Sistemas de impulsión (2)
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Consideraciones para el buen funcionamiento de las bombas
1-Cavitación
La cavitación es la vaporización del líquido circulante, a causa del descenso local de presión hasta alcanzar la tensión de vapor a la temperatura a la que se encuentre el líquido, y posterior colapso de las gotas de vapor formadas cuando éstas alcanzan zonas de presión creciente. La cavitación afecta negativamente en el funcionamiento de la bomba, erosionando la zona de los álabes, por ser el punto de mínima presión de toda la instalación.
Factores que provocan la aparición
- condiciones de aspiración
- energía cinética del fluido a la entrada de la bomba
- trabajo a realizar para vencer el rozamiento desde el punto de entrada del fluido hasta la llegada al punto de mínima presión en el interior del rodete.
Comprobaciones
Para comprobar si una bomba en un determinado punto de funcionamiento trabaja con cavitación, se utiliza:
- altura neta positiva de succión disponible (NPSHd)
- altura neta positiva de succión requerida (NPSHr)
La condición de funcionamiento sin cavitación será NPSHd >NPSHr
2-Golpe de ariete
El fenómeno del golpe de ariete, también denominado transitorio, consiste en la alternancia de depresiones y sobrepresiones debido al movimiento oscilatorio del agua en el interior de la tubería, y se puede producir tanto en impulsiones como en abastecimientos por gravedad.
El correcto estudio del golpe de ariete es fundamental en el dimensionamiento de las tuberías, ya que un cálculo erróneo puede conducir a:
- Sobredimensionamiento de las conducciones: la instalación se encarece innecesariamente
- Tubería calculada por defecto: riesgo de que se produzca una rotura
Factores que lo provocan
- Abastecimiento por gravedad
- Si el agua se mueve por una tubería con una velocidad determinada y mediante una válvula se le corta el paso totalmente, el agua más próxima a la válvula se detendrá bruscamente y será empujada por la que viene detrás. Se forma una onda de máxima compresión que se inicia en las proximidades de la válvula y se traslada al origen. La energía cinética que lleva el agua se transforma en energía de compresión.
- Cuando el agua se detiene, ha agotado su energía cinética y se inicia la descompresión en el origen de la conducción trasladándose hacia la válvula, y por la ley pendular esta descompresión no se detiene en el valor de equilibrio, sino que lo sobrepasa para repetir el ciclo. Esta descompresión supone una depresión, que retrocede hasta la válvula para volver a transformarse en compresión, repitiendo el ciclo y originando en el conducto unas variaciones ondulatorias de presión que constituyen el golpe de ariete.
- Impulsiones
- En una impulsión, la parada brusca de motores produce el mismo fenómeno, pero al contrario, es decir, se inicia una depresión aguas arriba de la bomba, que se traslada hacia el final para transformarse en compresión que retrocede a la bomba.
Elementos de protección
- Volante de inercia: retarda la pérdida de revoluciones del motor, y en consecuencia, aumente el tiempo de parada de la bomba.
- Chimeneas de equilibrio: facilita la oscilación de la masa de agua, eliminando la sobrepresión de parada. Sólo es aplicable en instalaciones de poca altura de elevación.
- Calderín: amortigua las variaciones de presión debido a la expansión prácticamente adiabática del aire al producirse una depresión en la tubería, y posteriormente a la compresión, al producirse una sobrepresión en el ciclo de parada y puesta en marcha de una bomba.
- Válvulas de alivio rápido: permiten de forma automática y casi instantánea la salida de la cantidad necesaria de agua para que la presión máxima en el interior de la tubería no exceda un valor límite prefijado.
- Válvulas anticipadoras de onda: se produce su apertura en el momento de parada de la bomba y en la depresión inicial, de forma que cuando la onda de sobrepresion vuelva a la válvula, ésta se encuentre totalmente abierta, minimizando al máximo las sobrepresiones que el transitorio puede originar.
- Ventosas: permiten la admisión de aire cuando la presión en el interior es menor que la atmosférica, y la eliminación del aire que circula en suspensión en el flujo bajo presión.
- Válvulas de retención: sólo permiten el flujo de agua en un sentido, por lo que también se conocen como válvulas anti-retorno.
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