Análise das velocidades de propagação de transitórios hidráulicos entre uma bomba radial centrífuga e uma bomba anfíbia usando software CFD
En este artículo, compararemos los comportamientos de las velocidades en el transporte de transitorios hidráulicos de una bomba centrífuga radial convencional con el de una bomba anfibia, usando el modelo computacional creado a través del programa de CFD. Las informaciones fueron obtenidas de presentaciones y artículos técnicos realizados por el sector de ingenierías de la Higra (fabricante de las bombas anfibias), así como de la Universidad Federal de Itajubá — UNIFEI, cuyo artículo fue publicado en la RBRH — Revista Brasileira de Recursos Hídricos, donde ambas utilizaron el referido modelo computacional.
La tecnología de CFD (Computational Fluid Dynamics) se ha convertido en una parte fundamental en el diseño y análisis de productos y procesos de muchas empresas, debido a su habilidad de predecir el desempeño de estos equipos y procesos antes de ser producidos o implementados, permitiendo la corrección y mejora del diseño, antes de la construcción del prototipo.
Para el análisis de la bomba centrífuga radial tomaremos como base un caudal igual a 60 m3/h (figura 01). De acuerdo con el estudio realizado, se notan algunas pequeñas áreas de recirculación y áreas sin flujo de agua a lo largo del funcionamiento empírico de la bomba. Estas son áreas de desprendimiento, es decir, el agua se desprende de la pared del rotor con el movimiento de la masa inicial del fluido del centro del rotor a su extremo, formando un vacío (vacío), siendo este el punto de menor carga de presión de la bomba. Estas áreas pueden ser perjudiciales para el rendimiento del equipo. Las mayores velocidades observadas en esta simulación se encuentran en el centro de la voluta y las menores velocidades se presentan en la tubería de succión, donde el fluido aún no ha sufrido influencia de la fuerza centrífuga.
Para el análisis de las bombas anfibias, tomaremos como base el rango de caudales entre 2000 m³/h y 2400 m³/h (figura 05). Podemos observar que al inicio de la modelización hidráulica, se produjeron espacios vacíos, con mayor velocidad al inicio del proceso y baja velocidad hasta la uniformización del flujo, conforme al desplazamiento de la masa inicial desde el centro del rotor hasta su extremo.
Utilizando la técnica Computational Fluid Dynamics (CFD) para modelado hidráulico de la bomba anfibia, fue posible notar una significativa mejora en la uniformidad del flujo durante su funcionamiento. Los espacios vacíos al inicio de la operación fueron considerablemente reducidos, resultando en una baja variación entre la velocidad inicial y final a lo largo de todo el proceso.
Al comparar los diseños constructivos de los equipos, observamos que la bomba centrífuga convencional presenta varios puntos de pérdida de carga, a través de sus numerosos componentes de transmisión, tanto de la bomba como del motor (Figura 06).
Estos componentes expuestos a numerosos esfuerzos a lo largo de la operación, inclemencias del tiempo, variación de presión, debido a las diferentes demandas de consumo, proporcionan pérdida de alineación, calentamiento de la bomba y del motor y, en consecuencia, desgaste y pérdida de eficiencia.
La bomba anfibia, por su parte, fue concebida para minimizar al máximo estos problemas, presentando en su concepción baja cantidad de piezas, no siendo necesario alineamiento, estando su motor siempre refrigerado, teniendo como resultado baja mantenimiento y alta eficiencia energética (figura 07).
La palabra anfibio, de origen griego (amphi 'ambos' y bio 'vida'), significa "doble vida" y define a los animales que son capaces de vivir en el ambiente terrestre y acuático. Las bombas anfibias son aquellas capaces de trabajar dentro del agua, como las bombas sumergidas, submersibles y verticales, y capaces de trabajar también fuera del agua, como si fueran bombas convencionales tipo horizontal, bipartida, multiejes y otras. Este equipo puede tener su brida montada en línea con la tubería para sistemas "booster", fijados en la brida de la tubería suspendida. Puede ser instalado sobre balsas o aún adaptado a una gran variedad de estructuras como bases, rieles y casas de bombas (HIGRA, 2018). El líquido entra de forma longitudinal en la bomba, es impulsado por el rotor, pasa por el difusor, circulando el motor de la bomba. Al circular el motor, la transferencia térmica se optimiza, ya que el fluido permanece más tiempo en contacto con el motor, haciendo que su temperatura no supere los 55°C (datos experimentales).
CONCLUSIÓN
De acuerdo con el estudio presentado, la bomba centrífuga convencional tiene una velocidad inicial mayor en su operación, que se reduce a lo largo del proceso, resultando en espacios vacíos que pueden causar problemas de rendimiento a lo largo del tiempo. Su construcción incluye varios componentes susceptibles a calentamiento, desgaste y pérdida de alineación. Estos factores afectan directamente la variación de velocidad y, en consecuencia, la eficiencia del equipo a lo largo del tiempo.
Por otro lado, las bombas anfibias, después del inicio de su funcionamiento, presentan una uniformidad en el flujo con bajas variaciones de velocidad hasta el final de su proceso, reduciendo significativamente los espacios vacíos durante el transitorio hidráulico. Sus características constructivas contribuyen a obtener un alto rendimiento, incluyendo baja pérdida de carga interna y enfriamiento constante del motor, lo que ayuda a minimizar la necesidad de mantenimiento. La uniformidad en la velocidad de operación contribuye a una mejor eficiencia energética durante su funcionamiento.
Aunque se espera que mayores caudales resulten en mayores pérdidas de carga y, en consecuencia, mayores problemas para uniformizar las velocidades de operación, se constató que las bombas anfibias fueron eficientes, incluso con diferentes caudales entre los equipos. Esto ocurre debido al diseño constructivo de estas bombas.
Es importante considerar que cada tecnología es desarrollada para atender una determinada necesidad de uso y que, dependiendo del proyecto, una tecnología puede ser más adecuada que la otra. En el caso de la tecnología anfibia, su diferencial es buscar atender demandas de proyectos con dificultades específicas. Por lo tanto, es esencial considerar su utilización desde el inicio de los estudios, en vez de compararla directamente a otras tecnologías, una vez que son bastante distintas.
Aprende más sobre nuestra empresa, servicios, productos y eventos. Estaremos encantados con sus comentarios.
Visite nuestro sitio web: https://lnkd.in/dzUih3dC
Siga nuestra página: https: https://lnkd.in/d3JGaMr6
#oilandgas #industryoil #industryoilandgas #oil #gas #oilpump #pumpoilandgas #bombasdeirrigación, #irrigación, #agricultura, #campo, #agro, #irrigación, #agricultor, #agroecología, #cultivar, #agroindustria #Saneamiento, #BombasCentrifugasAnfibias, #Aeradores, #MedioAmbiente, #AguaLimpia, #ProtecciónAmbiental, #Sostenibilidad, #EnergíaRenovable, #EficienciaEnergética, #EnergíaHídrica
Commenti