Hay muchos factores que intervienen en el cálculo del NPSH de altura y la selección de la bomba adecuada según la temperatura del fluido en su aplicación. Antes de sumergirnos en los detalles, repasemos los conceptos básicos. Es importante comprender qué es NPSH y por qué es importante.
¿Qué es NPSH o Presión Absoluta?
NPSHa, o NPSH disponible, es la presión absoluta en el puerto de succión de la bomba. NPSHr, o NPSH requerido, es la presión mínima requerida en el puerto de succión de la bomba para evitar que la bomba cavite.
NPSHa es una función de su sistema y debe calcularse, mientras que NPSHr es una función de la bomba y la proporcionará el fabricante de la bomba. NPSHr fluctúa y aumentará a medida que se mueva hacia la derecha a lo largo de la curva de la bomba. Si está tratando de bombear más líquido a través de la bomba, la presión requerida aumenta.
Tu presión absoluta en el puerto de succión de succión debe ser mayor que NPSHr para que el sistema de bomba funcione sin cavitación. Dicho de otra manera, debe tener más presión disponible en el lado de succión de la que requiere la bomba. Esto simplemente proporciona un margen seguro para que su sistema funcione de manera eficiente. Cuando NPSHr excede el presión absoluta en el puerto de succión, tu bomba comenzará a cavitar.
La cavitación ocurre cuando se forman burbujas de vapor en el lado de succión de la bomba y luego colapsan en el lado de descarga de la bomba causando daños. Esto puede no parecer gran cosa, pero es equivalente a una pequeña explosión dentro de la bomba cada vez que implosiona una burbuja. Cuando una bomba está cavitando, estas burbujas de vapor se forman y colapsan constantemente, una y otra vez, causando mucho estrés. Los sellos y cojinetes se desgastarán prematuramente porque la bomba recibe golpes constantes desde diferentes ángulos.
Estas burbujas de vapor se forman cuando el líquido que se bombea empieza a hervir. Ten cuidado de no asociar la ebullición con estar caliente al tacto. El oxígeno líquido hervirá y nadie lo llamará nunca caliente. Los fluidos hierven cuando la temperatura del fluido sube demasiado o la presión sobre el fluido baja demasiado. A una presión ambiental a nivel del mar de 14,7 psi, el agua hervirá a 100 °C. Si baja la presión sobre el agua, hervirá a una temperatura mucho más baja y, por el contrario, si aumenta la presión, el agua no hervirá hasta que alcance una temperatura más alta.
Presión de vapor
Ahora, para comprender completamente la cavitación y cómo se relaciona con la presión absoluta en el puerto de succión y la temperatura, debes comprender qué es la presión de vapor. La presión de vapor es la presión requerida para hervir un líquido a una temperatura determinada. Este valor depende en gran medida de la temperatura y, por lo tanto, tanto NPSHr como NPSHa.
Echa un vistazo a este gráfico que muestra la correlación de la temperatura con la presión de vapor. Haz clic para ver la resolución completa.
A medida que aumenta la temperatura, también lo hace la presión de vapor, pero no al mismo ritmo. A medida que asciende desde los 0°C (justo por encima del punto de congelación al nivel del mar), la presión de vapor aumenta muy lentamente. Sin embargo, a medida que se acerca y supera las temperaturas de 37 °C, la presión de vapor comienza a aumentar exponencialmente. Es crucial comprender este concepto porque la temperatura del líquido afecta la presión de vapor, lo que afecta el NPSH de tu bomba. Esto es especialmente importante si se trata de aplicaciones de calderas o vapor a alta temperatura debido a la presión de vapor.
¿Podrías mostrarme?
Para calcular NPSHa, debes de tener en cuenta la presión atmosférica, la carga estática, las pérdidas por fricción y la presión de vapor. Por lo general, la temperatura del agua es un factor bastante pequeño al calcular la presión absoluta en el puerto de succión. Sin embargo, al bombear fluidos a alta temperatura, la presión de vapor tendrá un efecto muy grande en su presión absoluta en el puerto de succión.
Para ilustrar este punto, veamos un ejemplo. Calcularemos la presión absoluta en el puerto de succión para la misma aplicación dos veces, con la única diferencia de un cambio en la temperatura del agua. Todo lo demás permanecerá igual y asumiremos que el tanque está ventilado a la atmósfera. Usaremos el ejemplo de grados Fahrenheit para calcular de forma correcta
Presión atmosférica (14,7 psi) = 33,95 pies
Pérdida por fricción en la tubería de succión = 3 pies
Altura de succión estática = 4 pies
Temperatura del agua a 80°F = Presión de vapor del fluido de 1.172 pies
Temperatura del agua a 180°F = Presión de vapor del fluido de 17,825 pies
Ahora; resolvamos las ecuaciones con las dos temperaturas del agua diferentes:
NPSHa a 80°F = 33,95 – 3 + 4 – 1,172 = 33,778 pies
NPSHa a 180 °F = 33,95 – 3 + 4 – 17,825 = 17,125 pies
Como puedes ver, la presión absoluta en el puerto de succión disponible se reduce a la mitad cuando la temperatura del agua aumenta 100 °F. La presión de vapor del fluido tiene un impacto significativo en la ecuación a medida que aumenta la temperatura del fluido.
Asegúrate de tener esto en cuenta al dimensionar una bomba. Si te encuentra en en algún problema, o tienes alguna pregunta, comunícate con nosotros. ¡A nuestros ingenieros le encantaría ayudarte!
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