bombas centrífugas

Descripción general

Una bomba centrífuga convierte la energía mecánica de rotación en energía cinética al acelerar el fluido a través de un impulsor giratorio. El fluido entra por el ojo del impulsor, es lanzado radialmente hacia afuera a alta velocidad y luego desacelera dentro de la carcasa voluta donde la energía cinética se convierte en energía de presión. La presión de descarga resultante refleja la resistencia al flujo en el sistema de tuberías: la bomba en sí crea flujo, no presión.

La altura manométrica (Head), medida en metros de columna de líquido, es la métrica de rendimiento preferida porque permanece constante para un diámetro de impulsor y velocidad dados, independientemente de la densidad del fluido. La presión, por el contrario, escala con la gravedad específica del fluido.

La altura de cierre (Shut-off head) es la altura máxima a la que una bomba puede elevar el fluido cuando el flujo de descarga está bloqueado, y está gobernada principalmente por el diámetro exterior del impulsor y la velocidad del eje.

Fórmulas clave

Potencia hidráulica

$P = \frac{Q \cdot H \cdot \rho \cdot g}{\eta}$

NPSH disponible

$NPSH_a = \frac{P_s}{\rho g} + \frac{v_s^2}{2g} - \frac{P_v}{\rho g}$

Altura total desarrollada

$h = \frac{p_2 - p_1}{\rho g} + \frac{v_2^2}{2g}$

Leyes de afinidad (Escalamiento por velocidad)

$Q \propto n, \quad H \propto n^2, \quad P \propto n^3$

El flujo varía linealmente con la velocidad, la altura con el cuadrado y la potencia con el cubo.

Variables

Tipos de altura de bomba

Eficiencia de la bomba

La eficiencia de la bomba es la relación entre la potencia hidráulica entregada al líquido y la potencia del eje suministrada a la bomba. La eficiencia varía con el caudal y normalmente alcanza su valor máximo cerca del punto de mejor eficiencia (BEP); operar lejos del BEP aumenta el consumo de energía, la vibración, la carga en los rodamientos y el riesgo de recirculación.

Calculadora de potencia de bomba

Convertidor de unidades

Tablas de origen original restauradas

La extracción del origen original incluye el marcado compartido de diseño de sitio/tabla de búsqueda sin filas de datos de ingeniería de bombas centrífugas. Esas filas de UI no sustantivas se excluyen intencionalmente; el contenido sustantivo del origen se conserva como fórmulas, calculadoras, notas y la imagen original a continuación.

Gráfico interactivo de potencia de bomba

La imagen de origen pump_power.png compara la potencia de la bomba en unidades SI e imperiales. El gráfico interactivo a continuación representa la misma relación hidráulica para agua a 1000 kg/m3 y una eficiencia de bomba del 75%.

Imágenes de Fuente Original

Las siguientes imágenes de fuente original se preservan para evitar perder material de referencia visual. Cuando una imagen contiene datos de gráficos o tabulares, sus valores extraídos se representan en las tablas de la página, calculadoras o gráficos interactivos; las imágenes restantes se retienen como referencias de fuente visual.

Notas de Ingeniería

• La altura es independiente de la densidad del fluido. Una curva de rendimiento de bomba generada con agua se aplica a cualquier fluido newtoniano a la misma velocidad. Solo el requisito de potencia cambia con la gravedad específica.
• Las bombas crean flujo, no presión. La presión de descarga es una respuesta del sistema a la resistencia aguas abajo. Estrangular una válvula aumenta la presión manométrica mientras reduce el flujo.
• El margen de NPSH importa. El NPSH disponible debe exceder el NPSH requerido (de la curva de la bomba) por un margen cómodo—típicamente al menos 0.5–1.0 m—para evitar la cavitación, que causa ruido, vibración y erosión del impulsor.
• Límites de la Ley de Afinidad. Los cambios de velocidad dentro del ±20 % del RPM nominal son generalmente seguros para aplicar las leyes de afinidad. Cambios más grandes pueden desplazar el punto de operación fuera de la región estable de la curva.
• La eficiencia varía con el punto de operación. Cada bomba centrífuga tiene un punto de mejor eficiencia (BEP). Operar lejos del BEP aumenta las cargas en cojinetes y sellos, la vibración y el consumo de energía.
• Corrección por viscosidad. Para fluidos significativamente más viscosos que el agua (por ejemplo, aceites por encima de ~10 cP), la altura, el flujo y la eficiencia de la bomba deben corregirse según los estándares del Hydraulic Institute; las leyes de afinidad por sí solas no son suficientes.

Referencias

• Fuente Original — Engineering ToolBox: Bombas Centrífugas