalmente por el diámetro exterior del impulsor de la bomba y la velocidad angular del eje – velocidad del eje giratorio. El cabezal también cambiará a medida que aumenta el caudal volumétrico a través de la bomba.
Cuando una bomba centrífuga funciona a una velocidad angular constante , un aumento en la carga del sistema (contrapresión) en la corriente de flujo provoca una reducción en el caudal volumétrico que la bomba centrífuga puede mantener.
La relación entre el cabezal de la bomba y el caudal volumétrico (Q) , que puede mantener una bomba centrífuga, depende de varias características físicas de la bomba como:
- la potencia suministrada a la bomba
- la velocidad angular del eje
- El tipo y diámetro del impulsor
y el fluido usado:
- densidad de fluido
- viscosidad fluida
Esta relación es muy complicada y su análisis radica en extensas pruebas hidráulicas de ciertas bombas centrífugas. Como se puede ver en la imagen a continuación.
Características de funcionamiento de un circuito hidráulico
Cuando reunimos las características de fricción (cabeza del sistema) de un circuito hidráulico y la curva de rendimiento, el resultado describirá las características de todo el sistema (por ejemplo, un circuito de circuito primario ). La siguiente figura muestra la curva de rendimiento típica para una bomba centrífuga relacionada con el cabezal de fricción del sistema.
El cabezal de la bomba , en el eje vertical, es la diferencia entre la contrapresión del sistema y la presión de entrada de la bomba ( bomba ΔP ). La velocidad de flujo volumétrico (Q) , en el eje horizontal, es la velocidad a la que fluye el fluido a través de la bomba. Como se puede ver, la altura es aproximadamente constante a baja descarga y luego cae a cero a Q máx . A baja descarga, las características pueden ser inestables (con pendiente positiva del cabezal de la bomba). Estas son características indeseables, porque una bomba inestable puede comenzar a oscilar entre las dos combinaciones posibles de caudal y la tubería puede vibrar.
Al caudal Q1, la bomba gana más altura que la que consume las pérdidas por fricción, por lo tanto, el caudal a través del sistema aumentará . El caudal se estabilizará en el punto, donde las pérdidas por fricción se cruzan con las características de la bomba .
Para caracterizar el rendimiento de las bombas centrífugas, se definen los siguientes términos:
- Cabeza de cierre
- Eficiencia de la bomba
- Mejor punto de eficiencia – BEP
- Potencia al freno
- Cabeza de succión positiva neta
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