Autor: Jens-Uwe Vogel

Conversión de curva característica para diferentes medios

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Sin embargo, al aumentar la viscosidad, aumenta la influencia del número REYNOLDS, de modo que en la práctica se supone que esta aproximación es insuficiente a partir de una viscosidad cinemática de alrededor de 20 mm² / s. Para corregir esto, se desarrollaron empíricamente métodos para convertir las curvas características registradas en medios de viscosidad media y alta, lo que en la aplicación práctica en versiones anteriores significa la evaluación compleja de diagramas, pero que en las versiones actuales se han elaborado utilizando conjuntos de fórmulas adecuados.El más extendido a nivel mundial es el procedimiento del Hydraulic Institute (EE. UU.), Que ha sido estandarizado como ANSI / HI 9.6.7 e ISO / TR 17766.En la práctica, la conversión se lleva a cabo principalmente en la actualidad mediante programas informáticos como Spaix PumpSelector. La implementación técnica por computadora de este procedimiento permite la conversión de curvas características, por lo que el usuario solo tiene que definir los datos de transporte deseados y el medio de transporte. En todos los métodos conocidos, el punto de diseño de la bomba juega un papel especial en la conversión de curvas características.Se pueden especificar las siguientes condiciones para la validez del procedimiento:
  • Bombas centrífugas con impulsores cerrados o semiabiertos
  • Viscosidad cinemática en el rango entre 1 y 3000 mm² / s
  • Caudal en el mejor punto de funcionamiento entre 3 y 410 m³ / h
  • Altura por paso entre 6 y 130 m
  • Producción en condiciones normales de funcionamiento
  • Transporte de fluidos NEWTON

Conversión de curva característica al girar el impulsor

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Aproximadamente se aplica lo siguiente:Q = caudal H = cabeza de salida D = diámetro del impulsor r = índice para el diámetro reducido del impulsor t = índice para el diámetro de la rueda de referenciaLa curva de aceleración H (Q) se puede determinar aproximadamente a partir de esta relación.Sin embargo, un cálculo más preciso requiere la consideración de mapas característicos en los que se asigna un diámetro de impulsor a cada curva característica. El nuevo curso de la característica se determina interpolando la conversión de las características vecinas. Para aprovechar al máximo la eficiencia del proceso, se recomienda registrar un mapa del impulsor con al menos tres curvas características. Si hay una gran diferencia de calibración entre el diámetro del impulsor más pequeño y más grande, se requieren algunas características intermedias (2..4).Un método de cálculo alternativo se describe en ISO 9906. Es necesario conocer el diámetro medio del impulsor en el borde de ataque D 1 . Según la norma, este procedimiento es válido para
    • Reducción del diámetro hasta un máximo del 5%
    • Escriba el número K ≤ 1.5
    • geometría de la hoja sin cambios (ángulo de salida, ahusamiento, etc.) después de girar
D 1 = Diámetro medio en el borde de ataque del impulsorPara bombas con un número de tipo K ≤ 1.0 y una reducción máxima del diámetro del impulsor del 3%, la eficiencia puede considerarse constante.

Cálculo de la característica del sistema

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La altura de suministro necesaria de una bomba en una tubería no ramificada se obtiene de la ecuación de BERNOULLI para flujos estacionarios unidimensionales de medios incompresibles:p in , p out = presiones al aspirar o descargar los niveles de líquido ρ = densidad del líquido g = aceleración de la gravedad (9,81 m / s²) H geo = diferencia de altura estática entre el nivel de líquido de los contenedores del lado de succión y de presión H l, tot = pérdida total por fricción de la tubería entre la entrada y la salida v in , v out = velocidades medias de flujo en los contenedores del lado de succión y presiónDe acuerdo con la ley de continuidad, las velocidades medias de flujo en los tanques del lado de succión y del lado de presión son en su mayoría insignificantemente pequeñas y pueden despreciarse si las superficies del tanque son relativamente grandes en comparación con las de las tuberías. En este caso, la fórmula anterior se simplifica a:La parte estática de la característica del sistema, es decir, la parte que no depende de la velocidad del flujo y, por lo tanto, del caudal, es:Para sistemas cerrados, este valor es cero.La cantidad total de pérdida se compone de las pérdidas de todos los componentes de las líneas de succión y presión. Con números REYNOLDS suficientemente grandes, es proporcional al cuadrado del caudal volumétrico.g = aceleración debida a la gravedad (9,81 m / s²) H l, tot = pérdida total por fricción entre la entrada y la salida v i = velocidades de flujo medias a través del área de la sección transversal de la tubería i A i = área característica de la sección transversal de la tubería ζ i = coeficiente de pérdida por fricción para tuberías, accesorios, etc. Q = caudal k = factor de proporcionalidadEn las condiciones mencionadas, ahora se puede especificar la parábola de la característica del sistema:El factor de proporcionalidad k se determina a partir del punto de funcionamiento deseado. La intersección de la característica del sistema con la curva de aceleración específica de la bomba (característica de la bomba) representa el punto de funcionamiento real.

Característica del sistema

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La característica del sistema consta de una parte estática y otra dinámica.H A = H A, 0 + H v (Q)Se caracteriza principalmente por la diferencia de altura estática H Geo entre los niveles de líquido en los tanques de succión y presión, así como las pérdidas por fricción H v a través de todo el sistema de flujo de líquido.El componente estático H A, 0 es independiente de la velocidad del flujo (y por tanto del caudal). Contiene la diferencia de altura geodésica, así como la diferencia de presión entre el recipiente de succión y presión o el punto de entrada y salida del sistema en consideración. Con circuitos cerrados (p. Ej., Circulación de calefacción), la altura estática es siempre cero.La parte dinámica de la característica describe las pérdidas de la tubería, que dependen del caudal. En el caso de flujo turbulento de fluidos NEWTON con coeficientes de pérdida constante de los componentes del sistema, la curva característica resulta en una parábola cuadrática. Si se conocen la altura estática y el punto de operación objetivo, las características del sistema se pueden mostrar con suficiente precisión.

Operación de succión con bombas centrífugas de cebado normal

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Esto significa que la presión de aire local p b es mayor que el producto de la altura de la presión de retención HH y la presión de vapor y hace que la presión de entrada sea superflua a estas temperaturas. La causa de esta conexión se debe a la drástica disminución de la presión del vapor cuando el agua está fría. En la práctica, esto significa:Las bombas con una altura de entrada mínima negativa H erf pueden funcionar en modo de succión (no autocebantes).El tamaño de la velocidad de bombeo corresponde aproximadamente al valor de la altura de entrada mínima negativa menos 1 m del área de seguridad.Dado que las bombas que se utilizan normalmente en la tecnología de la construcción normalmente no se ceban solas, se deben cumplir las siguientes condiciones para garantizar el funcionamiento de succión:
  • Llenado y ventilación de la tubería del lado de succión, incluida la bomba, antes de la puesta en servicio.
  • Prevención de la aspiración de aire durante el funcionamiento de la bomba (en caso de inclusiones de aire, la función de aspiración colapsa).
  • Evitar que la línea de succión se vacíe cuando la bomba está parada mediante el uso de una válvula de pie (riesgo de fugas en caso de contaminación).
Las válvulas de retención en la línea de presión no son suficientes, ya que se puede aspirar aire a través del sello del eje (sello mecánico o prensaestopas) cuando la bomba está parada.En general, la capacidad de succión de las bombas con succión normal está limitada a un rango máximo de 2 a 4 m debido al diseño. Se deben utilizar bombas especiales para alturas de aspiración superiores de 8 a 9 my para autocebado.

Selección de bomba

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Si el punto de funcionamiento especificado de un sistema de calefacción se encuentra entre dos características de bomba, se recomienda elegir la más pequeña. La reducción asociada en el caudal no tiene efectos notables sobre la potencia de calefacción efectiva en el sistema de calefacción. Por otro lado, existen ventajas como un comportamiento de ruido reducido, costos de adquisición más bajos y una eficiencia económica mejorada. En la tecnología de calefacción, es común un subdimensionamiento del caudal volumétrico calculado de hasta aproximadamente un 10%.Para evitar la cavitación (formación de vapor dentro de la bomba), siempre debe haber suficiente sobrepresión (altura de entrada) en la boquilla de succión de la bomba en comparación con la presión de vapor del medio de transporte. Para bombas de funcionamiento en húmedo, la altura de succión mínima se especifica como una medida de la sobrepresión requerida. La información NPSH se utiliza generalmente para motores de funcionamiento en seco.

NPSH – valor de la instalación

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NPSH disponible = valor NPSH del sistema p e = presión en la sección transversal de entrada del sistema p b = presión de aire p D = presión de vapor del medio bombeado frente a la sección transversal de entrada de la bomba ρ = densidad del medio bombeado frente a la sección transversal de entrada de la bomba g = aceleración local debida a la gravedad z e = diferencia de altura geodésica entre la sección transversal de entrada del sistema y el nivel de referencia; el signo negativo se aplica si el nivel de referencia está por encima del nivel del líquido H v = cantidad de pérdida resultante de la pérdida de presión en el sistema del lado de succiónEl punto de referencia para el valor NPSH es el centro del impulsor, es decir, el punto de intersección del eje del eje de la bomba con el plano perpendicular a él a través de los puntos exteriores del borde de ataque de la pala.El punto de funcionamiento de una bomba centrífuga solo puede ser un punto de funcionamiento continuo si se aplica lo siguiente a este punto: planta & gt; bomba NPSH + recargo de seguridad

NPSH

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Se calcula a partir del nivel de energía absoluto menos el nivel de presión de evaporación. El nivel de presión de evaporación se calculará con la presión de evaporación que corresponda a la temperatura predominante en la sección transversal de entrada de la bomba.Se entiende por valor de NPSH existente el NPSH dado por el sistema para un determinado caudal y el respectivo líquido a transportar. (Valor NPSH del sistema)El NPSH requerido es el valor más pequeño del NPSH en el que se cumple un determinado criterio de cavitación (por ejemplo, desgaste por cavitación, propagación de burbujas de vapor, vibración, ruido, caída en el cabezal de entrega).

Criterios de dimensionamiento

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Los cuatro criterios más importantes son: ¿QUÉ tipo de medio? – & gt; Medio bombeado CUANTO monto? – & gt; Cargo de entrega ¿DÓNDE, qué tan lejos, qué tan alto? – & gt; Línea transportadora ¿CON QUÉ se debe bombear? – & gt; Unidad transportadoraSi se conocen la velocidad de entrega y la distancia de entrega, la altura de entrega se puede calcular utilizando el cálculo de pérdida de presión. La tasa de suministro y la altura de suministro juntos forman el punto de operación objetivo para el diseño de la bomba.

Punto de funcionamiento de una bomba centrífuga

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Indica los valores de caudal y altura de impulsión que se establecen en funcionamiento estacionario con la velocidad n perteneciente a la característica de altura de impulsión de la bomba «.El punto de funcionamiento deseado debe entenderse como el punto de la curva característica del sistema para el que se busca una bomba de acuerdo con los cálculos de la tubería. El objetivo de la selección es (además de otros criterios como la máxima eficiencia) minimizar la desviación entre el punto de funcionamiento deseado y el punto de funcionamiento (real).El punto de funcionamiento del sistema siempre está en la intersección entre la bomba y la característica actual del sistema. A velocidad constante, se mueve en la curva del acelerador aumentando la resistencia de la tubería a un flujo de volumen menor. El punto de operación debe estar cerca de la eficiencia óptima.