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 S253  Potencias y rendimiento. Elección de la bomba.

S2

Fontanería
S25 Rama Bombas. Hidrocompresores.
S251 Rama Bombas centrífugas. Sus componentes.Clases de bombas.
S252 Rama Curva característica, q-h, de una instalación y de una bomba.Altura de elevación de una bomba.
S253 Rama Potencias y rendimiento. Elección de la bomba.
S254 Rama Cavitación. Cálculo de la altura geométrica máxima de aspiración.
S255 Rama Funcionamiento en paralelo y en serie  de las bombas.
S256 Rama Hidrocompresores. Descripción. Variedades básicas.Determinación de sus componentes.
S257 Rama Problemática al caso de varias bombas.
S258 Rama Tipologías usuales de hidrocompresores.
S259 Rama Normativa Autonómica.
S2510 Rama Ejemplo de cálculo.

EXPOSICIÓN:

En la presente ficha se desarrollan los siguientes apartados:

  1. Potencias y rendimiento. 
  2. Elección de la bomba.

1       POTENCIAS Y RENDIMIENTO.

Llamaremos P1, potencia IN PUT, o "potencia consumida" por una bomba a su gasto energético en la unidad de tiempo.

Llamaremos P2, potencia OUT PUT o "potencia necesaria" aquella que, para cada posición de la curva Q-H, ha de verificarse en el eje de rotación de la bomba.

Llamaremos P3 "potencia desarrollada" o útil aquella que puede medirse traducida en el movimiento del líquido (caudal y altura).

La relación P2/P1= r se llama rendimiento del motor, vale entre 0,6 y 0,85, depende de características puramente eléctricas y es constante para cada modelo de bomba.

La relación entre la potencia desarrollada P3 y la necesaria P2 en cada posición de la curva Q-H se denomina "rendimiento de la bomba" y se representa por la letra h, (h < 1).  En este parámetro, que es función, básicamente, del caudal que mueve la bomba, se incluye, además, la pérdida de potencia que se produce por rozamiento de los cojinetes, la viscosidad del líquido, formación de torbellinos,  pérdidas por ranuras, etc.  


fig. 15

Las características Q-H, P1, P2 y   de una bomba se representan en un solo diagrama, tal como se indica en la fig. 15, sobre el que haremos los siguientes comentarios:

 NOTA.-  P3 no se representa sino indirectamente a través de la curva Q-H.

Tampoco es frecuente que se represente P2.

              P2/ P3 (constante)

             h = P3/ P2 (variable)     

Las diferentes curvas "se leen" siempre sobre la vertical Qp a impulsar, la curva Q-H nos dará la altura, P1 y P2 las potencias en kw y h nos dará el rendimiento en %.

Las curvas de las potencias consumida y necesaria crece con el caudal y decrece a partir de un cierto valor del mismo.

El rendimiento h de la bomba es nulo para Q = 0, aumenta con el caudal y decrece a partir de un cierto valor del mismo.

La "potencia desarrollada" para cada valor de Q será 

Para entender la diferencia entre potencia desarrollada y la necesaria baste advertir que sí para caudal cero la primera es nula, la potencia necesaria suele ser importante (40-60% de la máxima).  Se entiende ello considerando que, en caso contrario la columna de agua revertiría a la altura inicial.

2       ELECCIÓN DE LA BOMBA.

2.1    Mediante gráficas y tablas comerciales.

Una vez establecido el punto P de nuestra instalación convendrá escoger una bomba que no solo tenga su curva Q-H lo más cercana posible al punto P, sino que, para el caudal Qp tenga un rendimiento h elevado.

Aparte de las curvas Q-H, P1 y h, las casas comerciales aportan tablas en las que vienen consignados los valores de P1 y P2 correspondientes al caudal máximo.

Ejemplo.-  Necesitamos una bomba de las siguientes prestaciones:

  Q = 6 m3/h, H = 50 ms.

Veamos en el catálogo de la casa ESPA (hoja ANEXA) la bomba MULTI 30-6 compuesta por 6 turbinas en vertical o “stages”.

Su curva Q-H nos da para Q = 6 m3/h una H = 61 ms, lo que cubre nuestras necesidades.

La posición de h  para el caudal demandado es de un 66%, cercano al óptimo.  Veamos también la posición de la curva P1 con una potencia por turbina de 0,38 Kw, que nos daría un gasto teórico total de P1 = 6 x 0,38 = 2,28 Kw.  Comparan­do este valor con P1 de la tabla ó consumo máximo IN PUT, = 2,7 kw, con­sideramos que la "ratio" es aceptable.

La tabla bajo las gráficas nos da los valores máximos OUT PUT, ó P2, de la serie MULTI 30, a la vez que reproduce numéricamente los valores Q-H del gráfico superior.

Para la MULTI 30-6 tenemos P2 = 2,2 kw

La tabla final nos dará, las características eléctricas de los motores, entre las que se incluye un IN PUT, o P3,  máximo de 2,7 kw para  nuestra bomba.

El rendimiento del motor de la MULTI 30.6 será, en consecuencia:

           

2.2    Numéricamente.

Más problemática e inexacta es la elección de la bomba a partir de las fórmulas de la física, que es el sistema que se expone normalmente en los libros de texto.  Veámoslo:

Si elevamos un cierto caudal Q a una altura H, P3 ó "potencia desarrollada" será:

                         En caballos.-            siendo:   Q en l/seg.   y   H en ms.

                          En caballos.-  siendo:   Q en m3/h.  y   H en ms

mientras P2, "potencia necesaria" (OUT PUT) será:

En caballos.         (P3 en caballos)

  En kw .-                 (h, adimensional, <1)

A su vez P1, "potencia consumida" (IN PUT) será :    

                                                        r  < 0.85

                             > 0,6  

Ejemplo.-  Sea el caso anteriormente planteado.  Será:               

y tomando prudentemente h  = 0,5 (50%) tenemos:                    

  y tomando r   = 0,7                                                                

A fin de cubrir las incidencias eléctricas (par de arranque, caídas de tensión, etc.) procede elegir una bomba con una potencia máxima un 20% mayor.

                                                                                                          

resultado similar al obtenido mediante gráficas y tablas comerciales


Actualizado 20/02/08

 ©  Contenido: Juan Carratalá Fuentes y Manuel Roca Suárez