Para entender lo que pasa en el tramo más importante del sistema de bombeo.
SUCCIÓN ¿POR QUÉ EL PUNTO MÁS DÉBIL?
En un sistema de bombeo hay errores o modificaciones que pueden tener distintos efectos.
Consecuencias que pueden variar su gravedad según en qué parte del sistema sucedan. Hablamos de efectos probables ya que hay muchos factores que influyen en los resultados y no siempre tienen la misma gravedad, pero lo que quiero destacar es que variaciones, aunque sean mínimas, en el trayecto de succión (a comparación del de impulsión) pueden hacer la diferencia entre que el equipo funcione o no funcione, e inclusive que sufra daños que puedan dejarlo inutilizable.
El tramo de succión de un equipo de bombeo, sin importar su tipo (rotodinámicas –centrifugas– o de desplazamiento positivo –pistón, engranaje, diafragma, tornillo, etc.) ni la función que cumplan (dosificación, transvase, presurización, etc.) es la parte más sensible y donde se producen el mayor porcentaje de fallas, muchas de veces ocasionadas por errores de diseño, dimensionado o instalación.
Por ello es que esta serie de notas técnicas tiene por objetivo analizar cada detalle para evitar los problemas que pueden surgir en la parte más sensible de un sistema de bombeo. En esta tercera entrega nos centramos en ANPA disponible.
¿QUE ES ANPA?
ANPA es una sigla que significa Altura Neta Positiva en la Aspiración o también conocida como NPSH (del inglés Net Positive Suction Head).
En los sistemas de bombeo cuando hablamos de ANPA no estamos hablando de un solo valor sino de dos, y exactamente lo que nos interesa es la relación entre estos dos valores: el ANPA requerido (concepto que desarrollamos en la edición anterior) y el ANPA disponible. Cómo la lógica lo indica debemos disponer más que lo requerido, es decir el valor de ANPA R debe ser menor que el ANPA D.
ANPA REQUERIDA VS ANPA DISPONIBLE
Requerida
El ANPA Requerida (ANPA R o NPSH R) es la presión con que debe ingresar el fluido bombeado al impulsor para que la bomba funcione correctamente. La boca del impulsor es el punto donde se produce la mayor depresión de todo el sistema de bombeo, esta presión a la que queda expuesto el fluido no debe ser inferior que la presión vapor del mismo, si esto sucediera el fluido pasaría momentáneamente de estado líquido a gaseoso (cavitación).
El valor de ANPA R está indicado en la curva característica del equipo de bombeo (como ANPA o NPSH), no es un valor que podamos calcular fácilmente, por lo que en caso de no contar con esta información estaremos trabajando a tientas.
Disponible
El valor de ANPA Requerida nos indica cual es la presión mínima con que debe llegar el fluido, es un límite claro que no debemos traspasar, el ANPA Disponible (ANPA D o NPSH A) nos indica exactamente con qué presión llegamos a ese punto crítico.
En nuestro ejemplo movilizamos 150 m3/h y es necesario 3 mca de ANPA Requerido. Pero este mismo equipo podemos instalarlo en infinidad de situaciones: aspirando sobre nivel o bajo nivel; a pocos o muchos metros; con cañería de distintos diámetros y materiales; con distintos fluidos que pueden estar a distintas temperaturas; etc. Todos estos valores afectarán directamente a la presión con que llegue el fluido al punto crítico (boca del impulsor) sabemos que necesitamos no descender de 3 mca, pero exactamente: ¿con qué presión ingresa el fluido al impulsor?
Para conocer cuál será esta presión es que podemos y debemos calcular el ANPA Disponible, para ello utilizamos la siguiente fórmula:
Donde:
hbar = es el valor de presión a la que está expuesto el fluido, si la bomba absorbe de un tanque abierto estará expuesto a la presión atmosférica (Pasaje de hPa o mBAR a mca multiplicar por 0,01022); si lo hace de un tanque estanco o un circuito cerrado estanco, corresponde la presión estática a la que se ha presurizado ese sistema.
hsuc = altura geométrica de aspiración, es decir sólo la diferencia de altura entre el centro de la boca de entrada de la bomba y el nivel del líquido, tomaremos siempre la cota más desfavorable (nivel mínimo de los tanques).
Si el líquido llega por gravedad a la bomba esta altura (mca) se sumará (positivo), si la bomba está sobre el tanque se restará (negativo).
Nota: el signo es inverso que cuando calculamos altura manométrica, lo que estamos evaluando aquí es con qué presión llega el fluido a la boca de aspiración.
hpc = pérdida de carga por rozamiento del trayecto de succión.
Es muy importante conocer además de obviamente el Ø, el material y el estado de la tubería de succión. No provoca la misma pérdida una tubería de PVC que una de acero galvanizado, ni tampoco será el mismo valor para cañería de galvanizado nueva que con años de uso.
Pv = Presión Vapor, es la presión a la que debe estar expuesto el fluido bombeado para que se mantenga en equilibrio y no cambie su estado (líquido a gaseoso). Ver Tabla 1. Este valor está directamente relacionado a la altitud y a la temperatura.
hfseg = 0.50 m Factor de seguridad. Con el uso de este factor quedan previstas pequeñas variaciones como: diferencias con los niveles del tanque; variaciones en la temperatura del fluido; pérdida de carga por rozamiento que se acrecienta al envejecer la tubería o filtros que se obturan; etc.
IMPORTANTE: Los valores deben estar expresados en la misma unidad, es conveniente que sea en mca (metros de columna de agua) ya que es la unidad que habitualmente se expresan los valores de ANPA R (NPSH R) en la curva de rendimiento de los equipos de bombeo.
RESULTADO
De esta manera nosotros obtenemos el valor de ANPA Disponible, el cual es único para cada sistema, y siempre es a referencia de un caudal, por ello que para evaluar los valores de ANPA, debemos tener en claro cuál será el valor (o rango) de caudal en que trabaja el equipo. Son importantes por su incidencia en el caudal las variaciones de velocidad y presión de trabajo.
Nos es útil para analizar el trabajo de una bomba en un sistema existente; como también debemos tenerlo en cuenta al momento de seleccionar un nuevo equipo.
Tan importante como determinar el caudal y la presión que necesitaremos, es conocer cuál es el ANPA Disponible.
LO IMPORTANTE ES COMPARAR PRÓXIMA EDICIÓN
Como aclaraba en un principio, hablar de ANPA no significa hablar de un solo concepto sino de dos, lo que requerimos y lo que disponemos, de esta relación dependerá el correcto funcionamiento del equipo de bombeo. En la próxima entrega desarrollaremos como ejemplo un cálculo concreto de ANPA Disponible, la lectura de la curva característica de un equipo y cómo se comportará este ante distintos valores de ANPA.
Autor: Sr. Hernán Levy
Publicado en Versión papel Edición Nº 36 Año 7 – Diciembre 2009 / Enero 2010.
Registro de propiedad intelectual realizado y vigente.
La reproducción parcial o total está penada por ley Nº11.723.
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*TABLA 1: Presión Vapor
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*Si el equipo se encuentra trabajando a una altitud de 1000 m y el fluido posee una temperatura de 60ºC se debe tomar un valor de Pv = 3,26 (1,22 + 2,04)
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