Bombas, lo bueno, lo malo y lo feo……

La columna de este número se centra en las bombas centrífugas. Son los motores de agua más utilizados en nuestra industria y, en la mayoría de los casos, los menos entendidos. En teoría, se supone que una bomba de 2 hp consume 2 hp para funcionar correctamente, independientemente de quién la fabrique. Sin embargo, no todas las bombas son iguales. Muchos fabricantes de bombas “juegan” con el número de HP al no agregar la eficiencia del motor para obtener HP de cable a agua.

Hay varios factores que deben abordarse al determinar qué tamaño y estilo de bomba se debe usar para qué aplicación. Los aspectos importantes a considerar son el caudal requerido, la presión de cabeza requerida y la eficiencia. Escondidos entre esos tres están los caballos de fuerza, el factor de servicio y la construcción.

Tasa de flujo:

Hay varios enfoques para determinar cuánto flujo necesita. Algunas instalaciones prefieren brindar redundancia y seleccionar caudales generales más bajos y múltiples bombas. Otras instalaciones seleccionan un flujo que les permita usar una bomba para hacer todo el trabajo. La decisión de tener una bomba redundante en el sistema siempre es un plan más seguro, de modo que cuando una sola bomba falla porque todas fallan eventualmente, el sistema seguirá funcionando a un caudal más bajo, lo que debería ayudar a mitigar las pérdidas.

El siguiente factor es la posición física de la bomba en el sistema. La primera pregunta/factor a responder es determinar si la bomba estará físicamente por debajo del nivel del agua desde el que bombea o por encima. Si está por encima del nivel del agua, entonces la altura de succión se debe considerar como un factor para agregar a los cálculos. La presión de cabeza es la presión total contra la que trabajará la bomba una vez que salga de la salida de la bomba más la pérdida de carga por fricción que debe superar. La altura de succión es la presión de vacío o altura de succión que la bomba deberá proporcionar para que el agua fluya hacia la bomba. Esto puede parecer confuso y, en algunos casos, molesto, pero esta información es clave para garantizar una instalación exitosa de la bomba. Según nuestra experiencia, a menudo se ignora la altura de succión, lo que puede causar una falla prematura del motor debido a la cavitación y, en algunos casos, a la saturación de nitrógeno.

La curva

Todas las bombas tienen una curva que se basa en los caudales que puede producir con un diámetro de impulsor y una velocidad de bomba dados, funcionando frente a una elevación de succión dada, presión de cabeza a veces llamada la curva del sistema que es única para cada sistema. Todos estos pueden cambiar según la aplicación si la bomba está diseñada para el proyecto. Las bombas comerciales generalmente usan un impulsor completo, velocidad completa (3450 rpm) y pueden o no tener un motor de inducción nominal que se requiere al usar la bomba con un variador de frecuencia (VFD). Las bombas diseñadas tienen un diámetro de impulsor y una velocidad específicos que se basan en brindar la solución más eficiente.

Al revisar la curva de una bomba, lo mejor que puede hacer es tratar de elegir la bomba que tiene sus necesidades en el medio de la curva o BEP, (Best Efficiency Point), que es el área más eficiente de la curva. Es raro ver a los fabricantes de bombas comerciales incluir sus curvas de eficiencia en sus datos técnicos, lo que pone al comprador en una desventaja invisible.

He aquí por qué, la mayoría de las bombas centrífugas comerciales funcionan a alta presión y flujo medio. En otras palabras, su curva no comienza hasta que la presión principal es de alrededor de 40 pies y termina en el rango de 80 a 100 pies. ¿Alguna vez ha visto una bomba instalada con una válvula en la salida y la válvula está semicerrada? La razón por la que ve eso es porque la bomba necesita presión artificial para funcionar correctamente. Al hacer esto, el usuario está pagando por la electricidad adicional requerida para hacer funcionar la bomba artificialmente alta, además de generar calor y desgaste innecesario en las tuberías y válvulas. Como regla general, decimos que la presión generalmente cuesta el doble de lo que cuesta el flujo. Las leyes de afinidad son más precisas a este respecto.

Los requisitos de presión de bombeo generalmente se basan en los componentes de filtración que siguen a la bomba, así como en la geometría (pérdida por fricción) de las tuberías. Si el requisito de la bomba es reemplazar una bomba existente, lo mejor sería instalar un manómetro lleno de aceite en la salida y un manómetro compuesto lleno de aceite (mide presión y vacío) en la entrada. Esta es la forma más fácil de obtener información sobre la presión y el vacío en un sistema existente. También se recomienda instalarlos en todas las bombas, pero ese es otro artículo por completo. Si la bomba es para una nueva aplicación, entonces es mejor dedicar tiempo a estimar el diseño de la filtración y el recorrido de las tuberías. Esa información se usa luego para determinar la presión de cabeza teórica.

Eficiencia

Este es el quid de la cuestión cuando todo se reduce. La eficiencia de la bomba es probablemente el factor más ignorado en la selección de la bomba. Cada compra de bomba es un contrato virtual para comprar energía. Cuanto menos eficiente sea una bomba, más energía necesitará para hacer el trabajo. A lo largo de los años, nos hemos encontrado con bastante desinformación sobre este tema. La mayor parte se debe a que nuestros equipos provienen de otras industrias y principalmente en industrias residenciales donde se toman libertades para permitir que el consumidor sienta que está ahorrando dinero y electricidad. Cuanto más eficiente es la bomba, más fría funciona, más dura y, en última instancia, menos cuesta su funcionamiento.

Consideremos por un momento bombas de 5 hp o menos. Alerta de spoiler, cualquier cosa por encima de 5hp generalmente se considera industrial y juega en un ámbito diferente de marketing y, a veces, tarifas de potencia (volumen) entre paréntesis. Para las bombas más pequeñas, la mayoría son reutilizadas de la industria de piscinas. La industria de las piscinas tiene una estrategia de marketing para mejorar sus bombas. Esta es una práctica en la que se usa un motor de menor potencia con un factor de servicio más alto para que parezca que es un motor de bomba más grande y más eficiente. Es importante tener en cuenta el factor de servicio del motor al elegir una bomba. Cuando la bomba está funcionando con un factor de servicio superior a 1, la eficiencia se reduce, la bomba producirá más calor y si hay alguna variabilidad en la tensión de alimentación, el motor puede fallar prematuramente.

Uno de los factores más importantes en la compra de una bomba tiende a ser el precio de compra. Los materiales de marketing se centran en él y también lo hacen los consumidores. Si la bomba tiene un costo de capital más bajo pero un costo operativo más alto y una vida útil más corta, es posible que no ahorre dinero para la instalación a largo plazo. Las bombas más eficientes e impulsadas por un propósito son definitivamente más caras de comprar. Sin embargo, los ahorros se obtienen con costos eléctricos más bajos y una vida útil más prolongada. Conocemos casos en los que las bombas se pagaron solas en costos eléctricos ahorrados en un tiempo récord.

Para las bombas de mayor potencia, la estrategia de marketing es más sencilla. Es más raro ver altos factores de servicio ya que es más probable que quienes toman las decisiones sobre estas bombas consideren la eficiencia y el retorno de la inversión.

Partes y piezas…..

La voluta, alojamiento para el impulsor, es una pieza importante de la bomba. La mayoría de las bombas de menor potencia están hechas con una voluta de plástico. Estos tienden a ser similares entre los fabricantes con pequeñas diferencias en la geometría de entrada y salida. El sello mecánico es una consideración crítica al elegir una bomba. Muchas de las bombas de trabajo para acuicultura han cambiado el sello a una configuración de acero inoxidable/plástico. Algunos fabricantes van más allá y utilizan un sello de estilo libre de metal que es el mejor para la mayoría de las aplicaciones. Las bombas estándar para piscinas usan un sello de latón que puede causar problemas de calidad del agua para algunas especies más sensibles. Lo mejor es evitar el uso de bombas con latón en la acuicultura si es posible.

Otras bombas más grandes pueden usar volutas de plástico reforzado o de hierro fundido que tienen sus usos. El plástico reforzado es inerte y generalmente es más eficiente y más caro. El hierro fundido viene con una variedad de opciones, que incluyen revestimientos de epoxi, desnudos y, en algunos casos, revestimientos de FRP. Las bombas revestidas o blindadas son una mejor opción si se elige una voluta de hierro fundido. Los revestimientos ayudan a evitar que el agua interactúe con el hierro y también brindan una superficie más suave para el agua, lo que aumenta la eficiencia.

También es importante saber qué repuestos es bueno tener en el estante en caso de avería. Muchas de las bombas para piscinas y las bombas de servicio para acuicultura modificadas se suministran con un motor de marca privada que no se puede reparar. Esto puede dificultar la búsqueda de un reemplazo en una emergencia. Recomendamos que cada instalación tenga al menos un motor de respaldo, un juego de sellos y juntas tóricas y un impulsor en el estante, independientemente de la marca de la bomba. Alternativamente, una bomba completa como respaldo también funcionará.