Vanessa Corrales Ramírez, Juliana Garcia Marín, Diana Lorena Quintero Henao

NPSH (carga de succión neta positiva) REQUERIDA DE LA BOMBA

Es una característica propia de la bomba, se define como la energía necesaria para llenar la parte de aspiración y vencer las pérdidas por rozamiento y aumentar la velocidad. En definitiva es la energía del líquido que una bomba necesita para funcionar satisfactoriamente. Su valor puede determinarse tanto por prueba como por cálculo.

Para una bomba centrífuga el NPSH requerido es la cantidad de energía necesaria, expresada en metros columna de líquido para:

• Vencer las pérdidas de carga desde la abertura de admisión (entrada) a los álabes del impulsor.

• Crear la velocidad deseada de corriente a los álabes, ya que es necesaria una velocidad mínima.

Para una bomba rotativa el NPSH requerido es la energía expresada en Kg./cm2 precisada para:

• Vencer las pérdidas desde la abertura de admisión a los engranajes o paletas.

• Crear la velocidad deseada de entrada a los engranajes o paletas.

Depende de las características de la bomba, por lo que es un dato regularmente proporcionado por el fabricante.

NPSHr = Hz + (V2/2g)

Donde:

Hz = Presión absoluta mínima necesaria en la zona inmediata anterior a los alabes.

V2/2g = Carga cinética correspondiente a la velocidad de entrada del líquido en la boca del impulsor.

NPSH DISPONIBLE DEL SISTEMA

Es una característica del sistema y se define como la energía que tiene un líquido en la toma de aspiración de la bomba (independientemente del tipo de esta) por encima de la energía del líquido debida a su presión de vapor. La NPSH disponible puede ser calculada u obtenida tomando lecturas de prueba en el lado

Vanessa Corrales Ramírez, Juliana Garcia Marín, Diana Lorena Quintero Henao de aspiración de la bomba. Para su cálculo es necesario considerar tanto la energía potencial como la cinética y la de presión.

NPSHd = Ha – Hs – Hv – Hf

Donde:

Ha = Presión atmosférica en pies (ver en tablas)

Hs = Altura de succión en pies (Nota: Hs se resta si el nivel del agua está por abajo del ojo del impulsor; se suma si el nivel del agua está por arriba del impulsor)

Hv = Presión de vapor en pies (depende de la temperatura del líquido; ver en tablas)

Hf = Pérdidas de fricción en la tubería de succión (pies)

AUMENTO DEL NPSHd

Se puede mejorar en las siguientes situaciones:

a) Si el líquido está caliente, se puede enfriar intercalando un refrigerante en la tubería, con lo que la presión de vapor del líquido disminuye.

También se puede conseguir aspirando el líquido en algún punto de la corriente en que esté a temperatura más baja.

b) Aumentando la altura mínima del líquido en el tanque o elevando éste, que en principio parece la solución más sencilla, salvo que no resulte posible porque el nivel inferior del líquido sea fijo, como en un río, estanque o lago, o porque la altura a la que hay que subir el nivel del líquido sea totalmente impracticable, o porque el costo sea excesivo. A menudo el elevar el nivel del líquido unos pocos metros permite seleccionar una bomba menos costosa, más eficiente, un ahorro tanto en el coste inicial, como en el consumo de energía y mantenimiento, que compensarán los costes adicionales.

c) El bajar la bomba permite seleccionar una de velocidad específica más alta, menos costosa y más eficiente. Una variante sería emplear una bomba vertical con el impulsor bajo el nivel del suelo.

d) Aumentando el diámetro de la tubería de aspiración se reducen las pérdidas de carga.

e) Si entre el nivel inferior y la bomba se intercala otra bomba que trasiega el caudal aspirado al tiempo que proporciona una altura diferencial pequeña, (justo la

Vanessa Corrales Ramírez, Juliana Garcia Marín, Diana Lorena Quintero Henao necesaria para aumentar el NPSHd en la brida de aspiración de la bomba problema), y que tenga un NPSHr bajo, (inferior al NPSHd), el NPSHd de la tubería de aspiración de la bomba principal se mejora; a la bomba intercalada se la denomina bomba booster.

Esta solución es muy eficaz para las bombas en servicio de alta presión, en donde las velocidades permisibles más altas producen ahorros en el costo inicial de la bomba principal, así como una mayor eficiencia y, a menudo, un menor número de etapas, que dan mayor fiabilidad. La bomba booster puede ser de una etapa, de baja velocidad y baja carga.

f) Reduciendo las pérdidas por fricción en la tubería de aspiración, que se recomienda en todos los casos; su costo se recupera por las mejoras introducidas en la succión y el ahorro de energía.

REDUCCIÓN DE LA NPSHr

Se puede reducir:

a) Verificando un pulido en el tubo de aspiración, así como en el ojo del rodete

b) Mediante la utilización de inductores Fig.4.8, (no aconsejables cuando se trasvasan líquidos que transportan sólidos erosivos, "slurry", etc.).

c) Se puede elegir una bomba sobredimensionada a un régimen bajo de revoluciones, dado que el NPSHr (proporcional al cuadrado de la velocidad c1) se reduce a medida que disminuye el caudal; esta solución tiene sus riesgos y puede

Vanessa Corrales Ramírez, Juliana Garcia Marín, Diana Lorena Quintero Henao ocasionar resultados indeseables, ya que la cavitación produce unas oscilaciones de presión que si no se cortan dañarán la bomba.

El líquido debe entrar en la bomba en condiciones lo más alejadas posibles de su presión de vaporización. La entrada al ojo del rodete fuerza la velocidad del líquido, lo que origina una depresión (torbellino), y si se está cerca de la vaporización, la caída de presión produce burbujas de vapor que al entrar en el rodete originan cavitación; en estas circunstancias el rodete se ve sometido a una intensa vibración que lo destruirá si no se para.

Para evitar la cavitación hay que disponer siempre de una línea de aspiración amplia, evitando los codos y válvulas innecesarias, vigilando la temperatura de entrada a la bomba del líquido. En algunos casos se dispone en la línea de aspiración de una inyección de líquido frío con el único objeto de reducir la temperatura.

d) En bombas de velocidad específica alta se puede aumentar el diámetro del rodete, solución que reduce el NPSHr porque disminuye la velocidad de entrada c1 al impulsor. Una velocidad baja puede tener muy poca influencia en el rendimiento de la bomba, (el rendimiento máximo se tiene para c1 mínima), o cerca del mismo, pero al funcionar con capacidad parcial puede ocasionar un funcionamiento ruidoso, borboteos hidráulicos y desgastes prematuros.

e) En aquellas situaciones en que el tubo de aspiración sea demasiado largo, se recurre a rodetes en los que mediante un by-pass se produce una recirculación del líquido a bombear, que permite trabajar con valores del NPSHr relativamente pequeños.

f) Empleando velocidades de la bomba más bajas, ya que una vez que se ha seleccionado un valor razonable de la velocidad específica de aspiración, cuanto más baja sea la velocidad de la bomba, menor será el NPSHr. El problema es que, para el mismo servicio, una bomba de baja velocidad es más costosa y menos eficiente que otra de alta velocidad, por lo que la baja velocidad de la bomba rara vez es la más económica.

g) Empleando un impulsor de doble succión, solución que es la más deseable, en particular para grandes caudales.

Tipos de rotores

Existen varios tipos de estos, pero se tendrán en cuenta los mas usados en la industria, es decir, los rotores para motores asíncronos de corriente alterna.

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Rotor de jaula de ardilla simple

En la figura se puede observar unos puntos negros, representar las ranuras del rotor donde va introducido el bobinado. Existen varios tipos de ranuras, de ahí que existan varios tipos de rotores. Este rotor es el usado para motores pequeños, en cuyo arranque la intensidad nominal supera 6 o 8 veces la intensidad nominal del motor. Soporta mal los picos de cargas. Esta siendo sustituido por los rotores de jaula de ardilla doble en motores de potencia media. Su par de arranque no supera mas del 140% del normal.

Rotor de jaula de ardilla doble

Las dos ranuras están separadas físicamente, este rotor tiene una intensidad de arranque de 3 o 5 veces la intensidad nominal, y su par de arranque puede ser de 230% la normal. Es el mas empleado en la actualidad, soporta bien las sobrecargas sin necesidad de disminuir la velocidad , lo cual le otorga mejor estabilidad.

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Rotor con ranura profunda

Es una variante del rotor de jaula de ardilla simple. Con características similares al rotor de jaula de ardilla simple. Es usado para motores de baja potencia que necesitan realizar continuos arranques y paradas.

Rotor de anillos rozantes

Cada extremo del bobinado esta conectado con un anillo situado en el eje del rotor. Las fases del bobinado salen al exterior por medio de unas escobillas q rozan en los anillos. Conectando unas resistencias externas a las escobillas se consigue aumentar la resistencia rotorica, de esta forma, se logra variar el par de arranque, que puede ser, dependiendo de dichas resistencias externas, del 150% y el 250% del par normal. La intensidad nominal no supera las dos veces la intensidad nominal del motor.

Bibliografía

Máster en ingeniería del agua- Curso de bombas