Correcta selección de un sistema de bombeo de acuerdo con sus aplicaciones

19.10.22 04:12 PM By kinenergy.internacional

Para poder explicar y dar una reseña de cómo se tiene que seleccionar el sistema de bombeo según su aplicación y fluido, primero debemos aclarar ¿qué es un sistema de bombeo?


Un sistema de bombeo es el sistema mecánico de varios componentes y equipos que sirve para mover un fluido en estado líquido de un punto “A” a un punto “B” (considerando el empuje mecánico del fluido líquido) por medio de una red de tubería. Para algunos autores la “bomba” es un término general para cualquier máquina de fluidos que añade energía a un fluido. Otros autores llaman a las bombas dispositivos de absorción de energía, ya que se les suministra energía y transfieren la mayor parte de ésta al fluido, normalmente a través de un eje giratorio.

El sistema de bombeo tiene varios componentes, pero el principal es la bomba que es el equipo que mueve el fluido y lo desplaza al punto que se requiere. La selección de la bomba es sumamente importante ya que es el corazón de este sistema.


Comúnmente al bombeo lo relacionan con el fluido más utilizado y vital para la vida que es el agua en sus variantes de temperatura o diferentes concentraciones, pero esto no es del todo verdad, en la industria y en los sistemas más comunes podemos encontrar diferentes variantes de fluidos y componentes de dicho sistema, mismos que se tienen que considerar para realizar una adecuada selección que permita un correcto funcionamiento de los dispositivos y de sus componentes.


Selección de la bomba


En la selección de la bomba debemos conocer qué sistema es el que se requiere realizar, la aplicación en la que será usada y el tipo de fluido a mover, aparte de los requerimientos de flujo o presión requerida. A continuación, un ejemplo:


Sistema de bombeo contra incendio, en éste el fluido es agua, pero el motor para la bomba puede ser diésel, eléctrico o combinado ya que en México la norma mexicana NOM-001-STPS-2008 nos solicita que el sistema de bombeo debe de tener dos fuentes de energía (ya sea eléctrica, diésel o combinada).


No entraremos en esta selección del sistema contra incendio, pero se tiene que revisar cosas como el cálculo hidráulico, si será con rociadores e hidrantes o solo gabinetes de mangueras, la altura, las normas que está cumpliendo, etc.

Bomba contra incendios

En la selección de la bomba se tendrá que revisar principalmente la aplicación, en este caso tomaremos otro ejemplo de un sistema diferente para aclarar el punto de aplicación.


Como ejemplo pondremos el caso del ácido sulfúrico para un sistema de ionizado, el cual es empleado en las empresas de tratamiento químico aeroespacial; en ésta se utiliza un sistema de ionizado por medio del ácido, pero como las piezas que se sumergen a una tina de ácido sulfúrico para el proceso de ionizado en frio vienen de un proceso previo donde adquirieron temperatura y se requiere una temperatura baja del ácido (entre 0° a 15° C) al tanque donde se contiene el ácido se debe agregar un sistema de recirculación para enfriar el ácido por medio de un sistema de enfriamiento con intercambiador de calor y un chiller el cual suministra agua helada al intercambiador.


En este caso, lo primero que tenemos que analizar es que fluido es el que se va a utilizar, ya que el ácido es un producto sumamente peligroso y corrosivo, por lo cual la bomba deberá ser de un material resistente a éste. En la propuesta inicial del proyecto, la bomba seleccionada es una bomba centrifuga de acero inox normalmente utilizada para agua, de acoplamiento directo a motor eléctrico, pero ¿por qué se consideró que funcionaría correctamente?, porque ciertos tipos de acero inox son resistentes al ácido sulfúrico, pero no dura al estar expuesto mucho tiempo, también, no sé consideraron componentes de la bomba como el sello mecánico. Se realizo el cálculo de flujo y presión del sistema y se seleccionó la bomba de inox, pero al ser instalada y realizar el procedimiento de arranque terminó fugando en menos de un día.

Daño bomba inox

Esta selección fue mala decisión, lo cual implicó costos de tiempo e inversión al cliente; las bombas utilizadas comúnmente para este fluido son plásticas de algún material de polipropileno, centrifuga con acoplamiento magnético al motor o de diafragma (sin sello mecánico). Para este caso se utilizó una bomba plástica centrifuga de acoplamiento magnético, la tubería al igual que la bomba se manejó PVC cd 80, además, se colocó válvula de PVC, una válvula de control de tres vías con control de temperatura, el termo pozo de acero inox para el control de la temperatura y así manejar el fluido en un sentido u otro dependiendo del requerimiento y en el caso de no ser necesario que no pase por el serpentín del intercambiador de calor. Todos los componentes tendrían que ser resistentes al acido.


Para la selección de esta bomba, se tiene que hacer un diseño esquemático (anteproyecto) donde se calcula el flujo que se tiene que manejar en el intercambiador de calor para el requerimiento de temperatura, la caída de presión del sistema conforme a las tuberías, componentes e intercambiador de calor. Después de tener el flujo y la presión requerida por el sistema se tiene que revisar qué bombas en el mercado soportan el ácido sulfúrico, en esta consideración normalmente va hacer una plástica; después revisar que la bomba seleccionada da el flujo y la presión que se requiere, se consideran los componentes y controles requeridos que soporten el fluido y la configuración que se plantea en el sistema, ya teniendo los datos y componentes requeridos, así como la secuencia de operación diseñamos el sistema con los todos los requerimientos haciendo el proyecto ejecutivo, planos, memoria de cálculo, submittals, etc. 


Equipos evaporativos


En otro escenario, un sistema comúnmente utilizado y conocido para enfriamiento es el sistema evaporativo, también conocido coloquialmente como coolers o aire lavado, éste es un claro ejemplo de un mal diseño del sistema de bombeo (en este caso), como lección aprendida, se tiene que considerar los fluidos que interactúan con el fluido a mover o en pocas palabras, las condiciones del lugar a instalar el equipo, aparte de las condiciones normales para la selección del bombeo ya que se considera un bombeo sumergible básico dentro de la charola del equipo. 

Fig. 1 El bombeo normalmente consiste en colocar bombas en una charola dentro del equipo, en el cual se tiene una recirculación de agua al inyectarla con un flotador o sistema de válvula.

En ciudades donde el clima es extremo y con contaminación de polvo se llegan a dañar estas bombas, ya que la absorción de agua en el aire es mayor y deja agua saturada de sales y minerales (por los polvos en el aire que pasan por la media humectante) que ocasionan incrustaciones y bajo nivel de agua de la charola por no estar sumergidas al 100%, lo cual genera daños de los motores al no estar enfriándose de manera adecuada. Esto se observa en ciudades como Mexicali, San Luis, Río Colorado, entre otras.

La fig. 2 es un ejemplo claro del sistema de bombeo externo para equipos evaporativos utilizado para solucionar el problema en este tipo de ciudades.

El sistema del equipo evaporativo se llega a dañar en meses, en lugar de durar de uno a dos años en los equipos industriales, por esto, la configuración propuesta en los sistemas evaporativos en ese tipo ciudades puede ser un sistema externo como el sistema de bombeo empleado en las torres de enfriamiento para sistemas de agua helada, con un sistema central de bombeo, el cual abastezca a los distintos sistemas evaporativos o un bombeo por unidad. La configuración puede ser conforme a los requerimientos del equipo o costos de operación. 

Conclusión


Los equipos de bombeo se tienen que seleccionar con forme a sus aplicaciones, el tipo de fluidos que se van a utilizar, así como la viscosidad, la corrosión, la absorción de algún químico y los cálculos necesarios según sus requerimientos, ya que al no tener en consideración estos puntos se pueden generar errores y consecuencias de alto costo.


Recuerda que en toda selección de los equipos de bombeo se tienen que calcular dos datos importantes: flujo (gasto) y presión requerida (h) por el sistema ya que al contar con estos datos podrás seleccionar la bomba adecuada para tus instalaciones.

En KINENERGY contamos con el expertise para diseñar tus sistemas de bombeo ¿Quieres saber más? ¡Contáctanos!

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Erick Ventura 

Ingeniero MEP Esp.-Eléctrico 

Erick cuenta con más de 15 años de experiencia como ingeniero mecánico en sistemas de HVAC y sistemas electromecánicos; ha participado en más de 15 proyectos en supervisión y coordinación, considerando uno de los más importantes el estadio BBVA de Monterrey, Nuevo León, así como, proyectos para Honeywell como Coordinador Electromecánico entre otros. Tiene gran experiencia en sistemas de HVAC, enfriamiento, así como de sistemas de contra incendio. Cuenta con certificaciones de entrenamiento de distintas empresas como: Greenheck, Trane, Belimo, así como de normativas NFPA.

Referencias: 


Mecánica de fluidos fundamentos y aplicaciones Yunus A. Cenyel

NOM 001 STPS-2018

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