¿Qué es la eficiencia de la motobomba ?
Vamos a investigar varios aspectos del rendimiento de las motobombas en general. En primer lugar, voy a definir la eficiencia y dar algunos ejemplos. A continuación, examinaré algunos de los criterios de diseño que en última instancia determinan la eficacia mostrada por una bomba en particular .
También voy a tratar de hacer esa cantidad un tanto nebulosa , conocida como velocidad específica , más significativa. Voy a ilustrar su efecto en la forma de la curva de rendimiento de la bomba y la eficiencia general de la bomba .
A continuación, voy a explicar las contribuciones de los componentes individuales de la bomba a la eficiencia general de la motobomba y mostrar por qué la eficiencia combinada de una bomba y su conductor es el producto , no el promedio de las dos eficiencias.
Cómo la eficiencia de la motobomba puede ser preservada mediante el cambio de velocidad del impulsor en lugar de reducir el diámetro, esto también será examinado. A continuación voy a comparar el valor de la máxima eficiencia en comparación con el ancho de la eficiencia en un rango de flujo. El debate se cerrará con la importancia , o, a veces falta de importancia , de la eficiencia , ya que se refiere a una aplicación o proceso en particular.
¿Qué es la eficiencia de la motobomba ?
Cuando hablamos de la eficiencia de cualquier máquina , simplemente estamos hablando de lo bien que puede convertir una forma de energía en otra . Si una unidad de energía se suministra a una máquina y su salida , en las mismas unidades de medida , es la mitad de la unidad , su eficiencia es 50% .
Suena simple , todavía puede conseguir un poco compleja porque las unidades utilizadas para la medición puede ser muy diferente para cada forma de energía. Afortunadamente , el uso de constantes trae equivalencia a estas diversas cantidades de otra manera .
Un ejemplo común de una máquina de este tipo es el motor térmico , que utiliza energía en forma de calor para producir energía mecánica . Esta familia incluye a muchos miembros , pero el motor de combustión interna es aquella con la que todos estamos familiarizados . Aunque esta máquina es una parte integral de nuestra vida cotidiana , su eficacia en la conversión de energía es mucho menor de lo que cabría esperar.
La eficiencia del motor de un automóvil típico es de alrededor de 20 por ciento . Para decirlo de otra manera , el 80 por ciento de la energía térmica en un galón de gasolina no hace ningún trabajo útil. Aunque rendimiento de la gasolina ha aumentado un poco en los últimos años , este aumento tiene mucho que ver con el aumento de la eficiencia mecánica como el aumento de la eficiencia del motor en sí .
Los motores diesel hacen un mejor trabajo , pero todavía máximo fuera de alrededor del 40 por ciento. Este incremento se debe , principalmente , a su mayor relación de compresión y el hecho de que el combustible , bajo alta presión , se inyecta directamente en el cilindro .
En la industria de las motobombas , la mayor parte del trabajo consiste en dos extremadamente simple, pero eficiente , las máquinas de la motobomba y el motor de inducción de corriente alterna. La bomba centrífuga convierte la energía mecánica en energía hidráulica ( flujo , velocidad y presión ) , y el motor de CA convierte la energía eléctrica en energía mecánica .
Muchas motobombas medianas y más grandes ofrecen una eficacia del 75 al 93 por ciento e incluso los más pequeños por lo general caen en el rango de 50 a 70 por ciento . Motores de corriente alterna grandes, en cambio , se acercan a una eficiencia del 97 por ciento , y cualquier motor de diez caballos de fuerza y arriba – puede ser diseñado para romper la barrera del 90 por ciento.
La eficiencia global de una bomba centrífuga es simplemente la relación de la (salida ) de alimentación de agua para el eje ( de entrada ) de potencia y se ilustra por la siguiente ecuación :
Ef = PW / PS
Dónde:
Ef = eficiencia
Pw = la energía del agua
Ps = Potencia en el eje
Ps es la potencia suministrada al eje de la bomba en Potencia al Freno (BHP) y Pw es:
Pw = (Q x M) / 3960
Dónde:
Q = Flujo (galones por minuto-GPM)
M = Cabeza en pies
La constante (3960) convierte el producto del caudal y la altura (GPM-pie) a BHP. Estas ecuaciones predicen que una bomba que produce 100 GPM a 30 pies de altura y requiere de 1 BHP tendrá una eficiencia global es 75,7 por ciento en ese punto del flujo. Una extensión de la segunda ecuación también permite el cálculo de la BHP requerido en cualquier punto de la curva de funcionamiento de una bomba si conocemos su eficiencia hidráulica. Voy a mostrar algunos ejemplos de esto más adelante en esta serie.
¿Cómo se logra la eficiencia de la motobomba ?
La eficiencia global de una motobomba es el producto de tres eficiencias – mecánicas , volumétricas y hidráulicas individuales . Rendimiento mecánico incluye las pérdidas en el bastidor del cojinete , caja de relleno y sellos mecánicos. La eficiencia volumétrica incluye las pérdidas debidas a las fugas a través de los anillos de desgaste , compensacion y autorizaciones de paletas en el caso de las semi-abiertas . Eficiencia hidráulica incluye la fricción líquida y otras pérdidas en la voluta y el impulsor .
Aunque las pérdidas mecánicas y volumétricas son componentes importantes , la eficiencia hidráulica es el factor más grande . La motobomba tiene mucho en común con el motor de inducción cuando se trata de la fase de diseño . El común denominador es que ambos tienen sólo dos componentes principales que pueden ser modificadas por el diseñador. En el caso del motor , que es el rotor y el estator . Para que la motobomba , que es el impulsor y la voluta ( o difusor ) . Vamos a empezar nuestra investigación de rendimiento de la bomba centrífuga con el impulsor .
Las leyes de afinidad nos dicen bastante sobre el funcionamiento interno de un impulsor . Sabemos que, para cualquier impulsor dado, la cabeza se produce varía con el cuadrado de un cambio en la velocidad . El doble de la velocidad y la cabeza aumenta en un factor de cuatro. Si se mantiene una velocidad constante , la misma regla es válida para los pequeños cambios en su diámetro.
El flujo a través de un impulsor sigue una regla similar , pero en este caso , su cambio es directamente proporcional a la velocidad o el cambio de diámetro de doble la velocidad o el diámetro , y las dobles de flujo . En realidad , un cambio en la velocidad de rotación o el diámetro del impulsor se refiere a su velocidad periférica o la velocidad , en metros por segundo , de un punto en su periferia . Esta es la velocidad que determina la altura máxima y el flujo alcanzable por cualquier impulsor.
La cabeza producido por un impulsor es casi completamente dependiente de su velocidad periférica , pero el flujo está influenciada por varios otros factores . Obviamente , la anchura y la profundidad ( área de la sección transversal ) de los pasos de flujo ( paletas ) y el diámetro del ojo del impulsor son consideraciones importantes ya que determinan la facilidad con la que un poco de volumen de agua puede pasar a través del impulsor .
Otros factores, como la forma de paletas también influyen en el rendimiento de un impulsor. Pero ¿por dónde empezar si desea diseñar un impulsor de la nada ? ¿Toma una suposición acerca de las dimensiones y formas, hacer algunas muestras y luego probarlos ?
En los primeros días , eso es exactamente lo que hicieron los diseñadores de la motobomba. Hoy, sin embargo , pueden aprovechar sus años de experiencia y , por lo menos, encontrar un punto de partida adecuado para el diseño . El punto de partida es la velocidad específica.