Las curvas de las bombas son herramientas esenciales para seleccionar y utilizar bombas centrífugas, pero interpretarlas puede ser un reto incluso para los profesionales más experimentados. Una mala interpretación de la curva de una bomba puede dar lugar a errores costosos, como bombas de tamaño insuficiente, un funcionamiento ineficaz y fallos prematuros.
En esta guía, desmitificaremos las curvas de las bombas y proporcionaremos un enfoque paso a paso para leerlas correctamente. Si domina la anatomía de una curva de bombeo y aprende a localizar el punto de funcionamiento óptimo, estará preparado para tomar decisiones informadas a la hora de especificar y solucionar problemas de las bombas de su instalación.
Qué es una curva de bombeo
Una curva de bomba es una representación gráfica de las características de rendimiento de una bomba centrífuga. Ilustra la relación entre el caudal, la presión (altura), el rendimiento y los requisitos de potencia de la bomba en distintas condiciones de funcionamiento. Las curvas de las bombas son herramientas esenciales para seleccionar la bomba adecuada para una aplicación específica y optimizar su rendimiento.
Los fabricantes de bombas generan estas curvas mediante pruebas exhaustivas, en las que miden el rendimiento de la bomba a distintos caudales manteniendo constantes el diámetro y la velocidad del impulsor. Los puntos de datos resultantes se trazan en un gráfico, creando una curva que representa las características de rendimiento de la bomba.
Anatomía de la curva de una bomba centrífuga
Eje X
El eje x de una curva de bomba representa el caudal de la bomba, generalmente medido en galones por minuto (GPM) o metros cúbicos por hora (m3/h). A medida que se desplaza de izquierda a derecha por el eje x, el caudal aumenta.
Eje Y
El eje y representa la altura, que es la presión que puede generar la bomba con un caudal determinado. La altura suele expresarse en pies (ft) o metros (m) del líquido bombeado. La altura disminuye a medida que aumenta el caudal, formando la curva altura-caudal de la bomba.
Curva altura-caudal (curva H-Q)
La curva altura-caudal, también conocida como curva H-Q, ilustra la relación entre la altura de la bomba y el caudal. Muestra cómo varía la altura con el caudal, disminuyendo la altura a medida que aumenta el caudal.
Curva de eficiencia (curva E-Q)
La curva de rendimiento, o curva E-Q, representa el rendimiento de la bomba a distintos caudales. El rendimiento se expresa en porcentaje e indica la eficacia con la que la bomba convierte la potencia de entrada en trabajo útil. La curva de rendimiento suele alcanzar su punto máximo a un caudal específico, conocido como punto de máximo rendimiento (BEP).
Curva de potencia (curva BHP)
La curva de potencia, a menudo denominada curva de potencia de frenado (BHP), muestra la potencia requerida por la bomba a distintos caudales. La potencia suele medirse en caballos de vapor (CV) o kilovatios (kW). La curva de potencia suele aumentar con el caudal, ya que se necesita más potencia para mantener caudales mayores.
Punto de máxima eficiencia (PME)
El punto de mejor rendimiento es el caudal al que la bomba funciona con el mayor rendimiento. El funcionamiento de la bomba cerca de su BEP garantiza un rendimiento óptimo, un menor consumo de energía y una mayor vida útil de la bomba. El BEP se encuentra en el pico de la curva de rendimiento.
Curva de altura neta positiva de aspiración requerida (NPSHr)
La curva de altura de aspiración positiva neta requerida (NPSHr) indica la presión mínima necesaria en la entrada de la bomba para evitar la cavitación. La cavitación se produce cuando el líquido bombeado se vaporiza debido a la baja presión, causando daños a los componentes de la bomba.
Fórmula PSI
En el sistema de unidades imperial, la presión se mide en libras por pulgada cuadrada (PSI), mientras que la altura se mide en pies. La fórmula para convertir entre PSI y pies de altura es:
Altura (pies) = PSI x 2,31 / Gravedad específica
donde:
- La altura es la altura equivalente de una columna de líquido que la bomba puede elevar en contra de la gravedad.
- PSI es la presión generada por la bomba en libras por pulgada cuadrada
- 2,31 es un factor de conversión basado en la densidad del agua a 4¡ãC (39,2¡ãF)
- La gravedad específica es la relación entre la densidad del líquido y la del agua. Para el agua a 4¡ãC, la Gravedad Específica es igual a 1.
Por ejemplo, si una bomba genera una presión de 50 PSI al bombear agua, la altura equivalente sería:
Altura = 50 PSI x 2,31 / 1 = 115,5 pies
Esto significa que la bomba puede elevar una columna de agua de hasta 115,5 pies de altura. El valor de la altura es lo que se suele representar en el eje Y de la curva de una bomba.
Si la presión se expresa en kPa (kilopascales) en lugar de PSI, debe utilizarse un factor de conversión diferente para obtener la altura en metros en lugar de en pies.
Lectura de una curva de bombeo: Guía paso a paso
Paso 1: Identifique sus necesidades
Antes de examinar la curva de la bomba, defina claramente los requisitos de su sistema. Los factores clave son:
- Caudal requerido (Q) en galones por minuto (gpm) o metros cúbicos por hora (m3/h)
- Altura dinámica total (H) en pies o metros, teniendo en cuenta la altura estática, las pérdidas por fricción y los requisitos de presión.
- Propiedades de los fluidos como la viscosidad, el peso específico y la temperatura
- Altura de aspiración positiva neta disponible (NPSHa) basada en el diseño de su sistema
Paso 2: Localizar el punto operativo
En la curva de la bomba, busque el punto en el que el caudal necesario (Q) se cruza con la altura dinámica total (H). Esta intersección se conoce como punto de funcionamiento o punto de servicio. Indica la altura y el caudal que la bomba producirá en su sistema.
Paso 3: Determinar la eficiencia
Trace una línea vertical desde el punto de funcionamiento hasta la intersección de las curvas de rendimiento (E-Q). Esto indicará el rendimiento de la bomba al caudal requerido. Un mayor rendimiento significa menor consumo de energía y menores costes de funcionamiento. Intente seleccionar una bomba que funcione cerca de su punto de máximo rendimiento (BEP).
Paso 4: Calcular los requisitos de potencia
Desde el punto de funcionamiento, trace una línea horizontal hacia la izquierda para intersecar la curva de potencia (BHP). Esto indicará la potencia de frenado necesaria para accionar la bomba con el caudal y la altura especificados. Asegúrese de que el motor seleccionado tiene potencia suficiente para cumplir este requisito.
Paso 5: Comprobar NPSHr
Localice la curva NPSHr que corresponda al diámetro y caudal de su impulsor. La NPSHr representa la presión mínima necesaria en la entrada de la bomba para evitar la cavitación. Asegúrese de que la NPSHa de su sistema supera la NPSHr de la bomba en un margen adecuado, normalmente un mínimo de 1-2 pies o 0,3-0,6 metros.
Paso 6: Comprender el rango de funcionamiento
Las bombas funcionan de forma más eficaz y fiable dentro de un rango específico en torno al punto de mejor rendimiento (BEP). Un funcionamiento demasiado alejado a la izquierda o a la derecha del BEP puede reducir el rendimiento, aumentar el desgaste y provocar posibles daños. Como norma general, el objetivo es que la bomba funcione entre 70% y 120% de su caudal BEP.
¿Cuál es la relación entre la potencia de la curva de la bomba y el caudal?
La relación entre potencia y caudal en la curva de una bomba no es lineal. A medida que aumenta el caudal, suele aumentar también la potencia necesaria, pero a un ritmo más rápido. Esto se debe a que la potencia es proporcional al cubo del caudal (P ¡Ø Q3).
En la curva de la bomba, la curva de potencia (BHP) comenzará baja a caudal cero y aumentará exponencialmente a medida que aumente el caudal.
Es importante tener en cuenta que el rendimiento de la bomba también varía con el caudal. El punto de máximo rendimiento (BEP) se produce a un caudal específico en el que la bomba funciona con la máxima eficacia. Un funcionamiento demasiado por debajo o por encima del caudal BEP reducirá el rendimiento y aumentará el consumo de energía por unidad de caudal.
