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NPSH

CARACTERISTICAS La cabeza de succión neta positiva (Net Positive Suction Head, por sus siglas en inglés). Es un parámetro de suma importancia en el funcionamiento de una bomba. Se relaciona con la presión del fluido a la entrada de la bomba y por lo tanto influye en el fenómeno de la cavitación.

ALTURA DE ASPIRACIÓN MANOMÉTRICA Es la altura negativa o depresión en la tubuladura de aspiración de una bomba, respecto a la atmósfera libre, expresada en metros de columna de líquido impulsado. El valor de Hs nos lo dará un vacuómetro instalado en la tubería de aspiración, a la altura del eje de la bomba si es de construcción horizontal y a la altura de la parte más alta del borde de entrada de los alabes del impulsor de la primera fase, si es de construcción vertical. La altura de aspiración manométrica viene expresada por la siguiente relación:

En ella Hg = altura de aspiración geométrica ente el nivel inferior del liquido y el eje de la bomba Hf = pérdidas de carga por fricción en la tubuladura de aspiración. Ha = perdida en los rios (válvula de pie, codos etc.) V = velocidad del liquido

Si designamos por Hatm el valor de la presión atmosférica, la presión, absoluta en la tubería de aspiración inmediatamente delante del oído del impulsor será:

CAVITACIÓN. Se conoce con el nombre de cavitación a fenómeno que se produce cuando en un punto de una corriente líquida, la presión se hace inferior a la tensión de vapor correspondiente a la temperatura que se encuentra el líquido, el descenso de la presión, origina que el liquido hierva a una temperatura muy inferior a los 100ºc o sea que comience a vaporizar. En algunos casos dependiendo de las condiciones de circulación se formará un émbolo de vapor, que llegará en ocasiones a obstruir por completo la circulación: en otros, las cavidades serán pequeñas, ocupadas por burbujas de vapor, que arrastrará la corriente y que al llegar a lugares que exista una presión mayor, colapsarán. El hecho de formación de burbujas o émbolos de vapor no tiene en sí mayores consecuencias, el colapso súbito con los esfuerzos que le acompañan es el que origina los inconvenientes de la cavitación. El ruido que se produce por el colapso de las burbujas, es característico del fenómeno, así como las vibraciones. En las bombas centrifugas, el lugar de menos presión se encuentra a la entrada del impelente, pero la presión aumenta inmediatamente después, en cuanto el liquido entra a los conductos que forman los alabes del impelente, y si se ha producido la evaporación del liquido porque la presión a la entrada lo permite, se producirá el colapso de las burbujas sobre las paredes, con el efecto consiguiente.

Para evitar la cavitación en toda instalación de bombeo se procurará que el valor de la presión absoluta obtenida no sea inferior a la necesaria para producir la aceleración del líquido y sea superior a la tensión del vapor del líquido impulsado a la temperatura existente. NPSH (Net Positive Sucetion Head) Por definición el NPSH es la altura total de carga a la entrada de la bomba, medida con relación al plano de referencias, aumentada de la altura correspondiente a la presión atmosférica y disminuida de la altura debida a la tensión de vapor del líquido. Hay Que tener presente dos conceptos: NPSR (Requerido) Presión absoluta mínima en el oído del impulsor que garantiza un flujo sano en el interior de la bomba. Es un dato básico característico de cada tipo de bomba, variable según el modelo y tamaño y condiciones de servicio, por tanto es un dato facilitan los fabricantes. NPSH (Disponible) Presión absoluta total en el oído del impulsor como resultado final de la aspiración especifica de las condiciones de la instalación. Es función de la instalación e independiente del tipo de bomba El conocimiento del NPSHd por el instalador es fundamental para la elección adecuada de la bomba y

evitar así posibles fracasos. En el caso de un proyecto, el cálculo del NPSHd se efectuará mediante la aplicación de la siguiente fórmula:

En donde: Patm = presión atmosférica (m.) Hg = altura geométrica de aspiración (m.) Hf = perdidas de carga por ficción (m) Ha = perdidas de carga por rios (m) Tv = tensión de vapor (m) Todos estos datos pueden obtenerse fácilmente por cálculo o por conocimiento de la instalación. En el caso de un ensayo en banco de pruebas se obtendrá e! NPSHr con ayuda de la relación:

Siendo: Hz = Presión absoluta mínima necesaria en la zona inmediata anterior a los alabes. V2/2g = Carga cinética correspondiente a la velocidad de entrada del liquido en la boca del impulsor. En términos prácticos el NPSHr puede considerarse como la perdida de carga motivada por la eficiencia de fabricación de la bomba. Para un funcionamiento correcto de una instalación se verificará siempre que: NPSHd >= NPSHr La altura de aspiración geométrica (Hg) se calcula entonces por la expresión:

A pesar de cumplirse la condición anterior en la que NPSHd >> NPSHr puede presentarse algún fenómeno de cavitación, al reducir el caudal bombeado a limites en los que se produce una recirculación en el oído del impulsor que puede provocar localmente una disminución de presión, inferior a la tensión del vapor del liquida.

Nota: Plano de referencia es el plano horizontal que pasa por el centro del circulo descrito en su giro, por el punto más elevado del borde de entrada del alabe del rodete. Aumento tubería de aspiración. En bombas verticales aumentar la sumergencia. Disminuir la altura geométrica de aspiración. Cambio a una bomba mayor a menor velocidad, etc. SUMERGENCIA. Es la altura (S) de liquido, necesaria sobre la sección de entrada (válvula de pie campana, tubo, etc.), para evitar la formación de remolinos (vortex o vórtices) que puedan afectar al buen funcionamiento de la bomba. La formación de estos remolinos se deben principalmente a la de presión causada por: La bomba. Mala disposición de la misma en la cámara de aspiración

Una irregular distribución del flujo. Como valor indicativo de la sumergencia mínima necesaria, podemos adoptar la que obtendremos por LOS SIGUIENTES CRITERIOS:

 Fluctuaciones de caudal, sin merma apreciable en la altura. Ruidos y vibraciones, n requerimientos variables de potencia (variación amperímetro). Formación de remolinos visibles en la superficie o sumergidos. No produce cavitación.

SOLUCIONES, PARA REDUCIR LA SUMERGENCIA NECESARIA: Existen otros REMOLINOS SUMERGID0S que habitualmente no se aprecian en la superficie y suelen producirse si el liquido a la entrada de la bomba tiende a girar en sentido contrario al eje de la misma. Este movimiento se denomina normalmente contra-rotación. El movimiento de contra-rotación en bombas de alta velocidad especifica como las de hélice pueden causar daños de consideración, no así en bombas de menor velocidad. El indicio de remolinos sumergidos son normalmente, vibraciones y consumo de energía fluctuante en cada puesta en marcha. El remedio es impedir la formación de estas corrientes mediante la modificación de las condiciones del pozo o depósito de aspiración, como pueden ser tabiques u otras rectificaciones

TENSIÓN DE VAPOR Y VISCOSIDAD DEL AGUA A DISTINTAS TEMPERATURAS.

LOS VALORES DE K PARA LOS DISTINTOS RIOS SE DAN EN LA TABLA SIGUIENTE.

TUBERÍAS DE SUCCIÓN. Para obtener en una instalación la máxima altura de aspiración geométrica, será necesario reducir al mínimo los parámetros que puedan provocar una disminución del valor de NPSHd. PARA CONSEGUIRLO DEBEREMOS CUMPLIR LOS SIGUIENTES REQUISITOS. • Mantener la temperatura del agua lo más baja posible. • Tubería lo más corta posible. • Codos con radio de curvatura = 2 diámetros. • Tubería ascendente hacia la bomba con pendiente entre 0,5 y 2 %. • Utilizar para contracciones codos asimétricos, con la parte superior recta. • Tuberías de aspiración herméticas a la presión atmosférica. • El tramo próximo a la bomba será recto con una longitud mayor a 2 diámetros. • El diámetro de la tubería de aspiración se determinara de acuerdo con la velocidad permisible: Para diámetro hasta 250 mm velocidad = 0,7 a 1 m/s Para diámetro desde 300 a 800 mm velocidad = 1 a 1,5 m/s

Para diámetro mayor de 800 mm velocidad = 1,5 a 2 m/s

El valor de NPSHr se deberá tomar de los datos facilitados por el fabricante de la bomba.

El fenómeno de la cavitación en función del caudal elevado.

No se recomienda ubicar la obra de toma en lugares en forma de ensenada, tramos de posible erosión

de la margen, y zonas de depósito de azolves como son los remansos de los ríos. No se recomienda ubicar las obras de toma aguas debajo de hidroconjuntos ni de la desembocadura de afluentes. En los embalses la toma se puede ubicar: En los lugares donde la profundidad son iguales o mayores a tres veces la altura de la ola, calculada para las condiciones de niveles mínimos. En lugares protegidos de las olas, fuera de los límites de la franja de corrientes que provocan erosión de la margen. REJAS DE ENTRADA. La determinación de las dimensiones y el área de los orificios de entrada (Ab en m2), se deben calcular para el caudal máximo de la estación de bombeo mediante:

Ab = Área bruta de la sección de toma. V= Velocidad de entrada (0, 4 m/s si hay peces y 0,8 a 1,2 si no hay peces) qm = Caudal máximo de la estación de bombeo. K = Coeficiente que tiene en cuenta el estrechamiento de la malla o reja.

Para rejas.

Para mallas.