Los sistemas de bombeo o impulsión son un conjunto de elementos ordenados para forzar el paso de un fluido a través de una canal o ducto desde una fuente de suministro hasta un punto de entrega, empleando trabajo mecánico para vencer la fricción y los cambios de elevación.
Básicamente están compuestos por:
Una fuente de suministro
Una red de tuberías / cañerías
Al menos un punto de entrega
Al menos una Bomba
Elementos de regulación y control
9 Pasos claves para Calcular un Sistemas de Bombeo o Impulsión:
Definir la aplicación del sistema
El diseño de un sistema de bombeo o el cálculo de una bomba está definido por la aplicación que tendrá el sistema. Entre las aplicaciones más comunes se encuentran:
Sistemas de Riego
Abastecimiento de Agua Potable (Acueductos)
Agua Potable para Edificios
Aguas Residuales / Aguas Servidas
Sistemas contra-incendio
Transporte de hidrocarburos (Refinerías, Oleoductos, Etc.)
Industria de Alimentos
Industria de Papel
Minería
Las características particulares de cada aplicación y las normas que rigen cada área definen factores cruciales, tales como: velocidades permitidas, arreglos típicos, materiales utilizados, tipo de bombas, presión de trabajo y presión máxima admisible.
Identificar las propiedades del fluido: El Fluido es el elemento principal en el análisis y diseño de un sistema, sus características, propiedades y condiciones de operación afectan todo el desarrollo del cálculo. Algunos parámetros a considerar son:
Densidad
Viscosidad
Presión de vapor
Corrosividad
Presencia de sólidos
Condiciones de presión y temperatura esperadas.
El comportamiento de un fluido puede cambiar al variar la presión y la temperatura.
Si se desea predecir el comportamiento de un fluido se debe realizar el cálculo teórico con las condiciones reales a las que operará el sistema.
Estimar la Demanda: Una vez conocida la aplicación o el ámbito en el cual se requiere el sistema de bombeo el siguiente paso es la determinación de la demanda o caudal máximo requerido.
En algunos casos la demanda esta determinada de manera directa por el equipo o el proceso que se encuentra aguas abajo, en otros casos se alimenta a varios "clientes" y es necesario establecer criterios para definir cual es la cantidad máxima de clientes que pueden requerir el fluido al mismo tiempo, es decir, criterios de simultaneidad.
Calcular el diámetro de las lineas (Tuberías / Cañerías):Después de definir el caudal requerido se calcula el tamaño mínimo de las lineas empleando criterios como: las velocidades máximas permitidas, los niveles de ruido aceptables y las características del fluido.
El cálculo teórico de las lineas es el soporte técnico para la posterior selección del diámetro comercial disponible.
Una vez calculado el diámetro mínimo que cumple los requerimientos técnicos, se debe seleccionar el diámetro inmediato superior disponible comercialmente.
Trazar la ruta de las lineas (Layout): Conocer las longitudes de tuberías, los cambios de elevación (cotas) y los accesorios instalados es un factor critico para el cálculo de un sistema de bombeo.
En sistemas existente es vital un buen levantamiento de información y en caso de incertidumbre tomar la opción más conservadora.
En caso de diseños o sistemas las rutas de tuberías deben trazarse de manera que faciliten el flujo, es decir:
Minimizar cambios de dirección
Evitar contracciones bruscas
Minimizar el numero de ramales
Minimizar numero de accesorios
Estimar las Pérdida de Carga (caída de presión):Durante este paso se determina el cabezal, altura o presión necesaria para lograr que el fluido se traslade de un punto a otro venciendo todas las fuerzas que se oponen.
Este cálculo debe considerar:
La diferencia de cotas entre la fuente y el punto de entrega
La diferencia de presión entre ambos puntos
La densidad del fluido
La fricción que se genera en el fluido.
La fricción del fluido, depende de muchas variables, como la viscosidad, la velocidad del fluido, la turbulencia, la rugosidad de los materiales, etc.
Un fluido viscoso ofrece mayor resistencia a fluir y por ende genera mayor perdida de carga.
El Cálculo: Las pérdidas de carga debido a la fricción se determinan en los tramos de tubería mediante la ecuación de Darcy-Weisbach y en los accesorios pueden factores tabulados y gráficas suministradas por los fabricantes (longitud equivalente o factor K).
La caída de presión una válvula debe extraerse de la hoja de datos del fabricante
Seleccionar la bomba: Después de realizar los cálculos se selecciona una o varias bombas que puedan cumplir con el requerimiento, los catálogos, software de fabricantes y los vendedores técnicos brindan apoyo en esta área.
Es importante antes de seleccionar una bomba verificar:
El NPSH que requiere Vs. el disponible
El punto de operación debe estar en la zona de mayor eficiencia
Re-calcular las condiciones del sistema:Al seleccionar una bomba se obtiene una curva que relaciona su caudal y su cabezal. Esto permite sincerar las presiones a las que operará el sistema para un caudal o condición de flujo dado.
Es crítico en esta etapa verificar que no se superan las presiones máximas admisibles del sistema.
Realizar una Memoria de Cálculo: entre las buenas practicas de un diseñador esta realizar una memoria de calculo que debe contener al menos:
Datos del Diseñador o Empresa
Bases y premisas de su sistema
Diagrama con rutas de tubería,
Tabla con los datos utilizados
Las ecuaciones aplicadas
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