Utilizado en bombas centrifugas y de desplazamiento positivo, permite la regulación del rendimiento, aunque es algo muy sencillo es importante conocer sus efectos y límites para que sea un recurso y no la causa de una falla.
QUÉ y CÓMO
En muchas aplicaciones de bombeo es necesario la regulación o modificación del rendimiento de la bomba. Para lograrlo podemos utilizar varios recursos para bombas centrifugas (ver nota en la edición 55 de M3h). Algunos de los métodos: accionar sobre la velocidad del motor; modificar el diámetro del impulsor de la bomba; etc. Otro modo es realizar acciones sobre el flujo que genera la bomba.
El bypass (baipás, circuito alternativo, de retorno, etc.) es una derivación el cual se utiliza para reducir o anular el flujo principal de una aplicación sin necesidad de detener la bomba.
La bomba alimenta una línea principal, cuando queremos reducir el caudal-presión en esa línea principal derivamos parte de ese flujo a un circuito secundario el cual lo encauza aguas debajo de la bomba es decir a la línea de aspiración de la bomba o al tanque del cual aspira ese equipo.
Podemos llegar a derivar parte o todo el caudal que genera la bomba hasta dejar “seca” la línea principal y así realizar diferentes tareas, para luego volver a alimentar la línea principal, sin detener el equipo.
Concretamente el flujo a la salida de la bomba se divide en dos, la primera de estas ramificaciones alimenta la línea principal o circuito primario, la segunda simplemente es un retorno.
Otras veces se habla de bypass como un camino alternativo sin que se esté refiriendo a lo que trataremos en esta nota. Como por ejemplo en bombas presurizadoras domiciliarias para permitir el funcionamiento de la instalación en momentos donde no hay energía eléctrica o la bomba debe repararse.
¿PARA QUÉ SIRVE?
Lo que logramos es realizar modificaciones en el flujo sin necesidad de parar y arrancar el conjunto motor-bomba (ni variar velocidad de rotación, ni modificar el impulsor, etc.).
Realizar estas dos acciones, arranque y parada, tienen repercusiones en todos los aspectos de una bomba.
El arranque, sobre todo, suele ser el momento donde los elementos mecánicos son sometidos a la máxima exigencia, además el pico de consumo de un motor eléctrico en el arranque también es algo a tener en cuenta.
Se suma que hidráulicamente son comunes los golpes de ariete tanto en el arranque como en la parada. Esto como para hacer un breve raconto de que es lo que queremos evitar al dejar la bomba en funcionamiento.
APLICACIONES
Este es un recurso que se utiliza en gran cantidad de aplicaciones, sobre todo en las que la bomba debe abastecer un rango de caudales o presiones muy variable.
Lo aplicado lo vemos en equipos de alta presión, en bombas de desplazamiento positivo (pistón,
diafragma, engranaje, etc.)
MODOS
Para analizarlo adecuadamente vamos a concentrarnos primero en la bifurcación del flujo y luego en como reencauzamos ese circuito secundario.
Válvulas en ambos circuitos: este modo nos permite regular el caudal que fluye para cada uno de ellos (primario y secundario).
Válvula de alivio o sobre presión: este tipo de válvula se regula para que al superar una determinada presión la válvula abra y derive el caudal.
Es muy utilizado en bombas de desplazamiento positivo como las bombas a pistón, por ejemplo en una hidrolavadora, cuando soltamos el gatillo de la pistola corta el paso del flujo en el circuito principal, la presión interna sube haciendo que la válvula deriva al circuito secundario que recircula enviando el flujo de salida hacia la entrada de la bomba a pistón.
Válvulas de tres vías: estas justamente son también llamadas válvulas bypass ya que son las que gobiernan el flujo derivando parte o el total del mismo.
Válvulas de retención en este caso no es exactamente un bypass como lo estamos planteando pero si es una configuración muy parecida por ello lo aclaramos, se utiliza por ejemplo cuando a una línea principal se suma una bomba, las válvulas de retención (antiretorno, check, etc ) permiten que el flujo circule en un solo sentido, cuando la bomba trabaja el flujo no recircula, se utiliza por ejemplo en equipos de presurización domiciliarios.
Reencauce: Luego de la bifurcación del flujo, con alguno de las opciones mencionadas, la línea secundaria puede derivarse al tanque de donde aspira la bomba o a la línea de succión. La opción más recomendable es el tanque ya que genera menos efectos adversos como temperatura.
Fig 1: Retorno a línea de succión (arriba), Retorno al tanque de bombeo (abajo).
CÓMO EVALUAR LOS RESULTADOS
Debemos analizarlo desde dos aspectos: uno es visto para la aplicación, es decir, que lo que obtenemos en la línea principal nos sirva para la utilidad que le damos al equipo de bombeo. El otro punto de vista es centrando el criterio en la bomba, cómo queda trabajando el equipo en los diferentes puntos de regulación que nos permite el bypass.
Son claramente dos sectores bien definidos, después de las válvulas (aplicación), antes de las válvulas (bomba) y debemos evaluar ambos.
Visto para la Aplicación
Al existir una bifurcación lo que sucede es que el caudal se dividirá en dos partes, la magnitud de cada una de ellas dependerá en primera instancia de cuán fácil sea el pasaje en cada uno de los circuitos, mayor diámetro (sección) o por mayor apertura de la válvula resultará en caudales mayores.
Por el contrario con menores diámetros o poca apertura de la válvula, obtendremos menor caudal.
La presión en el circuito principal, es decir aguas arriba de la válvula será menor ya que se ha perdido parte de la energía al atravesar la válvula (la que suponemos parcialmente cerrada).
Para no extendernos, lo básico que debemos razonar es que la función de la bomba es otorgar al líquido energía para que se pueda trasladar, a medida que el líquido avanza va gastando esa energía y atravesar secciones más chicas o trayectos más intrincados hace que, en esas zonas, sea mayor la perdida de energía.
Al pasar por las válvulas (parcialmente cerradas), el resultado será menor energía disponible, que luego analizaremos como presión.
Visto para la bomba
Lo que sucede con el equipo debemos analizarlo con la curva de rendimiento en la mano.
Este gráfico nos delimita claramente un rango de caudal – presión bien definido. Cuando operamos el bypass la bomba debe quedar trabajando dentro de este rango, siendo siempre propicia la zona de mayor eficiencia.
Para la aplicación del bypass en bombas centrífugas hay que tener determinadas previsiones.
No en todos, pero si sucede en la gran mayoría de los casos, es que la bomba vence presiones muy disimiles cuando trabaja alimentando el circuito primario y cuando se utiliza el secundario. En el primario la bomba vence una presión de determinada magnitud – punto verde en Fig 2 – (para graficarnos tomemos un valor de 3 BAR).
Ahora cuando se abre el circuito secundario y se cierra el primario la bomba deja de vencer esa presión y pasa a vencer una presión mínima – punto rojo en Fig 2 – (digamos 0,5 BAR).
El circuito secundario es muy corto y directo. Lo que hace que las pérdidas sean mínimas. En esa situación la bomba opera a una presión muy inferior a la mínima aconsejada (fuera de curva) en bombas centrífugas. Las bombas requieren mayor potencia, que se traduce en un alto consumo.
Fig 2: Puntos de operación cuando la línea de bypass tiene mínimas pérdidas de carga.
La previsión o manera correcta es utilizando una segunda válvula en el circuito secundario, la cual debe quedar cerrada parcialmente como para que la bomba deba vencer una presión superior a su altura mínima.
Es decir, se usan dos válvulas la primera on-off abierta o cerrada totalmente y la segunda como ajuste del rendimiento de la bomba, también es ventajoso utilizar una placa orificio, que no es ni más ni menos que una pérdida de carga localizada en la tubería. (En la sección soft de nuestra web encontrarán un programa para dimensionar placas orificio).
Para controlar cómo está funcionando la bomba, es decir, cuál es el punto real de operación, debemos constatar la diferencia de presión entre lo que nos indica el manómetro ubicado a la salida y el de la entrada.
Esa será entonces la presión real a la que está operando el equipo y que debemos constatar en la curva de rendimiento.
Lo importante es cuando la bomba trabaja con un bypass es que, ya sea alimentando el circuito primario o secundario o ambos, su punto de operación (caudal – altura) esté dentro de la curva de la bomba, lo más cerca posible del punto de mayor eficiencia.
El uso del bypass puede ser una solución cuando la bomba queda operando muy cerca del punto de mayor presión (muy a la izquierda) – punto rojo en Fig 3– , cuando los requerimientos de la aplicación nos lo permiten podemos aplicar el bypass, dejando que a la aplicación vaya un caudal bajo, pero dejando que por el bypass circule un caudal mayor, dejando la bomba en un punto de operación más propicio – punto verde en Fig 3 -.
Fig 3: El bypass se puede aplicar para que la bomba trabaje en un punto más propicio dentro de su curva de rendimiento.
EFECTOS
Recursos o complicaciones
Hay efectos que suceden cuando el flujo del circuito secundario retorna al tanque de aspiración.
Uno de los efectos es la agitación, cuando en relación el caudal es alto para un tanque de poco volumen.
Esta agitación puede ser un valioso recurso, como por ejemplo cuando el fluido tiene sólidos en suspensión y se quiere evitar la decantación.
Otro efecto puede ser que por la naturaleza del fluido se produzca espuma, en otros casos se emulsione, o se produzcan burbujas de aire que ingresen en la aspiración de la bomba.
Cada una de estas consecuencias puede ser un recurso o una gran complicación.
Cuando el flujo es reencauzado en la línea de succión cerca de la entrada, el cuidado tiene que estar puesto en que ese flujo no genere turbulencias, ni eleve la temperatura del fluido.
BY PASS EN BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
Como mencionaba antes, el bypass es de gran utilidad ya sea para regulación de presión o para evitar que la alta presión que generan al no tener salida provoque la rotura de algún elemento.
Un detalle a destacar es que las bombas de desplazamiento positivo consumen mayor potencia en el punto de menor caudal y mayor presión, y viceversa, al contrario que las bombas centrífugas.
Es importante cuando queremos que la bomba arranque “liviana” y para la regulación del consumo del motor.
Fig 4: Curva de potencia requerida o absorbida por la bomba.
Autor: Sr. Hernán Levy
Publicado en Versión papel Edición Nº 70 Año 12 – Agosto / Septiembre 2015.
Registro de propiedad intelectual realizado y vigente.
La reproducción parcial o total está penada por ley Nº11.723.
MÁS INFORMACIÓN
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