BOMBAS GOULDS - Introduccion a Curvas

d uucccciióó n d ucción n ó i c d uc vvaassdel d e s v a a l n e l a icó d s s r a a l v o du de s b rv ssss

m o b s b la sbom a s b m a a b a boom

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Goulds Pumps ITT Industries 

Introducción a las curvas de las bombas Una curva de desempeño es por lo general una línea curva trazada en una red de líneas verticales y horizontales. Esa línea curva representa el desempeño de una bomba específica y las líneas verticales y horizontales unidades de medida que cuantifican el desempeño. En nuestra aplicación hay un tanque o pozo lleno de agua. Queremos usar agua para un determinado proceso o para el



hogar. Con frecuencia el agua está en un nivel más bajo y la gravedad no le permite subir, por lo que se usa una bomba, la cual es un dispositivo para transferir o mover un volumen de agua (o de fluido) a determinada distancia. Ese volumen se mide dentro de un intervalo de tiempo, y se expresa en galones por minuto (gpm) o galones por hora (gph); también se le llama capacidad o flujo.

La bomba desarrolla energía llamada presión o altura dinámica total (tdh, de total dynamic head). Esta presión se expresa en unidades llamadas libras por pulgada cuadrada (psi) o pies (ft) de altura. NOTA: 1 psi subirá una columna de agua en un tubo hasta 2.31 pies. Una curva de desempeño se usa para determinar cuál bomba satisface mejor las necesidades del sistema.

Ejemplo 1 La gráfica de abajo se usa para ilustrar la operación de una bomba. Es importante determinar el valor de cada línea o cuadro de la cuadrícula. En el lado izquierdo de la gráfica se muestra la altura dinámica total expresada en pies y en metros. Los números comienzan en la esquina inferior izquierda de la columna con 0 y aumentan a lo largo del eje vertical. Es la capacidad de la bomba para

METROS

producir presión, expresada en pies de altura, término que usan muchos ingenieros. Algunas veces la columna indica la altura dinámica total, pies de agua o metros de agua. Es otro término que significa que se tiene instalado un manómetro en la descarga de la bomba que indica una presión en psi que se convierte en pies (1 psi = 2.31 pies ó 0.705 metros), y que el líquido que se bombea es agua.

La otra unidad de medida es galones por minuto (o m3/h), y se ve en la parte inferior (eje horizontal). Comienza en la esquina inferior izquierda con 0 y aumenta hacia la derecha. Esos números indican la capacidad de la bomba de producir un flujo de agua en galones por minuto (GPM) o en metros cúbicos por hora (m3/h). La gráfica muestra también las medidas en metros para la TDH y metro cúbicos por hora para la capacidad.

PIES

500

ALTURA DINÁMICA TOTAL

140 120

400

100 300 80 60

200

40 100 20 0

0 0

5

0

1

10 2

15 3

20 4

25 5

30 6

7

35 GPM 8

m3/h

CAPACIDAD



Ejemplo 2a Para obtener una curva de desempeño, se opera la bomba con un manómetro, una válvula de regulación y un medidor de flujo instalados en el tubo de descarga. Primero se opera la bomba con la válvula de regulación totalmente cerrada, para que no haya flujo, y se anota la indicación del manómetro.

METROS

ALTURA DINÁMICA TOTAL

140

1

2

400

100 300 80 60

200

40 100 20 0

0 0

5

0

1

10 2

15 3

20 4

25 5

CAPACIDAD



(punto 1). Se abre la válvula hasta que el medidor de flujo indica 5 gpm y se toma otra lectura del manómetro. Se marca un segundo punto (2) en la gráfica para indicar este desempeño. El proceso se continúa con incrementos de 5 gpm hasta llegar al final de la gráfica.

PIES

500

120

A esa indicación se le llama presión máxima de cierre. Su valor en psi (1 psi = 2.31 pies ó 0.705 m) se convierte en pies de altura, lo que representa la altura dinámica total máxima (TDH) a capacidad 0. Se pone una marca en la gráfica para indicar este desempeño

30 6

7

35 GPM 8

m3/h

Ejemplo 2b La altura (H) se expresa en pies o metros, y la capacidad (Q) se expresa en galones por minuto (GPM) o metros cúbicos por hora (m3/h).

Ahora se unen todos los puntos con una línea. A la línea curva que resulta se le llama curva de altura/ capacidad.

METROS

La bomba operará siempre a una altura dinámica y capacidad representada por la curva.

PIES

500

ALTURA DINÁMICA TOTAL

140 120

400

H-Q

100 300 80 60

200

40 100 20 0

0 0

5

0

1

10 2

15 3

20 4

25 5

30 6

7

35 GPM 8

m3/h

CAPACIDAD



Ejemplo 3 Comparemos dos tamaños: 1. Primero, vea la bomba 18GS07 de 3/4 HP y 6 impulsores. A una capacidad de 15 GPM este modelo sube el agua 158 pies (48 m). 2. Ahora vea la 18GS20 de 2 HP con 14 impulsores. A una capacidad de 15 GPM este modelo sube el agua hasta 360 pies (110 m).

Nuestro catálogo muestra diferentes tipos de curvas. La siguiente gráfica muestra curvas de desempeño múltiple (más de una bomba) para la bomba sumergible 18GS. Hay una curva separada para cada capacidad.

Cuando se agregan impulsores, la bomba desarrolla más presión (expresada en pies). Eso le permite bajar a un pozo más profundo, pero también consume más potencia.

CURVAS MÚLTIPLES DE DESEMPEÑO METROS 320

PIES

300

1000

280

RPM 3450 60 Hz

RANGO RECOMENDADO 6 – 28 GPM

900 18GS50

20 Pies

260

ALTURA DINÁMICA TOTAL

240 220

1 GPM

800 700

200 180 160

600 18GS30

500

140 120 100 80 60 40 20 0

400 18GS20 300 18GS15 18GS10

200

18GS07

100 0

0 0

5 1

10 2

15 3

20 4

25 5

CAPACIDAD



30 6

7

35

40 GPM

8

m3/h

Ejemplo 4 A continuación describiremos una clase distinta de curva que se necesitan en gráficas llamadas “curva de eficiencia.” La eficiencia es un porcentaje indicado en la escala de la derecha de la gráfica. 1. Busque 425 GPM a 500’. En este punto SUBA verticalmente hasta tocar la curva de eficiencia. Entonces se va en dirección horizontal hacia la derecha para determinar el porcentaje; En este ejemplo 72%.

2. Busque 425 GPM a 800’. Desde este punto BAJE verticalmente hasta tocar la curva de eficiencia. Entonces se va en dirección horizontal hacia la derecha para determinar el porcentaje; en este ejemplo 72%. El punto máximo de la curva de eficiencia se llama “punto de eficiencia máxima” o “BEP”.

Los fabricantes de bombas describen sus bombas en función de la tasa de flujo a la eficiencia máxima. En el ejemplo 4, la bomba se clasificaría de 425 galones por minuto. Hemos incluido una hoja llamada (4A) “Cómo calcular la potencia y el costo de operación.” Puede copiarla y distribuir las copias. Esa hoja muestra por qué, con las bombas más grandes, debe seleccionar la que tenga la mejor eficiencia.

CURVA DE EFICIENCIA METROS

PIES

800

80

2

700

70

600

60

72%

200

150

100

50

0

1

500

50

400

40

300

30

200

20

100

10

0

0

100

0

20

200

40

300

60

400

80

500

100

120

600

140

GPM

Eficiencia — %

ALTURA DINÁMICA TOTAL

250

0

m3/h

CAPACIDAD 

Cómo calcular la potencia y el costo de operación BHP = Caballos de fuerza al freno G. E. = Gravedad específica del agua (= 1) 1 HP = 746 Vatios

3960 = Constante WATTS = Voltios × Amps

Nota: ningún motor tiene 100% de eficiencia, por lo que se dice que 1 HP = 1000 vatios, o 1 kilovatio (1 KW). La fórmula para calcular los caballos de fuerza al freno es:

GPM x Altura dinámica total (TDH) x G.E. 3960 x Eficiencia (decimal)

Seleccione una bomba sumergible para la siguiente aplicación: 100 GPM a 375 pies TDH, 460 V Hay varias que pueden usarse en esta aplicación: 90L15-11 65% de eficiencia, motor de 15 HP (14.8 HP) 100H15-8 67% de eficiencia, motor de 15 HP (16.4 HP) 150H15-6 67% de eficiencia, motor de 15 HP (14.1 HP) 5CLC015-9 74% de eficiencia, motor de 15 HP (12.8 HP) Nota: Impulsor ajustado a 375’ TDH.

90L15 = 14.8 HP 5CLC015 Costo = $4,600 5CLC015 = 12.8 HP 90L15 Costo = 4,280 Diferencia = 2.0 HP ����������������������������� Diferencia de costo���������� = $ 320

Supondremos que 1 kilovatio hora (KWH) cuesta $0.10. Se multiplica la diferencia de 2.0 HP por $0.10, y el ahorro de costo es de $0.20 por hora. Si la bomba trabaja 10 horas diarias, los ahorros de costo son de $2.00 por día. En 30 días, los ahorros son de $60. Si dividimos la diferencia de costo de las bombas entre los ahorros diarios de costo ($360/$2.00) llegamos a la conclusión que la diferencia de precio se paga en 160 días.



Ejemplo 5 Encuentre el punto de 350 GPM a 300 pies. ¿Cuál es la eficiencia? La respuesta correcta es 70%. Cuando la capacidad/altura que quiere usted usar queda entre dos curvas de HP, la curva que siempre se debe usar es la que está arriba, o sea la de mayor potencia. Hemos decidido usar la bomba de 40 HP, y la altura requerida es de 300 pies. Debemos instalar una válvula reguladora, y bajar la capacidad de la bomba a 350 GPM. Si no lo hacemos, la bomba trabajará con una

capacidad de 420 GPM. Para determinar lo anterior, volvamos a localizar 350 GPM a 300’. Desde este punto vamos en dirección horizontal hacia la derecha hasta tocar la línea H-Q de 40 HP. Una bomba siempre opera en algún punto de su curva. A 420 GPM ¿cuál es la eficiencia de la bomba? 72%. Hay otra consideración, llamada empuje ascendente, que se puede presentar cuando la bomba trabaja con descarga abierta. Nótese que cada curva termina justo al pasar los

575 GPM. Bajo condiciones normales, el empuje de una bomba sumergible es hacia abajo, hacia el motor. Cuando los flujos son demasiado altos, lo que se debe a que no hay suficiente altura sobre la bomba, este empuje se altera y va en dirección contraria, porque el impulsor no desarrolla la altura suficiente. A eso se le llama empuje ascendente. Para evitarlo, instale una válvula de regulación en la bomba que la mantiene a 575 GPM cuando la bomba trabaje con descarga abierta.

CURVAS MÚLTIPLES DE DESEMPEÑO

ALTURA DINÁMICA TOTAL

250

200

150

PIES

800

80

700

70

600

60

70% 50 HP/5 STG. 50

500 40 HP/4 STG.

40

400 100

50

300 200

0

20

20 HP/2 STG.

100 0

30

30 HP/3 STG.

10

10 HP/1 STG. 0

100

0

20

Eficiencia — %

METROS

200 40

300 60

400 80

500 100

600 120

140

GPM

0

m3/h

CAPACIDAD 

Ejemplo 6 La siguiente curva muestra la altura en función de la capacidad, y también la altura de succión. La parte superior izquierda de la curva se divide en dos partes. Localice 4 GPM y suba verticalmente. Si su altura de succión es de 20’ ó 25’, la bomba desarrollará una altura de 114 pies. Si su altura de succión es de 5’, 10´ ó 15’, la bomba desarrollará un poco más: 119 pies.

METROS

Las curvas verticales de la derecha también se relacionan con la altura de succión en incrementos de 5’. Localice 45 GPM a 70’. Esta bomba funcionará si la altura de succión es de 22’ o menor. Recuerde que a medida que aumenta su capacidad, baja su manejo de alturas de succión.

Localice de nuevo 45 GPM a 70’. Está usted a la derecha de la curva de 20’ de altura de succión. El modelo con la siguiente potencia mayor podrá ser la bomba que cumpla con este requisito.

5’, 10’, 15’

35

20’, 25’

110

ALTURA DINÁMICA TOTAL

Cuando se considera la capacidad en galones por minuto, y la altura de succión que está usted tratando de superar, debe permanecer a la izquierda de la curva vertical de succión.

PIES

120

30

Siempre mostramos lo que la bomba hará en todos los puntos de la curva. No recomendaríamos seleccionar esta bomba para trabajar con menos de 16 galones por minuto.

H-Q

100 90

25

80 70

20 60 15

50 40

10

5

30 20

25’

20’ 15’

10’

5’

10 0

0

0 0

4

8 2

12

16

20 4

24

28 6

32

36 8

40

44 10

CAPACIDAD 10

48

52 12

56

60 14

64

68

GPM 16 m3/h

Ejemplo 7 Tenemos una nueva curva llamada BHP (caballos de fuerza al freno). Los caballos de fuerza al freno se grafican a la derecha, después de la escala de eficiencia.

A continuación vaya en dirección horizontal hasta la derecha, para ver la potencia requerida. En este caso es de 3.1 HP. El motor que se usa es de 3 HP con un factor de servicio de 1.15 (3 × 1.15 = 3.45). En realidad se dispone de 3.45 HP para usar.

Localice 110 GPM a 71’. De este punto baje verticalmente hasta tocar la curva BHP.

Localice 110 GPM a 71’ de nuevo. ¿Cuál es la eficiencia? El valor correcto es de 66%.

CURVAS MÚLTIPLES DE DESEMPEÑO MODELO 3656 SP 3500 RPM

ALTURA DINÁMICA TOTAL

METROS

Modelo 3656 SP 3HP ODP 5 1/8 dia. Imp.

PIES

30

100

25

80

H-Q

EFF. BHP %

70

20 60

60 EFF.

15

LIFT 20’ 6.1m

40

15’ 4.6 m

50

10’ 5’ 3.1 m 1.5 m

10

40

4

30

3

20

2

10

1

3.1

BHP

5 0

20

0

0 0

20 5

40 10

60

80 15

100 20

120 25

140 30

GPM m3/h

CAPACIDAD 11

Ejemplo 8 La siguiente gráfica muestra una curva para una bomba centrífuga.

la instalación manejar la capacidad adicional? También observe que la eficiencia (EF), los caballos de fuerza al freno (BHP) y la altura neta positiva de succión requerida (NPSHR) cambian también si la capacidad es de 80 GPM.

Localice 70 GPM a 56 pies. Como el punto que necesitamos se encuentra por debajo de la curva de altura en función de la capacidad, la bomba trabajará más de lo que necesitamos.

Localice 70 GPM a 56 pies, de nuevo.

Si se usa una válvula de regulación en el lado de descarga de la bomba, se puede ajustar la capacidad a 70 GPM usando el impulsor estándar. Suba verticalmente desde 70 GPM hasta llegar a la curva. La bomba desarrollará 58½ pies. ¿Podrá la instalación manejar esa altura adicional?

Podemos hacer que la bomba haga exactamente lo requerido, ajustando el impulsor en forma adecuada. Esto determinará una nueva curva para la bomba, la cual correrá aproximadamente en paralelo a la curva de la figura y pasará por el punto requerido, es decir, de 70 GPM a 56 pies.

¿Cuál es la eficiencia? La respuesta correcta es 70.5%. ¿Cuál es la potencia al freno requerida? La respuesta correcta es 1.5 BHP. ¿Cuál es la altura neta positiva de succión requerida? NPSHR = 2.2 pies. Deberá usted determinar la NPSHA.

Recuerde que si ajusta el impulsor, hará que la bomba trabaje exactamente de acuerdo con sus necesidades de 70 GPM a 56 pies. (Siempre hay que proporcionar la altura y capacidad requerida al pedir la bomba.)

¿Qué sucede si no ajustamos el impulsor para satisfacer nuestros requisitos exactos? La bomba trabajará en algún lugar de la curva. Como nuestra necesidad de altura es de 56 pies, siga en este punto hacia la derecha hasta llegar a la curva. La capacidad es de 80 GPM. ¿Puede

NPSHA = Altura neta positiva de succión disponible. La NPSHA debe ser mayor que la NPSHR para que trabaje la bomba.

PIES

Modelo 3756 - 2HP TEFC 11/2 x 2-8 S 1750 RPM - 73/4 dia. Imp.

H-Q

60

¿Qué otra información se muestra? Eficiencia, potencia al freno y altura positiva neta de succión requerida. Todos esos valores se indican en el lado izquierdo del diagrama.

55 EFF. %

50

12

45

35

BHP

40

NPSH

80 70

6.0

3.0

60

30

5.0

2.5

50

25

4.0

2.0

40

20

3.0

1.5

30

15

2.0

1.0

20

10

1.0

0.5

10

5

0.0

0.0

0

0

EFF.

BHP NPSHR 0

10

20

30

40

50

60

70

GALONES POR MINUTO

80

90

100

110

120

Ejemplo 8

continuación

Principios de bombas centrífugas ALTURA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN (NPSH) Y CAVITACIÓN El Instituto Hidráulico define la NPSH como la altura total de la succión en pies absolutos determinada en la boca de succión y corregida por el nivel de comparación, menos la presión de vapor del líquido en pies absolutos. En otras palabras, es un análisis de las condiciones de energía en el lado de succión de una bomba para determinar si el líquido se evapora en el punto de presión mínima dentro de la bomba. La presión que ejerce un líquido sobre lo que lo rodea depende de su temperatura. Esa presión, llamada presión de vapor, es una característica propia de cada fluido, y aumenta con la temperatura. Cuando la presión del vapor dentro del fluido llega a la presión del medio que lo rodea, el fluido se comienza a evaporar, o a hervir. La temperatura a la que empieza esa evaporación disminuye a medida que disminuye la presión del medio que la rodea. Un líquido aumenta mucho de volumen al evaporarse. Un pie cúbico de agua a temperatura ambiente se transforma en 1700 pies cúbicos de vapor a la misma temperatura. Es obvio entonces que si se quiere bombear un fluido de manera eficaz, se debe mantenerlo en su estado líquido. La NPSH es simplemente una medida de la cantidad de altura que hay en la succión para evitar esa evaporación en el punto de presión mínima que haya en la bomba. La NPSH requerida es una función del diseño de la bomba. Cuando el líquido pasa de la succión de la bomba al ojo del impulsor, aumenta

su velocidad y disminuye su presión. También hay pérdidas de presión debidas a choques y turbulencias, cuando el líquido pega contra el impulsor. La fuerza centrífuga de las aspas del impulsor aumenta más la velocidad del líquido y disminuye su presión. La NPSH requerida es la altura positiva, en pies absolutos, requerida en la succión de la bomba para superar esas caídas de presión en misma, y mantener al líquido arriba de su presión de vapor. Su valor varía con la velocidad y la capacidad para cada bomba en particular. Las curvas del fabricante de la bomba suelen mostrar esta información. La NPSH disponible (NPSHA), es una función del sistema en el que trabaja la bomba. Es el exceso de presión del líquido, en pies absolutos, sobre su presión de vapor, cuando llega a la succión de la bomba. La Fig. 4 muestra cuatro sistemas típicos de succión, con las fórmulas correspondientes de NPSH disponible. Es importante corregir los valores por la gravedad específica del líquido, y convertir todos los términos a “pies absolutos” cuando se usan esas fórmulas. En un sistema existente se puede determinar la NPSH disponible con un manómetro instalado en la succión de la bomba. Aplica la fórmula siguiente: NPSHA = PB − Vp ± Gr + hv En donde Gr = Indicación del manómetro en la succión de la bomba, expresada en pies (más, si la presión es mayor que la atmosférica, menos si es menor) corregida al eje central de la bomba.

hv = Altura de la velocidad en el tubo de succión en la conexión del manómetro, expresada en pies. Cavitación es un término con el que se describe el fenómeno que se presenta en una bomba cuando hay insuficiente NPSH disponible. La presión del líquido se reduce hasta un valor igual o menor que su presión de vapor, y se comienzan a formar pequeñas burbujas o bolsas de vapor. Al pasar esas burbujas de vapor por las aspas del impulsor, y llegar a una zona de mayor presión, colapsan de inmediato. El aplastamiento, colapso o “implosión” es tan rápido que se puede oír como un golpeteo, como si se estuviera bombeando grava. Las fuerzas durante el colapso en general son suficientemente grandes como para causar la formación de bolsas diminutas de falla por fatiga sobre las superficies de las aspas del impulsor. Esta acción puede ser progresiva, y bajo condiciones graves puede causar grandes daños por picaduras en el impulsor. El ruido que se produce es la forma más fácil de reconocer la cavitación. Además de dañar al impulsor, la cavitación suele reducir la capacidad debido al vapor que hay en la bomba. También puede reducir la altura, ser inestable, y el consumo de potencia volverse errático. Además, se pueden presentar vibraciones y daños mecánicos, como por ejemplo falla de cojinetes, al operar con cavitación. La única forma de evitar los efectos indeseables de la cavitación es asegurarse de que la NPS disponible en el sistema sea mayor que la NPSH requerida por la bomba. 13

Ejemplo 8 continuación

Principios de bombas centrífugas ALTURA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN (NPSH) Y CAVITACIÓN 4a SUMINISTRO A LA SUCCIÓN ABIERTA A LA ATMÓSFERA – con succión elevada

4b SUMINISTRO A LA SUCCIÓN ABIERTA A LA ATMÓSFERA – con succión ahogada PB

CL

PB

NPSHA = PB + LH – (VP + hf)

LH

LS

CL

NPSHA = PB – (VP + LS + hf)

4c SUMINISTRO A LA SUCCIÓN CERRADO – con succión ahogada

4d SUMINISTRO A LA SUCCIÓN CERRADO – con succión ahogada p

LS

NPSHA = p + LH – (VP + hf)

LH

CL

NPSHA = p – (LS + VP + hf)

CL

p

PB = Presión barométrica, en pies absolutos. VP = Presión de vapor del líquido, a la máxima temperatura de bombeo, en pies absolutos (vea la página 16). p = Presión sobre la superficie del líquido en el tanque cerrado de succión, en pies absolutos. LS = Altura estática máxima negativa de la succión, en pies. LH = Altura estática mínima de la succión, en pies. hf = Pérdida por fricción en el tubo de succión a la capacidad requerida, en pies. Nota: Vea la gráfica de presión de vapor en un manual técnico.

14

Ejemplo 8

continuación

Principios de bombas centrífugas PRESIÓN DE VAPOR DEL AGUA

35

Presión de vapor en pies de agua

30

Deducir la presión en pies de agua de la cabeza máxima de succión permisible al nivel del mar.

25

20

15

10

5

40

60

80

100

120 140 160 Temperatura del agua en °F.

180

200

220

15

Ejemplo 9 La siguiente curva es la de una bomba centrífuga que contiene información que ya hemos discutido pero que se presenta en un formato distinto.

manera adecuada el diámetro del impulsor para cumplir con nuestro requisito, porque la bomba con un impulsor de diámetro 515⁄16 supera nuestras necesidades.

Se trata de una bomba modelo 3656, 1½ × 2-6 ODP.

bomba alcanzará solo 109 pies. ¿Puede el equipo manejar la altura faltante? Recuerde que al reducir el impulsor hasta el diámetro adecuado podemos ajustar el desempeño de la bomba a los 140 GPM a 95 pies que necesitamos. (Los requisitos de altura y capacidad siempre se deben proporcionar al pedir la bomba.)

¿Qué sucede si instalamos la bomba sin reducir el diámetro el impulsor? La altura necesaria es de 95 pies. Si seguimos la línea de 95 pies hacia la derecha hasta llegar a la curva, encontramos una capacidad de 157 GPM.

1½ = Tamaño de la descarga, en pulgadas. 2 = Tamaño de la succión, en pulgadas. 6 = Diámetro básico del impulsor, en pulgadas. La curva superior de altura en función de la capacidad representa un impulsor con diámetro real de 515⁄16 pulgadas.

Veamos de nuevo nuestros requisitos originales: 140 GPM a 95 pies. ¿Qué potencia al freno se necesita? Un poco menos que 5 HP. ¿Cuál es la eficiencia correcta? 71%. ¿Cuál es la NPSHR? 13 pies es la correcta.

Si usamos una válvula reguladora del lado de descarga de la bomba, podemos regular su capacidad a 140 GPM con el impulsor normal. Partiendo de 140 GPM y subiendo verticalmente hasta la curva, vemos que la

Nuestra necesidad es bombear 140 GPM de líquido a 95 pies. Podemos reducir de

CURVAS DE OPERACIÓN DE LOS MODELOS 3656/3756 METROS

ALTURA DINÁMICA TOTAL

50

PIES

NPSHR 5.5’

160

EFF. 40

6’

50

60

5 15/16 dia.

7’ 65

Modelo 3656/3756 11/2 x 2-6 3500 RPM Group “S”

8’

10’

70

12’ 14’

72

40

16’

73

120

72

5 1/8 dia.

30

18’ 20’

70 65

60

80 20

10

50 5H

P

40 3H

0

0

0 0

16

20

60

40 10

80

100 20

CAPACIDAD

120

140 30

160

P

180 GPM 40 m3/h

Ejemplo 10 Para comprender mejor la potencia al freno que aparece en estas dos curvas, tenga en cuenta lo siguiente: la potencia al freno (caballos de fuerza al freno) (BHP) es la potencia real que se entrega al eje de la bomba. La fórmula para calcular la potencia al freno es

Compare las dos curvas a 150 galones por minuto. La potencia aparece allí, así que no tiene que calcularlo. La cuadrícula es para un motor abierto a prueba de goteo (ODP), que tiene un factor de servicio de 1.15.

Potencia al freno =

5.75 HP disponibles

El impulsor de 515⁄16” de diámetro a 150 GPM usa más de 5 HP, pero no rebasa los 5.75 HP. BHP =



150 x 100 x 1.0 = 5.37 BHP 3960 x 70.5%

5 HP x 1.15 FS =

GPM x Pies de altura x G.E. 3960 x Eficiencia de la bomba

CURVAS DE OPERACIÓN DE LOS MODELOS 3656/3756 GRUPO S

METROS PIES

ALTURA DINÁMICA TOTAL

50

NPSHR 5.5’

160

EFF. 40

6’

50

60

5 15/16 dia.

7’ 65

8’

70

Modelo 3656/3756 11/2 x 2-6 3500 RPM Group “S” 10’

12’ 14’

72

40

73

120

72

18’ 20’

70

5 1/8 dia.

30

16’

65 60

80 20

50

10

5H

40 3H

0

0

0 0

20

60

40 10

80

100 20

120

140 30

160

P

P

180 GPM 40 m3/h

CAPACIDAD 17

Ejemplo 11 Ahora vea la gráfica de un motor totalmente cerrado enfriado por aire (TEFC).

El impulsor con diámetro de 55⁄8” a 150 GPM no rebasa la línea de 5 HP.

Un motor TEFC tiene un factor de servicio de 1.0.



BHP =

150 x 82 x 1.0 = 4.64 BHP 3960 x 67%

5 HP x 1.0 FS = 5 HP disponibles

CURVAS DE DESEMPEÑO DE LOS MODELOS 3656/3756 GRUPO “S” METROS

ALTURA DINÁMICA TOTAL

50

NPSHR 5.5’

PIES

6’

EFF. 40

160

Modelo 3656/3756 11/2 x 2-6 3500 RPM Group “S”

7’ 50

60

8’

10’ 12’

70

65

72

40

14’

5 5/8 dia.

120

16’

72

18’ 20’

70

30

65

4 3/4 dia.

80

60

20

10

50 5H

40

3H

0

0

0 0

20

60

40 10

80

100 20

CAPACIDAD 18

120

140 30

160

P

P

180 GPM 40 m3/h

Ejemplo 12 CURVA DE ALTURA DEL SISTEMA DE BOMBEO Una curva de altura del sistema de bombeo es la forma más fácil y exacta de decidir cual es la bomba que mejor se adapta a una aplicación. Los factores que se usan para trazar una curva de altura del sistema son los galones por minuto, datos de pérdidas por fricción y tamaño de tubería, altura total (elevación o inmersión en agua) y presión deseada (expresada en pies). Para poder escoger la mejor bomba para un determinado trabajo se debe proporcionar algunos datos. Veamos un sistema de irrigación con 50 gpm.

Nivel de bombeo – 250’ a 50 gpm. Conjunto de bombeo – 280’ Profundidad del pozo – 300’ Se necesitan 50 psi (115’) para que funcionen las cabezas de aspersión. La distancia al 1er. ramal es 1000’. La única variable o elemento controlable es la pérdida por fricción en el tubo, que varía con el tamaño del tubo. No podemos cambiar el flujo, ni los niveles de bombeo, la presión o la longitud del tubo. Veremos la diferencia entre usar tubos de 1½”, 2” y 3”.

Se tienen 1000’ de tubo al mismo nivel y 280’ de tubo de bajada, que dan una longitud total del tubo de 1280’. Se dividen los 1280 entre 100, porque las tablas F.L. indican la pérdida por 100’ de tubo, y se obtiene un multiplicador de 12.8. Se suma la altura total a la F.L. para calcular la TDH. Se grafica el flujo-TDH en cualquier curva, para obtener la curva de altura de ese sistema. Nivel de bombeo 250’ PSI en pies 115’ Altura total 365’ Pérdidas por fricción + = TDH Más 365’

amaño GPM Pérdidas por fricción T Por del tubo /100’ de 1½” Diám. 12.8 de altura total 1½” 30 6.26 80 445 1½” 50 16.45 210 575 TDH 1½” 70 31.73 406 771 amaño GPM Pérdidas por fricción T Por Más 365’ del tubo /100’ de 2” Diám. 12.8 de altura total 2” 30 1.81 23 388 2” 50 4.67 60 425 TDH 2” 70 8.83 113 478 amaño GPM Pérdidas por fricción T Por del tubo /100’ de 3” Diám. 12.8 3” 30 .26 4 3” 50 .66 9 3” 70 1.24 16 Puede ver que hay una gran diferencia de TDH, debido al tubo que se está usando. El tubo de 1½” necesitaría una bomba de 15 hp, mientras que los tubos de 2” y de 3” pueden usar una de 7.5 hp. El tubo de 2” proporcionará 46 gpm y el

de 3”, 53 gpm. La diferencia de 7 gpm equivale a 420 gph, ó 10,800 gpd. Si usted no necesita el agua adicional, use el tubo de 2”, que le sale más barato. Si necesita toda el agua que pueda obtener, compre el tubo de 3” y será

Más 365’ de altura total 369 374 TDH 381 mucho menos costoso durante la vida del tubo, que si usa una bomba más grande. Nunca ha habido ningún cliente que haya querido menos agua en un año que en el año anterior. Un tubo grande tiene capacidad para más flujo, si es necesario. 19

Ejemplo 12 continuación

Tubo de plástico: pérdida por fricción (en pies de altura) por 100 pies. 3 1 3 GPM GPH ⁄8” ⁄2” ⁄4” 1” 11⁄4” 11⁄2” 2” 21⁄2” 3” pie pie pie pie pie pie pie pie pie 25 1,500 38.41 9.71 4.44 1.29 .54 .19 30 1,800 13.62 6.26 1.81 .75 .26 35 2,100 18.17 8.37 2.42 1.00 .35 40 2,400 23.55 10.70 3.11 1.28 .44 45 2,700 29.44 13.46 3.84 1.54 .55 50 3,000 16.45 4.67 1.93 .66 60 3,600 23.48 6.60 2.71 .93 70 4,200 31.73 8.83 3.66 1.24 80 4,800 11.43 4.67 1.58

Cantidad equivalente de pies de tubo recto para diferentes conexiones Tamaño de las conexiones, pulg. 1⁄2” 3⁄4” 1” 11⁄4” 11⁄2” 2” 21⁄2” 3” 4” 5” 6” 8” 10” Codo de 90° 1.5 2.0 2.7 3.5 4.3 5.5 6.5 8.0 10.0 14.0 15 20 25 Codo de 45° 0.8 1.0 1.3 1.7 2.0 2.5 3.0 3.8 5.0 6.3 7.1 9.4 12 Codo de radio largo 1.0 1.4 1.7 2.3 2.7 3.5 4.2 5.2 7.0 9.0 11.0 14.0 Codo cerrado de 180º 3.6 5.0 6.0 8.3 10.0 13.0 15.0 18.0 24.0 31.0 37.0 39.0 Te - recta 1 2 2 3 3 4 5 Te - entada o salida lateral, 3.3 4.5 5.7 7.6 9.0 12.0 14.0 17.0 22.0 27.0 31.0 40.0 o adaptador sin huecos Válvula de bola o de globo ab. 17.0 22.0 27.0 36.0 43.0 55.0 67.0 82.0 110.0 140.0 160.0 220.0 Válvula de ángulo abierta 8.4 12.0 15.0 18.0 22.0 28.0 33.0 42.0 58.0 70.0 83.0 110.0 Válvula de compuerta 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.7 2.3 2.9 3.5 4.5 totalmente abierta Válvula de retención 4 5 7 9 11 13 16 20 26 33 39 52 65 (horizontal) Válvula de retención en línea 4 6 8 12 14 19 23 32 43 58 (resorte) o válvula de pie

20

Ejemplo 12

continuación

METROS 250

PIES 5 800 5GS1 0

0–

225

29

MODELO 55GS TAMAÑO COMP. RPM 3450

11/2” Tubo

ETA

700

PA S

55

200

ALTURA DINÁMICA TOTAL

175

50

600 55GS7

5–

150

500

125

400

22 E

45

TAP A

S

40

2” Tubo 55GS

50 –

35 15 ET APAS

3” Tubo

30

100

25

300 55GS30

75 50 25 0

% EFF 60

– 9 ETAP AS

20

200 55GS20 – 7 ET APAS

15

55GS15 – 5 ETAPAS

10

100

5 0

0 0

40

20 5

10 CAPACIDAD DE FLUJO

0 100 GPM

80

60 15

20 m3/hr

21

Ejemplo 13 CURVA DE ALTURA DINÁMICA DE UN SISTEMA DE AGUAS NEGRAS La curva de altura dinámica del sistema puede estar muy pronunciada cuando la pérdida por fricción forma una mayor parte de la altura dinámica total. Éste fenómeno se puede ver con claridad en un sistema de alcantarillado. Elevación total 20’. 200’ de un tubo de 2”. 3 baños. Bomba para sólidos de 2”.

Como puede ver, la curva trazada del sistema cruza las curvas de 5 bombas. Por lo tanto, podrá escoger la mejor bomba para esa aplicación, o decir con exactitud cuánto bombeará cada una en una situación específica. Es importante que los clientes sepan que siempre pueden escoger entre más de una bomba para cada aplicación. Asimismo demuestra la

importancia de determinar de manera adecuada el tamaño del tubo en función del flujo, con el fin de ahorrar potencia y energía eléctrica. Tubo de PVC de 2” × 200’ de longitud. Altura de descarga de 20’ (elevación vertical). Se necesita bombear cuando menos 30 gpm con sólidos de 2”.

GPM Pérdidas por +Altura de = TDH x 200 = fricción a GPM 100 descarga (elevación) (altura dinámica total) 20 .86 2 1.72 20’ 22’ 30 1.81 2 3.62 20’ 24’ 40 3.11 2 6.22 20’ 26’ 50 4.67 2 9.34 20’ 29’ 60 6.6 2 13.2 20’ 33’ 80 11.43 2 22.86 20’ 43’ 100 17.0 2 34 20’ 54’ 120 24.6 2 49.2 20’ 69’ METROS PIES 100 30

SERIE: 3887BHF SOLIDOS DE 2" RPM: 3500 Impulsor Cerrado

90

ALTURA DINÁMICA TOTAL

25

80 70

20 60 15

10 GPM

WS

20

WS

F

15

BH

F

5

Las bombas trabajan donde se cruzan la curva de la bomba y la curva del sistema. Mientras más largo sea el tubo de descarga, más empinada la curva.

50 W S10 B

HF

40 10

5 PIES

BH

30 20

WS0

7BH

F

WS0

5BHF

WS03

BHF

10 0

0 0 0

22

20

Esta curva indica que se podrían usar 5 bombas distintas para bombear entre 33 gpm a 25’ de TDH y 100 gpm a 55’ de TDH.

40 10

60

80

100

120

140

160

20 30 CAPACIDAD DE FLUJO

180 40

200

220

240 U.S. GPM

50

m3/h

Notas

23

Goulds Pumps son una marca de fábrica de ITT Water Technology, Inc. - un subsidiario de ITT Industries, inc. Goulds Pumps y el símbolo ITT Engineered Blocks son marcas registradas y marcas comerciales de ITT Industries. ©2005 ITT Water Technology, Inc. Impreso en EE.UU. CINTRO3SP

24

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SENECA FALLS, NEW YORK 13148 (315) 568-2811

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