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BOMBAS CENTRÍFUGAS: RPM-POTENCIA-CAUDAL-PRESIÓN-DIÁMETRO DEL IMPULSOR

En este video aprenderemos a saber leer una placa de datos de una bomba centrífuga, y veremos qué fórmulas hallamos para hacer los cálculos: las Revoluciones por Minuto (es decir, el número de vueltas de la bomba), el caudal, la potencia, la presión y el diámetro del impulsor.

También comprobaremos lo que sucede cuando intentemos modificar algunos de estos parámetros, y qué fórmulas tenemos que utilizar para determinar cuáles serán las nuevas prestaciones de nuestra bomba.

Cada bomba centrífuga está equipada con una placa identificativa como esta, que mostrará un inventario de los detalles principales concernientes a sus prestaciones. Sin embargo, con el paso del tiempo, estas placas pueden llegar a dañarse o desgastarse, volviendo a menudo indescifrables importantes datos técnicos.

JAES, gracias a su saber hacer técnico, es un socio de referencia de algunos de los mayores fabricantes de bombas industriales.

Las placas sirven primordialmente para poder identificar al fabricante, y para detallar una serie de informaciones sobre el producto tales como: la serie de bomba, las dimensiones, el modelo, y el número de serie, es decir, una secuencia inequívoca de números y letras, asignadas de forma gradual o secuencial a la bomba con tal de poder identificarla sin error. Las placas también sirven para determinar las prestaciones del producto como la presión máxima de trabajo, al igual que tantos otros parámetros que veremos en breve.

Tal y como aprendimos en nuestro video anterior, el principio base de las bombas centrífugas es conducir ciertos volúmenes de líquido desde una zona de baja presión hacia una zona de alta presión.

Con todo ello, la presión atmosférica empuja el líquido gracias al vacío que se crea en el interior del elemento rotativo de la bomba: el impulsor, que hace fluir el agua desde la tubería de aspiración hasta la tubería de descarga.

El rendimiento de la bomba puede verse condicionado según el diámetro del impulsor y las revoluciones por minuto. Las Revoluciones por Minuto (proveniente del inglés Revolution Per Minute), ilustran una unidad de medida sobre la velocidad de rotación. Es decir, el número de vueltas o ciclos completados en un minuto por el elemento rotatorio de la bomba: el impulsor, al girar, convierte toda aquella energía mecánica que se origina en el motor, en energía cinética y ulteriormente en energía de presión.

Por otro lado, el CAUDAL supone el volumen de líquido que puede mover una bomba dentro de una cierta unidad de tiempo. Normalmente, el caudal se suele expresar en metros cúbicos por hora, litros por minuto, o litros por segundo. En cambio, si nos referimos al sistema imperial, entonces el caudal se expresa en galones por minuto, tal y como podemos observar también en nuestra placa.

Podemos definir de manera muy sencilla la PRESIÓN como la capacidad que pueda tener una bomba para elevar hasta cierta altura una cantidad exacta de metros cúbicos de líquido respeto a la altura con que la aspiró. Este valor está ligado también a las revoluciones por minuto dependiendo de si aumentan o disminuyen.

Por otro lado, se define la POTENCIA como labor que debe ejecutar la bomba para desplazar una densidad de líquido en una unidad de tiempo. Lo necesario de potencia de la bomba dependerá de una serie de factores, como por ejemplo el motor al cual está acoplada.
Intentemos ahora modificar estos parámetros, y calcular los resultados.
Cabe recordar que estos cálculos tan solo nos darán unos valores teóricos. De hecho, es posible que las prestaciones efectivas se pudiesen apartar ligeramente de estos resultados.

1. El primer valor que vamos a calcular son las revoluciones por minuto de la bomba. ¿Qué valor debería tener las RPM si deseamos modificar el caudal de 78 a 64’9 litros por segundo? El nuevo valor de las RPM se obtiene al multiplicar las RPM originales por el resultado de la división entre el valor modificado del caudal y su valor original. Si seguimos estos cálculos, cancelemos los litros por segundo de esta división para encontrar esta porcentual, que, multiplicada por el valor original de las RPM, dará por resultado 1500 rpm, es decir, la velocidad de giro que tiene que alcanzar el impulsor para mantener el nuevo caudal. Si usáramos el sistema imperial, tendríamos que convertir los litros por segundo en galones por minuto.
2. Ahora, pasemos a calcular el nuevo CAUDAL, teniendo en cuenta que quisiéramos cambiar las RPM de las 1800 en su valor original, a las 1500 del valor modificado. Para llevarlo a cabo, tendremos que usar esta fórmula, en la cual multiplicaremos las RPM modificadas, por el resultado de la división entre el caudal original (es decir, 78 litros por segundo), y las RPM originales (es decir, 1800). Prosiguiendo con estos cálculos, obtendremos como resultado 64’9 litros por segundo. En cuanto al sistema imperial, podremos constatar que los valores del caudal se expresan en galones por minuto, y en consecuencia el resultado será de 1030’3 galones por minuto.

3. Ahora, sin embargo, intentemos calcular esta vez el nuevo caudal teniendo en cuenta que quisiéramos modificar el diámetro del impulsor, pasando de su valor original de 260 milímetros al nuevo de 222. En este caso, obtendremos el nuevo caudal multiplicando el diámetro modificado del impulsor por el resultado de la división entre el caudal original (siempre de 78 litros por segundo), y el diámetro original del impulsor. Prosiguiendo con estos cálculos, obtendremos como resultado 66’6 litros por segundo. En caso de usar el sistema imperial, deberíamos convertir los milímetros de diámetro del impulsor en pulgadas con el fin de lograr el resultado de 1054 galones por minuto.

4. En cambio, si quisiéramos hallar el valor de la nueva presión, en caso de querer modificar las RPM, teniendo en cuenta siempre su valor original de 1800 a 1500, ante todo, deberíamos elevar el valor modificado de las RPM al cuadrado, y multiplicarlo por el resultado de la división entre la presión original (en este caso particular, 592 kilopascales), y el valor original de las RPM, que por su banda también debería elevarse al cuadrado. Así pues, acordémonos de elevar al cuadrado ambas RPM. He escrito dichos valores así para ver cada una de las cifras, y obtener de este modo el valor de 412 kilopascales. En cuanto al sistema imperial, podemos constatar que los valores de la presión se expresan en pies de agua (es decir, pies cúbicos), y en consecuencia el resultado será de 131 pies cúbicos.

5. Ahora, intentemos calcular el valor de la nueva presión. Sin embargo, esta vez imaginemos que quisiéramos modificar el caudal (siempre de 78 a 64´9 litros por segundo). Para poderlo llevar a cabo, necesitamos multiplicar el caudal original por el resultado de la división entre el valor modificado del caudal, y su valor original, asimismo asegurándonos de elevar al cuadrado el resultado obtenido. Así pues, al elevar al cuadrado el resultado de esta división, obtendremos este valor, que, al multiplicarlo por el caudal original, nos permite lograr 410 kilopascales. O lo que es lo mismo, 138 pies cúbicos.

6. El próximo paso a tomar concierne al cálculo de la POTENCIA. Con el propósito de calcular el nuevo valor de la potencia, y en caso de querer modificar las RPM (siempre de 1800 a 1500), ante todo tendremos que elevar al cubo el valor modificado de las RPM, y multiplicarlo por el resultado de la división entre potencia original, y el valor original de las RPM, que a su vez también estará elevado al cubo. Asegurémonos de elevar al cubo tanto el valor original como el valor modificado de las RPM. Al multiplicar estos valores podremos observar que la nueva potencia bajará a 37.5 kilovatios, en comparación de los 65 kilovatios iniciales. En cuanto al sistema imperial, podemos constatar que los valores de potencia se expresan en caballos, y la potencia resultante será de 54.3 caballos.

7. Para finalizar, veamos cómo calcular el nuevo diámetro del impulsor. ¿Cuánto tendría que medir el diámetro del impulsor, en caso de querer alcanzar un valor de 64’9 litros por segundo del nuevo caudal? Habitualmente, este cálculo se usa en la circunstancia que el diámetro del impulsor se vea reducido expresamente para satisfacer al nuevo caudal. En esta ocasión también borraremos los litros por segundo de esta división para así encontrar este valor, que, al multiplicarlo por el diámetro original del impulsor de 260 milímetros, conlleva un resultado de 216,3 milímetros, o lo que es lo mismo, 8’53 pulgadas.

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