Etiqueta: Punto de operación

Escorrentía de agua de lluvia QR

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r 5/2 lluvia de cinco minutos, que estadísticamente debe esperarse una vez cada 2 años r 5/100 Lluvia de cinco minutos, que estadísticamente debe esperarse una vez cada 100 años

Los valores para varias ciudades alemanas se enumeran en DIN 1986-100 como ejemplos. Los valores difieren de r 5/2 = 200 a 250 l / (s ha) o r 5/100 = 800 l / (s ha) [1 ha = 10.000 m²]. La información sobre eventos de lluvia se puede obtener de las autoridades locales o, alternativamente, del Servicio Meteorológico Alemán. Los valores de referencia se dan en DIN EN 1986-100 Apéndice A. Si no hay valores disponibles, se debe suponer r T (n) = 200 l / (s ha). Los sistemas de conducción y los componentes asociados del sistema de drenaje pluvial deben dimensionarse para un evento de lluvia media por razones económicas y para garantizar la capacidad de autolimpieza. La lluvia calculada está dentro del alcance de DIN 1986-100, un evento de lluvia idealizado (lluvia en bloque) con una intensidad de lluvia constante durante 5 minutos. La anualidad (T n ) que se utilizará en cada caso para el caso de diseño viene determinada por la tarea. Se esperan eventos de lluvia por encima de la lluvia calculada (r 5/2 ) según lo planeado.

Curva de bomba

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La curva característica de la bomba es curva y cae de izquierda a derecha en el diagrama al aumentar el caudal. La pendiente de la curva característica está determinada por el diseño de la bomba y, en particular, por la forma del impulsor. La característica de la curva de la bomba es la dependencia mutua del caudal y la altura de descarga. Cada cambio en la altura de suministro siempre resulta en un cambio en el caudal. Gran caudal: & gt; cabeza baja Caudal pequeño – & gt; cabeza grande Aunque solo el sistema de tuberías instalado, debido a la resistencia intrínseca, dicta qué caudal se transporta a una determinada salida de bomba, la bomba en cuestión solo puede asumir un punto de funcionamiento en su curva característica. Este punto de funcionamiento es la intersección de la curva de la bomba con la curva de la red de tuberías respectiva. Además de la curva característica Q-H, las siguientes curvas características se pueden encontrar a menudo en bombas centrífugas:
  • rendimiento
    • Potencia del eje P 2 (Q)
    • Consumo de energía P 1 (Q) (a menudo con bombas de motor sumergible y bombas de rotor húmedo)
  • eficiencia
    • Eficiencia hidráulica η hydr (Q)
    • Eficiencia general η tot (Q) (a menudo con bombas de motor sumergible y bombas de rotor húmedo)
  • NPSH requiere NPSH req (Q)
  • Velocidad n (Q)
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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 presión De 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 proporcionalidad En 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.

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.

Punto de diseño de la bomba

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Está determinado por el caudal y la altura de suministro a la velocidad de funcionamiento correspondiente. Al bombear medios muy viscosos, las características de la bomba y, por lo tanto, también el punto de diseño se desplazan en comparación con la curva característica registrada con agua.

Punto de diseño del sistema (punto operativo objetivo)

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El punto está formado por el caudal volumétrico Q y el caudal H. Para calcular el punto de diseño, primero se determina el caudal volumétrico requerido (caudal de suministro de la bomba). Dependiendo de la aplicación, esto puede depender de varios parámetros (por ejemplo, demanda de calor para sistemas de calefacción, cantidad de agua residual, etc.). Con la ayuda del caudal volumétrico calculado, se determinan las pérdidas por fricción de la tubería que, junto con la altura estática, dan como resultado la altura total de la bomba. Si se estipula un caudal mínimo para la aplicación y esto no se logra para el caudal calculado, el caudal nominal se ajusta de modo que se logre el caudal mínimo. A continuación, la bomba funciona en modo de apagado (de forma discontinua). El punto de diseño del sistema es el punto de funcionamiento deseado (punto de funcionamiento objetivo) para la selección de la bomba. Con bombas estándar, suele haber una desviación entre el punto de funcionamiento deseado y el real. La desviación permitida depende del área de aplicación y está parcialmente regulada por las normas aplicables. En el caso de bombas con control de velocidad, la velocidad de la bomba se modifica de tal manera que se aproxime exactamente al punto de operación objetivo. Esto permite un funcionamiento eficiente, especialmente con sistemas que funcionan en diferentes estados de carga (por ejemplo, sistemas de calefacción). Dependiendo del diseño de la bomba, hay otras opciones disponibles para adaptar la curva de la bomba al punto de operación objetivo. Además de cambiar la velocidad, los siguientes métodos se utilizan ampliamente:
  • Apague el impulsor
  • Ajuste del ángulo de la hoja para bombas axiales
  • Aceleración
  • Omitir

Altura total

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La altura de suministro se define como la fuerza mecánica efectiva ejercida por la bomba sobre el medio bombeado y se expresa como una unidad de peso con la constante gravitacional local. A velocidad constante y flujo constante, es independiente de la densidad del fluido, pero depende de su viscosidad.

Requisito de potencia de la bomba

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Por lo tanto, el requerimiento de energía o el consumo de energía de la bomba también se muestra en un diagrama como la tasa de suministro hidráulico de la bomba.
  • Se muestra la dependencia de la potencia de accionamiento de la bomba en el caudal.
  • Con muchos tipos de bombas, el requisito de potencia máxima de la bomba también se alcanza con el caudal máximo.
El motor de accionamiento de la bomba está diseñado para este punto si la bomba se opera en toda la curva característica. Las bombas más pequeñas (p. Ej., Bombas de circulación de calefacción) suelen estar equipadas con motores que permiten el funcionamiento en toda la curva característica. Esto reduce el número de tipos y, como resultado, se garantiza un almacenamiento más sencillo de las piezas de repuesto. Para bombas más grandes, generalmente se ofrecen varias opciones de motor para que se pueda seleccionar el variador correcto de acuerdo con las condiciones de operación. Si el punto de funcionamiento calculado para una bomba es, por ejemplo, B. en el área frontal de la curva característica, el motor de accionamiento se puede seleccionar para que sea más pequeño de acuerdo con el requisito de potencia asociado. En este caso, sin embargo, existe el riesgo de que el motor se sobrecargue si el punto de funcionamiento real tiene un caudal superior al calculado (la característica de la red de tuberías es más plana). Dado que en la práctica siempre es de esperar un cambio en el punto de funcionamiento, el motor de accionamiento de una bomba de funcionamiento en seco debe diseñarse para que sea aproximadamente un 5-20% más grande de lo que requiere la potencia requerida. Al calcular los costes operativos de una bomba, se debe hacer una distinción básica entre el requisito de potencia mecánica de la bomba P2 [kW] (potencia del eje o potencia de acoplamiento) y el consumo de potencia eléctrica del motor de accionamiento P1 [kW]. Esta última información es la base para calcular los costos operativos. Si solo se especifica el requisito de potencia P2, este se puede convertir en el consumo de potencia P1 dividiéndolo por la eficiencia del motor. El consumo de energía eléctrica P1 [kW] se especifica cuando la bomba y el motor de accionamiento forman una unidad encapsulada, como es el caso de las denominadas bombas de funcionamiento en húmedo. En este caso, es una práctica común indicar ambos valores, P1 y P2, en la placa de identificación de las bombas. La potencia de eje requerida P2 [kW] se especifica para unidades en las que la bomba y el motor están acoplados mediante un acoplamiento o una conexión de eje rígida, es decir, para bombas de funcionamiento en seco. Esto es necesario con estos diseños de bombas porque los más variados diseños de motores, desde el motor estándar IEC hasta el motor especial, con sus diferentes niveles de consumo de energía y eficiencia están conectados a la bomba.

Altura de aspiración positiva neta (NPSHr)

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La fuerte dependencia de la velocidad de la bomba es generalmente reconocible. Si el diseño permanece sin cambios, esto corresponde a: Alta velocidad -> Alta presión de retención Baja velocidad -> Presión de retención baja Para tener en cuenta cualquier incertidumbre en el diseño del punto de funcionamiento, estos valores deben aumentarse en un margen de seguridad de 0,5 m al seleccionar la bomba. Para la altura de presión de mantenimiento HH, por definición se determina metrológicamente que se permite una cavitación mínima a la altura de presión de mantenimiento HH, que:
  • La altura de suministro de la bomba en el punto nominal se redujo en un 3%
  • No permite ninguna destrucción material que perjudique la función y la vida útil.
Debido a la cavitación permitida, aún pueden producirse ruidos de cavitación, algunos de los cuales se perciben como molestos. Para eliminar la cavitación residual, es necesario agregar un margen de alrededor de + 1 a + 5 m a la altura mínima de entrada calculada. Esta adición depende de la velocidad y el punto de funcionamiento de la bomba.