Hay muchos criterios de selección de bombas que se utilizan para maximizar la eficiencia de la bomba centrífuga y garantizar que tenga la configuración adecuada para su sitio. El tamaño de la bomba en sí. El tipo de líquido que necesitas para moverse. La viscosidad, acidez y porcentaje de sólidos de ese líquido. Las dimensiones del impulsor y su tipo de conexión a la bomba. Hasta dónde debe moverse el material. De hecho, todos estos son factores importantes. Pero hay algo más que no puede olvidar: las tuberías.
De hecho, la tubería puede resultar tan importante como la bomba, si no más. Elementos tan aparentemente inocuos como el ángulo de la tubería e incluso su diámetro pueden significar la diferencia entre el movimiento exitoso del líquido y una falla ignominiosa. Este artículo discutirá los requisitos de las bombas para varios tipos de aplicaciones, incluido cómo la longitud y el diámetro de la tubería pueden entrar en juego.
Cómo determinar los requisitos de presión de una bomba
En esencia, las bombas y sus sistemas asociados son fáciles de entender. Según PumpFundamentals.com , “Un sistema de bomba consta de una bomba, generalmente una especie de tanque para almacenar o suministrar líquido, y tuberías o tubos para transferir el líquido de un lugar a otro. El inicio del sistema está en la superficie libre del tanque de succión y el final está en la salida de una tubería o la superficie libre de un tanque de descarga o almacenamiento.” Sin embargo, esa aparente simplicidad puede volverse compleja rápidamente en las aplicaciones de la vida real. Solo considere lo que implica determinar la presión de descarga de la bomba para un sistema específico.
El periódico de la industria Perforador Nacional explica que “hay tres factores que intervienen en la determinación de la presión requerida de una bomba en un sistema de agua residencial”. Esas son la presión de elevación (“presión requerida para llevar el agua desde el pozo hasta el tanque de presión”), la presión doméstica (“presión requerida en la casa para alimentar correctamente los accesorios”) y la pérdida por fricción (“presión requerida para superar el rozamiento en las tuberías y accesorios”). Nuevamente, esto suena relativamente simple. Sin embargo, los instaladores deben considerar múltiples factores al hacer estos cálculos.
Comencemos con la presión de elevación. Como habrá adivinado, el posicionamiento de la bomba en relación con su destino final afectará significativamente la cantidad de energía requerida para mover un líquido con éxito. Todos sabemos que mover un objeto de una elevación más alta a una más baja nos permite transformar la gravedad en energía cinética, lo que requiere menos energía total. Sin embargo, cuando los usuarios necesitan bombear líquidos desde una elevación más baja a una más alta, el sistema tendrá que suministrar energía adicional, y en ocasiones es sustancial.
Para determinar la presión de elevación requerida, primero debe determinar lo siguiente:
- Carga estática (una medida de altura que se toma determinando la distancia entre la línea central del impulsor de una bomba y el punto más alto en la línea de descarga)
- Pérdida por fricción (la cantidad de resistencia causada por el líquido que entra en contacto con el área de la superficie interna de la tubería, que se expresa en libras por pulgada cuadrada o PSI)
- Carga dinámica total (la suma de la carga estática y la pérdida por fricción)
Entraremos en más detalles sobre los cálculos en sí, pero por el momento, es suficiente para comprender que la cabeza dinámica total solo proporciona una medición en un único punto en particular. Sin embargo, ese punto se puede extrapolar a una relación lineal entre la cabeza estática en pies/metraje total y galones por minuto (GPM)/litros por minuto (LPM). Esto se llama curva de rendimiento de la bomba, y hemos escrito mucho sobre ella aquí . Básicamente, traza el rango de rendimiento de una bomba y los fabricantes los proporcionan como parte de la documentación de la bomba.
Con todo eso en mente, consideremos la pérdida por fricción y cómo interactúa con el diámetro y la longitud de una tubería.
Diámetros de tubería para diferentes sistemas de bombeo
La pérdida por fricción aumenta o disminuye en función de una serie de factores. Por ejemplo, supongamos que tiene tres secciones de tubería que comparten el mismo diámetro, pero todas tienen diferentes longitudes. Como era de esperar, el PSI requerido aumenta a medida que crece la longitud de la tubería. Esto se debe a que la fricción aumenta a medida que el líquido entra en contacto con una mayor superficie con el tiempo.
Eso tiene sentido para muchos clientes. Sin embargo, a veces las reglas que rigen el diámetro de las tuberías los sorprenden. Muchos parecen pensar que una tubería más pequeña requiere menos energía cuando se trata de mover un fluido. Sin embargo, lo contrario es cierto. Las tuberías con diámetros más grandes conducen a PSI más bajos, mientras que las tuberías más pequeñas generan PSI mucho mayores.
Ilustremos esto con un ejemplo. Suponga que tiene dos sistemas de tuberías diferentes, ambos buscan mover 15 GPM a través de 200 pies de tubería. Un sistema usa PVC de 1.5” y requiere un PSI de 2.2 para lograr sus objetivos. ¿Pero el segundo sistema que emplea una tubería con un diámetro de media pulgada? Su PSI sería de 610.
No es difícil ver por qué este es el caso una vez que reconsidera la idea de la pérdida por fricción. En una tubería con un diámetro más pequeño, una mayor parte del líquido entra en contacto con el área de la superficie interior de la tubería, lo que lo hace más lento. Eso requiere más salida de la bomba para compensar la diferencia. En una tubería de mayor diámetro, menos fluido roza contra la tubería y, por lo tanto, disminuye la velocidad, lo que requiere menos energía.
Por supuesto, puede modificar el flujo del diámetro de la tubería, y tratar de calcular el tamaño de la tubería a partir del flujo siempre tiene sentido al intentar construir el sistema de bomba más eficiente para su uso final. De hecho, existen varias reglas generales que debe tener en cuenta al determinar el diámetro, la longitud y la disposición de la tubería. Éstos incluyen:
En la parte de la succión:
- Mantenga la parte de la succión de su tubería lo más corta posible. Además, debe tener una tubería recta que entre en la entrada, preferiblemente con una longitud de diez veces el tamaño de entrada de la bomba. Por ejemplo, una entrada de 1 pulgada debe tener 10 pulgadas de tubo recto entrando en la entrada. Esto evitará turbulencias.
- Codos de minimización cerca de la entrada de la bomba. Esto también ayuda a mantener un flujo constante en su bomba.
- Asegurándose de que la cubierta de su bomba no tenga que soportar su tubería. Las bombas que tienen una tensión adicional en sus cubiertas son bombas con una vida útil más corta.
En la parte de la descarga:
- Mantener el mismo tamaño de tubería o mayor que la salida de la bomba. Si se usa una tubería más grande, comience a usar la tubería más grande a una distancia de diez veces igual al tamaño de la salida. Por ejemplo, si la bomba tiene una salida de 1 pulgada, comience a usar la tubería más grande a diez pulgadas de la salida de la bomba. Esto proporcionará a la bomba contrapresión, lo que ayudará a que la bomba arranque.
- Minimizar los codos.
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