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¿Cómo leer la curva característica de una bomba?

Este boletín trata sobre la lectura y la

comprensión de las curvas de funcionamiento de

una bomba centrífuga. Se consideran tres tipos

de curvas:

bomba autocebante “a eje libre”;

grupo autónomo autocebante;

bomba sumergible.

DEFINICIONES

Altura Dinámica Total (TDH) – es la suma de la

altura estática o geométrica a vencer y las

pérdidas de carga de la instalación. En campo, el

valor de TDH se obtiene a partir de las lecturas de

manómetros conectados en las bridas de

aspiración e impulsión de la bomba.

Caudal (Q) – cantidad de fluido por unidad de

tiempo.

Rendimiento – relación entre la potencia

consumida por la bomba y la potencia hidráulica

(sin pérdidas). Se expresa en porcentaje.

NPSHR – Altura neta positiva de aspiración,

requerida por la bomba. Es la cantidad de presión

atmosférica necesaria para mover el líquido por la

aspiración de la bomba. El valor del NPSHR está

directamente relacionado con el diseño de la

bomba.

Altura estática de aspiración – distancia vertical

entre el nivel de líquido del depósito de aspiración

y el centro de la brida de aspiración de la bomba.

Recebado – término empleado para nombrar el

segundo y subsiguientes intentos de aspirar

líquido tras el cebado inicial y haber bombeado.

Este término se usa en relación a la capacidad de

la bomba de aspirar fluido, conteniendo una cierta

cantidad de líquido en su interior. Si se para la

bomba después del cebado inicial, un porcentaje

del fluido de la carcasa de la bomba retorna al

depósito de aspiración. Este nivel de líquido se

definiría como “nivel de recebado”.

LECTURA DE LA CURVA DE TRABAJO

El fabricante representa sobre un diagrama altura

vs caudal, la curva de funcionamiento de la

bomba. Además se incluye información adicional

relativa a la potencia consumida, rendimiento,

cebado y o el impulsor. Después del diseño de

una bomba, se fabrica un prototipo para

determinar sus prestaciones en relación a presión

y caudal. Tras los ensayos y documentar los

límites de caudal y presión, se puede trazar la

curva de funcionamiento. Cada bomba tiene su

propia curva de funcionamiento. Hay muchos

tipos de bombas capaces de bombear diferentes

caudales a presiones distintas y se recomienda

consultar sus curvas características antes de

seleccionar la bomba.

CURVA DE UNA BOMBA A EJE LIBRE

Este apartado se refiere a la curva de

funcionamiento de una bomba a eje libre que

necesita un cierto tipo de accionamiento,

habitualmente un motor eléctrico.

A continuación, se describen los puntos de interés

y su localización en la curva.

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Este recuadro contiene la referencia de la

curva característica, el código del cuerpo y del

rodete y su diámetro. Se incluye el modelo de

bomba, el tamaño de las bridas de conexión, la

densidad del producto empleado para obtener la

curva y la velocidad o velocidades de servicio.

Prestaciones de recebado.

Altura Dinámica Total (TDH). Este valor es la

suma de las pérdidas de carga de la instalación y

de la altura estática total. En campo, corresponde

a la diferencia de lecturas entre manómetros

instalados en las bridas de la bomba. Se

muestran tres escalas: en metros (M); libras por

pulgada cuadrada (PSI) y pies (FT).

Caudal de trabajo sobre tres escalas: galones

U.S. por minuto (GPM); litros por segundo (LPS) y

metros cúbicos por hora (m3/h).

Curva de funcionamiento a velocidad variable,

representando cómo varía el caudal de bombeo

con la altura de trabajo. Se trazan diversas curvas

con las velocidades necesarias para alcanzar una

cierta altura a un caudal determinado.

Información relativa a la altura neta positiva de

aspiración, requerida por la bomba (NPSHR). Los

valores se muestran en pies (FT) y en metros (M).

Rendimiento del equipo en %. En este caso,

varía entre el 40 – 58 %.

Cobertura hidráulica de la bomba.

Básicamente, la curva de funcionamiento de una

bomba, tiene tres parámetros relacionados entre

sí. Conociendo dos de ellos, se determina el 3º.

En campo, puede medirse la velocidad de la

bomba (con un tacómetro) y la altura dinámica

total, por diferencia de lecturas entre manómetros

instalados en sus bridas. Situando ambos valores

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sobre la curva característica, se deduce el caudal

de trabajo. Un punto de trabajo se describe

habitualmente por una altura y un caudal.

A continuación se presentan dos formas de

conocer el tercer parámetro e información

complementaria.

En la etapa del diseño de la aplicación, siempre

debería realizarse el siguiente ejercicio. Por

ejemplo, supóngase que es necesario bombear

180 m3/h de agua a una altura (TDH) de 17 m. Al

situar el punto de trabajo sobre la curva de la

bomba, se puede conocer otros detalles tales

como la velocidad, el consumo eléctrico y el

rendimiento entre otros aspectos.

Localice el valor de 17 m de TDH y trace una

línea horizontal a lo largo de toda la cobertura

hidráulica.

Localice el caudal de 180 m3/h y dibuje una

línea vertical hasta cortar la horizontal de 17 m de

TDH.

La intersección entre ambas rectas es el punto

de trabajo.

Información adicional

Velocidad – El punto de trabajo se sitúa sobre

la curva marcada “1.250 r.p.m.” Por lo tanto la

bomba debe girar a esta velocidad para conseguir

este punto de trabajo.

Potencia en eje – el punto de trabajo se

localiza por debajo de la línea de 20 CV (14,9 kW)

entre los 15 – 20 CV con un consumo aproximado

de 18 CV (13,4 kW). Si no va a modificarse el

punto de trabajo, el motor recomendado sería de

25 CV (18,5 kW).

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Rendimiento – El punto de trabajo está entre

las líneas correspondientes al 58 %. Esta área de

la curva recibe el nombre de punto de mayor

rendimiento (BEP). A su derecha e izquierda el

rendimiento decrece.

NPSHR – Este valor corresponde a la

intersección entre la línea vertical del caudal de

trabajo y la curva de NPSHR @ 1.550 r.p.m. En el

punto de intersección se traza una horizontal

hasta cortar la escala del NPSHR. En este caso,

dicho valor es de 2 m.

Altura de recebado – Esta tabla muestra, en

función de la velocidad de servicio, la profundidad

a la que la bomba se receba. A 1.250 r.p.m., la

bomba es capaz de recebarse desde 6,4 m de

profundidad.

CURVA DE UN GRUPO AUTÓNOMO

Se entiende por grupo autónomo autocebante,

una bomba autoaspirante con accionamiento por

motor diesel o de gasolina.

La información habitual de este recuadro es la

referencia de la curva característica, los códigos

del cuerpo y del rodete con su diámetro, el

modelo de bomba, tamaño de las bridas de

conexión, la densidad del producto empleado

para obtener la curva y la velocidad o velocidades

de servicio.

Este recuadro es variable y se refiere al

fabricante y al modelo del motor instalado,

configuración del limitador de velocidad, velocidad

mínima de trabajo y la capacidad de manipulación

de sólidos de la bomba.

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Altura Dinámica Total (TDH). Este valor es la

suma de las pérdidas de carga de la instalación y

de la altura estática total. En campo, es la

diferencia de lecturas entre manómetros

instalados en las bridas de la bomba. Hay tres

escalas: en metros (M); libras por pulgada

cuadrada (PSI) y pies (FT).

Caudal de trabajo en tres escalas: galones

U.S. por minuto (GPM); litros por segundo (LPS) y

metros cúbicos por hora (m3/h).

Curva de funcionamiento a velocidad variable

H / Q, representando cómo varía el caudal de

bombeo con la altura de trabajo. Se trazan

diversas curvas con las velocidades necesarias

para alcanzar una cierta altura a un caudal

determinado.

Muestra el comportamiento de la bomba en

régimen autocebante y en función de las

profundidades de aspiración.

Considérese un grupo de bombeo autocebante

autónomo que trabaja a 1.900 r.p.m. y se ha

medido una altura TDH de 27,5 m. ¿Cuál es el

caudal de bombeo?

Localice el valor de 27,5 m de TDH y tire una

línea horizontal hacia la derecha de la curva.

Localice la curva H / Q marcada por “1.900

r.p.m.”

El punto de trabajo es la intersección entre

ambas líneas.

En el punto de trabajo, dibuje una línea

vertical hasta cortar la escala de caudales de

interés. Se lee un caudal de 100 l/s.

Si la bomba aspirara a más de 5,5 m de

profundidad, el caudal se reduciría debido a las

nuevas condiciones de NPSH. En tal caso, para

saber la disminución de caudal, sitúese sobre la

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línea horizontal del punto de trabajo (27,5 m) y

desplácese hacia la izquierda, a mayores alturas

de aspiración. La nueva intersección entre la línea

horizontal y la nueva vertical de aspiración (6,1 m)

es el nuevo punto de trabajo.

Si la bomba tuviera que aspirar desde 6,1 m

de profundidad, el nuevo caudal de servicio sería

de 94 l/s.

Si la bomba tuviera que aspirar desde 7,6 m

de profundidad, el caudal de servicio disminuiría

hasta 63 l/s.

CURVA DE UNA BOMBA SUMERGIBLE

Esta sección trata sobre la curva característica de

una bomba sumergible. La curva siguiente

muestra los aspectos a tener en cuenta.

La información habitual de este recuadro es la

referencia de la curva característica, los códigos

del cuerpo y del rodete con su diámetro, el

modelo de bomba, tamaño de las bridas de

conexión, la densidad del producto empleado

para obtener la curva y la velocidad o velocidades

de servicio.

Este recuadro contiene información variable y

se refiere al motor de accionamiento: potencia;

voltaje y nº de fases. También puede

mencionarse la capacidad de manipulación de

sólidos de la bomba.

Altura Dinámica Total (TDH). Este valor es la

suma de las pérdidas de carga de la instalación y

de la altura estática total. En campo, es la

diferencia de lecturas entre manómetros

instalados en las bridas de la bomba. Hay tres

escalas: en metros (M); libras por pulgada

cuadrada (PSI) y pies (FT).

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Caudal de trabajo en tres escalas: galones

U.S. por minuto (GPM); litros por segundo (LPS) y

metros cúbicos por hora (m3/h).

Curva de funcionamiento H / Q a velocidad

constante, representando cómo varía el caudal de

bombeo con la altura de trabajo. Se traza una

única curva, a la velocidad del motor instalado.

Muestra el consumo eléctrico de la bomba en

términos de intensidad (amperios / A) a la tensión

de conexión, y de potencia (kW). Esta curva se

complementa con la tabla de la parte inferior

derecha de la curva.

Supóngase una bomba sumergible con la curva

de funcionamiento abajo indicada. Para estimar la

altura de bombeo TDH puede leerse un

manómetro dispuesto en la tubería de impulsión y

hacer las correcciones oportunas. Si la altura

medida y corregida es de 143 m ¿qué caudal

entrega la bomba?

Localice el valor de 143 m de TDH y dibuje

una línea horizontal hacia la derecha de la curva.

El punto de trabajo es la intersección entre la

curva H / Q y la línea horizontal trazada.

En el punto de trabajo, dibuje una línea vertical

hasta cortar la escala de caudales de interés. Se

lee un caudal de 88 l/s, aproximadamente.

Amperaje del motor. Se asume que la tensión

del motor es de 380 V. La línea vertical dibujada

corta también tres líneas discontínuas que se

refieren al consumo eléctrico en amperios y

kilowatios. En el punto de intersección dibuje una

nueva línea horizontal hasta cortar las escalas

“KW” y “AMP” del recuadro inferior derecho. En

este ejemplo, el consumo sería de 260 A.