Caudal y altura de una bomba

Caudal - Q [m³/hora] - volumen de agua suministrada por la bomba por unidad de tiempo. El caudal de la bomba se determina por el punto de funcionamiento en su curva característica, y además de las características constructivas, depende de la velocidad de rotación del impulsor y de la curva hidráulica de la red.

El caudal óptimo de la bomba se alcanza en el punto de máxima eficiencia. El caudal real de la bomba se puede determinar a partir de la curva característica de altura-caudal, sabiendo la altura generada.

Altura - H [m] - diferencia de presión entre las boquillas de entrada y salida de la bomba.

H = Hz + (Pentrada - Psalida)/(ρg) + dh + (C²entrada - C²salida)/(2g)

donde

Hz - altura geométrica de elevación, m, que es la diferencia entre los niveles de las superficies del líquido en el depósito de succión (superior) y el depósito de descarga (inferior);
(Pentrada - Psalida)/(ρg) - altura, m, correspondiente a la diferencia de presiones, Pa, en los depósitos superior e inferior;
dh - suma de las pérdidas hidráulicas (por fricción y en las resistencias locales) en las tuberías de succión y descarga, m;
(C²entrada - C²salida)/(2g) - altura, m, correspondiente a la diferencia en la energía cinética del líquido en movimiento, con velocidad Centrada m/s en la salida de la tubería de descarga hacia el depósito superior y con velocidad Csalida, m/s, en la entrada de la tubería de succión desde el depósito inferior;
ρ - densidad del líquido
g - aceleración de la gravedad, igual a 9,8 m/s²

Si la presión sobre la superficie del líquido en ambos depósitos es la misma, por ejemplo, en depósitos abiertos, y el líquido en ambos depósitos está en reposo, entonces la ecuación que define la altura de la bomba se puede simplificar a:

H = Hz + dh

A partir de las expresiones anteriores, se puede ver que la altura de una bomba de elevación de agua está determinada por la altura de elevación y las pérdidas de presión en las tuberías. En un circuito cerrado de circulación, como en los sistemas de calefacción, la altura de la bomba está determinada por la suma de las pérdidas de presión en todos los elementos del circuito y no depende de la altura del sistema o de la ubicación de la bomba en él.

Curva característica de altura-caudal — representación gráfica de la dependencia de la altura de la bomba respecto a su caudal en las coordenadas Q [m³/hora] / H [m]. La curva característica de altura-caudal es la principal característica que se utiliza para la selección de bombas y se presenta en los catálogos de los fabricantes en forma de gráficos.

Punto de funcionamiento de la bomba — punto de intersección de la curva característica de altura-caudal con la línea horizontal trazada desde el punto en el eje de las ordenadas, que corresponde a la altura generada. Para determinar el caudal real de la bomba desde el punto de funcionamiento, se proyecta una perpendicular sobre el eje del caudal (abscisas).

Por lo tanto, el caudal de la bomba está determinado por la altura generada por la bomba, que en las bombas de elevación está determinada por la altura de elevación y las pérdidas en las tuberías, mientras que en las bombas de circulación, por la curva hidráulica del circuito de circulación. Dado que en un circuito de circulación la variación de las pérdidas de presión es proporcional al cuadrado de la variación del caudal, la curva hidráulica de la red en las coordenadas Q [m³/hora] / H [m] tiene forma de parábola.

Altura de succión — Hsucción [m] — en condiciones de toma de agua desde un depósito inferior, donde la superficie del agua está sometida a la presión atmosférica, la altura de succión de la bomba corresponde a la diferencia en metros entre el eje del impulsor y el nivel del líquido en el depósito inferior, teniendo en cuenta las pérdidas de presión en la tubería que conecta el depósito inferior con la bomba.

El agua se eleva desde el depósito inferior debido a la diferencia de presiones, y en el impulsor de la bomba se crea una depresión, mientras que el agua está sometida a la presión atmosférica. Dado que la presión atmosférica corresponde a una columna de agua de 10,3 metros de altura, y la bomba no puede crear un vacío absoluto en el impulsor, la altura de succión de la bomba no puede superar los 8 metros.

Margen de cavitación — NPSH [m columna de agua] — presión mínima en la tubería de succión de la bomba que asegura un funcionamiento sin cavitación. El valor del margen de cavitación se determina experimentalmente por los fabricantes de bombas y se presenta en forma de gráfico en función del caudal de la bomba.

Potencia útil de la bomba — Nu [W] — corresponde a la energía transmitida al líquido por unidad de tiempo.

Nu = ρ · g · Q · H

Potencia en el eje de la bomba — Nw [W] — potencia mecánica que se transmite al eje de la bomba. La potencia mecánica es mayor que la potencia útil por la cantidad de las pérdidas hidráulicas y las pérdidas por fricción en el impulsor.

Nw = Nu / η

Eficiencia de la bomba — η [%] — indicador de la eficiencia de una bomba centrífuga, que se define como la relación entre la potencia útil y la potencia en el eje.

Diámetro nominal — DN — designación numérica del diámetro interno de las boquillas de conexión de la bomba, común para todos los elementos de la tubería. El diámetro nominal de la bomba no tiene dimensiones, pero su valor es aproximadamente igual al diámetro interno de la tubería conectada.

La serie de pasos de DN para los elementos de la tubería está regulada por el estándar GOST 28338-89 «Pasos nominales (diámetros nominales)». Una designación alternativa del diámetro nominal, común en los países de la antigua Unión Soviética, es el diámetro nominal.

Presión nominal — PN [bar] — la presión máxima manométrica del agua a una temperatura de 20°C a la que se permite el funcionamiento continuo de la bomba.

Una designación alternativa de la presión nominal, común en los países de la antigua Unión Soviética, es la presión condicional. La serie de presiones nominales PN (Ru) para los elementos de la tubería está regulada por el estándar GOST 26349-84 «Presiones nominales (condicionales)».