Cálculo y Componentes de la Altura Manométrica Total (HMT) en Sistemas de Bombeo
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Conceptos Fundamentales de Altura y Carga
Altura Geométrica (Hgeo)
Es la diferencia de cota entre el nivel del líquido en la succión y en la descarga. Si la tubería de descarga está sobre el nivel del líquido en el depósito de descarga, entonces Hgeo se debe referir a la línea de centro de la tubería de descarga y no al nivel del líquido.
Carga de Presión
Es la diferencia de presión existente entre los depósitos de descarga y succión. Esta expresión es aplicable en depósitos cerrados. Para sistemas abiertos, esta expresión puede ser considerada como nula. Esta carga se puede representar a través de la fórmula [Fórmula no especificada en el texto original].
Carga de Velocidad
Es la diferencia entre la carga de velocidad del fluido en el depósito de succión y en el depósito de descarga. En la práctica, esta expresión puede ser despreciada.
Pérdida de Carga Total (Hp)
Es la suma de todas las pérdidas de carga que se producen en el sistema, tales como las pérdidas de carga en la tubería, válvulas, accesorios, etc. Note que la pérdida de carga total considera tanto la succión como la descarga de la instalación.
Altura Manométrica Total del Sistema (HMT)
La altura total del sistema, más adecuadamente llamada Altura Manométrica Total del Sistema, está compuesta por la Altura Estática más la Altura Dinámica, es decir:
Componentes de la Succión
- Altura Geométrica de Succión (Hgeos): Es la diferencia de cota entre el nivel del depósito de succión y la línea central del rodete de la bomba.
- Carga de Presión en la Succión: Es la altura de presión existente en el depósito de succión. Este término es nulo para depósitos abiertos.
- Pérdidas de Carga en la Succión (Hps): Es la suma de todas las pérdidas de carga entre el depósito de succión y el flange de succión de la bomba.
- Carga de Velocidad en la Succión: [Definición implícita].
Tipos de Succión
Succión Positiva
Decimos que la succión de una bomba es positiva cuando el nivel del líquido en el depósito de la succión está por encima de la línea de centro del rodete de la bomba. En este caso, el término Hgeos es positivo.
Succión Negativa
Decimos que la succión de una bomba es negativa cuando el nivel del líquido en el depósito de succión está por debajo de la línea de centro del rodete de la bomba. En este caso, el término Hgeos es negativo.
Componentes de la Descarga
- Altura Geométrica de Descarga (Hgeod): Es la diferencia de cota entre el nivel del depósito de descarga y la línea de centro del rodete de la bomba.
- Carga de Presión en la Descarga (Prd/γ): Es la carga de presión existente en el depósito de descarga. Esta es nula para depósitos abiertos.
- Pérdidas de Carga en la Descarga (Hpd): Es la suma de todas las pérdidas de carga entre el flange de descarga de la bomba y el depósito de descarga.
- Carga de Velocidad en la Descarga (Vrd²/2g): Es la carga de velocidad del fluido en el depósito de la descarga.
Así, la Altura de descarga se puede expresar por [Fórmula implícita].
Definición Operacional de la Altura Manométrica Total
La Altura Manométrica Total (HMT) es la energía por unidad de peso que el sistema requiere para transportar el fluido desde el depósito de succión al de descarga, para un cierto caudal.
Representación Gráfica: La Curva del Sistema
La curva característica del sistema se obtiene graficando la Altura Manométrica Total en función del caudal del sistema, según las siguientes indicaciones:
- Paso 1: Considerar una de las fórmulas para la obtención de la Altura Manométrica Total.
- Paso 2: Fijar algunos caudales dentro del rango de operación del sistema. Se sugiere fijar del orden de cinco puntos, entre ellos el de caudal cero (Q = 0) y el caudal del diseño (Q = Qproj).
- Paso 3: Determinar la Altura Manométrica Total que corresponde a cada caudal fijado.
- Paso 4: Dibujar los puntos obtenidos en un gráfico Q vs H (el caudal en el eje de las abscisas y la altura manométrica en el eje de las ordenadas).
Componentes de la Curva Característica
La curva característica de un sistema de bombeo presenta dos partes diferentes: una componente estática y otra dinámica.
- Componente Estática: Corresponde a la altura estática y es independiente del caudal del sistema, es decir, de la carga de presión en los depósitos de la descarga y succión, así como de la altura geométrica.
- Componente Dinámica: Corresponde a la altura dinámica, es decir, con un caudal en movimiento, generando carga de velocidad en los depósitos de descarga y succión y las pérdidas de carga, que aumentan en forma cuadrática con el caudal del sistema.