En muchas aplicaciones con requerimientos de caudal o presión variables surge esta pregunta: ¿utilizar una o varias bombas? Lo que puede derivar en una segunda pregunta: si son varias ¿cuántas? Aquí intentamos echar luz sobre el tema.
En equipos de presurización, sistemas de incendio, bombas de desagote pluviales o cloacales y hasta en sistemas de aire acondicionado, como en muchas otras aplicaciones, en el dimensionamiento definimos que rendimiento necesitamos, pero no estamos del todo seguros si : ¿conviene utilizar una o varias bombas? Lo que puede derivar en una segunda pregunta: si son varias ¿Cuántas? Hay varios criterios en que debemos basar la respuesta a esta pregunta: eficiencia, practicidad y seguridad.
EFICIENCIA Y SOLUCIÓN
Una bomba puede solucionar, es decir cumplir con su función. Pero eso no implica que sea eficiente, que lo haga de la mejor manera. Hay diferentes calidades de soluciones. Dependerá de cual sea nuestro criterio de selección y las circunstancias. Apuntamos aquí no sólo a resolver, sino a encontrar la mejor manera de hacerlo. Una bomba deja de ser eficiente cuando requiere mucha energía para cumplir un determinado punto de operación (Q-h: caudal-altura), esta relación está cuantificada por un porcentaje. Mayor es el porcentaje mayor eficiencia, pero cuando menor es el porcentaje más deficiente será la función. Eso sucede habitualmente en los extremos de la curva de rendimiento. Si una misma bomba debe ser la encargada de alimentar la instalación cuando los requerimientos de caudal (o de presión) son extremos, muy altos o muy bajos, la eficiencia en esos puntos será baja.
Por ejemplo una bomba puede entregar caudales de hasta 150 m3/h, podría abastecernos una instalación que requiere en algunos momentos caudales bajos de por ejemplo 10 m3/h , o caudales medios 80 m3/h y hasta caudales altos de 130 m3/h. Es posible? Si!. Soluciona? Si! Es eficiente? depende.
Cuando la bomba trabaje en los extremos de la curva, caudales muy altos o muy bajos de manera eventual, no sería un problema ya que su incidencia es baja, es poco eficiente pero por poco tiempo, las consecuencias de esto serían mínimas y a veces inocuas. Pero cuando opera en mayor medida en los extremos de la curva, será el momento de evaluar si debemos utilizar más de una bomba, es decir varias pequeñas en vez de una grande.
En la figura 1 trato de que esto sea más entendible.
ESCALONES
Entonces aquí llegamos a la primera definición, es conveniente utilizar varios equipos en instalaciones de consumo variable, de manera de ir utilizando más equipos, escalonadamente, acorde al requerimiento.
Es decir utilizar varias bombas en vez de una sola, de manera de ir creciendo en número de bombas acorde a lo que crezca el consumo de la aplicación (duchas, hidrantes, aspersores, mm de agua caída, utilización de sanitarios, etc.)
JUNTOS PODEMOS
Las ventajas de tener más de una bomba son varias, la primera que surge del análisis que precede, más de una bomba implicará crecer de modo escalonado y tiene por consecuencia utilizar lo que realmente necesitamos, evitando utilizar una bomba de gran tamaño consumiendo muchos recursos innecesariamente. Digo recursos en plural, no sólo energía. Éste será el recurso que seguramente tendrá mayor incidencia en los gastos, pero no será el único ya que el mantenimiento y demanda de repuestos también serán mayores.
CUÁNTOS
Entonces llega el momento, sabemos que debemos utilizar más de una bomba, pero… ¿cuántas?
Para definir correctamente debemos haber relevado los datos de la aplicación y analizado en profundidad el modo de uso. Para hacerlo sencillo, ya que es un tema que tiene una profundidad que trataremos en próximas ediciones, lo que debemos hacer al enfrentar una aplicación que tiene consumo variable, ya sea consumo de agua en viviendas, desagote pluvialcloacal, aplicaciones industriales, etc.; es conocer bien cuáles serán los consumos y de qué manera se irá incrementando y decreciendo el consumo a lo largo del ciclo de uso (día, lote, jornada, etc.) de manera de tener claramente definido los momentos de máxima, media y mínima exigencia. Esto se traducirá en un esquema de cargas, el cual nos define cantidad y período en que se requiere, cuanto se consumirá y por cuanto tiempo.
Fig 1. La zona recomendable en que debe operar una bomba es entre el 70% y el 120% del caudal correspondiente al punto de mayor eficiencia (BEP) por ejemplo. En este ejemplo la mejor eficiencia se cumple cuando el equipo entrega 80 m3/h. Por lo que la zona recomendable será de 56 a 96 m3/h. Es un valor que sirve para cuantificarlo. La regla general simple podría ser “el equipo debe operar en el tercio central de su curva”.
Según se sucedan las variaciones podremos ver que básicamente hay dos modos que se desatacan, escalones graduales o escalones bien diferenciados. Esto significa que si los cambios son graduales lo ideal será utilizar bombas más chicas y en mayor cantidad. Si son escalones más abruptos serán menos bombas de mayor tamaño.
QUE BOMBAS UTILIZAR
Habiendo analizado como serán los diferentes escalones, veremos de qué manera crece el caudal requerido, nos centramos en caudal ya que es el parámetro en que varían las aplicaciones descriptas. Para ello debemos disponer las bombas para que operen en paralelo, esquema de conexión que permite a las bombas trabajar de manera individual o en conjunto aspirando e impulsando directamente al sistema, sin pasar a través de las otras.
Podría ser también que se requiera ir aumentar la presión en ese caso utilizaremos bombas en serie.
Fig2.1 ESQUEMA DE CARGA Cambios abruptos .
En este esquema se observan que los cambios se dan en escalones bien marcados subiendo los requerimientos en 50 m3/h cada escalón.
Recomendamos la lectura de dos notas publicadas: “CURVAS 4ª PARTE- Curvas de rendimiento de bombas en paralelo y serie” M3h Nº 54 y “BOMBAS EN PARALELO, Curva del sistema” correspondiente a la edición M3h Nº33.
Fig3 Esquema de conexión de bombas en paralelo.
Lo que debemos saber es que utilizar bombas en paralelo incrementará el caudal, pero no necesariamente de manera proporcional, esto dependerá del dimensionamiento del sistema, es decir las pérdidas de carga que nos genera pasar mayor caudal, si las cañerías son holgadas como para encausarlo. Lo importante es que los puntos de operación en cada uno de los escalones queden ubicados dentro de la zona de operación recomendada. Básicamente en el tercio central de la curva de rendimiento. Valor que podemos definir claramente por la presión.
Fig2.2 ESQUEMA DE CARGA Cambios graduales. En cambio en esta situación los cambios son graduales observando más escalones, que se traducirá en más cantidad de bombas.
ATENCION: siempre debemos recordar que utilizando bombas en paralelo el caudal no crecerá necesariamente proporcional a la cantidad de bombas.
DETALLES IMPORTANTES
Respaldo (Backup)- Otra de las ventajas de utilizar varias bombas es tener más posibilidades de que el conjunto esté siempre operativo, allí incluimos el criterio de seguridad. Más allá de que las bombas abastezcan de agua – fluido necesario para la vida en toda actividad- hay situaciones más críticas, por ejemplo en un hospital, sistema de incendio, etc. Por ende mayores previsiones, que se traducirán en una o más bombas de respaldo que aseguren la operatividad.
Lógica – Al tener varias bombas disponibles es importante que no siempre funcionen las mismas, secuencia de funcionamiento B1 – B2 – B3, B1 – B2 – B3. Sino que vayan alternando los arranques B3 – B1 – B2 ; B2 – B3 – B1 ; etc. De manera que todas tengan un desgaste parejo y sobre todo que ninguna quede mucho tiempo sin funcionar evitando: sedimentación, formación de sarro, engrane.
Fig 5 . CURVA DE RENDIMIENTO GRUPO DE BOMBAS ANTI-INCENDIO: La curva celeste corresponde a la bomba Jockey, la amarilla a una de las bombas principales y la verde a las dos bombas principales y jockey funcionando simultáneamente. Las líneas definen las pérdidas de carga del sistema al abrirse solo una pequeña boa de consumo (Ca) , cuando se abre un hidrante (H1) y cuando están abiertos tres hidrantes (H1+H2+H3). Las flechas nos indican el punto de operación en cada paso.
Colector de Aquiles – Utilizar varias bombas implica la aplicación de un colector, cañería que unifica, el tramo de succión y el tramo de impulsión. Sobre este elemento es vital enfocar en el dimensionamiento, básicamente se debe respetar que su sección implique una velocidad de circulación no mayor a 2 m/seg en la aspiración y no mayor a 3 m/seg en la impulsión, este valor será en relación de la sección con el caudal máximo del conjunto de bombas incluidas las de backup y si en un futuro fuera ampliable es decir que se agregarían más equipos, se debe tomar el valor del caudal total a futuro para dimensionar la sección. Esto evitará muchos inconvenientes.
Velocidad variable – Todo lo que detallamos en la nota es válido utilizando electrobombas de velocidad fija o de velocidad variable. Esta última es una herramienta muy útil, que nos servirá no sólo para suavizar cada uno de los escalones (arranques y paradas) sino que significará un gran aliado en cuanto al consumo de energía y desgaste de los equipos y sistemas.
Fig 4 . Bombas en paralelo curva bombas y sistema simple
Autor: Sr. Hernán Levy
Publicado en Versión papel Edición Nº 74 Año 13 – Abril / Mayo 2016.
Registro de propiedad intelectual realizado y vigente.
La reproducción parcial o total está penada por ley Nº11.723.
MÁS INFORMACIÓN
Para profundizar sobre muchos de estos temas expuestos pueden consultar ediciones anteriores de M3h disponibles en nuestra web.
Seguramente esta nota ha aclarado muchas cosas y haya generado nuevas dudas, para ello recuerden que está disponible nuestro CONSULTORIO TÉCNICO gratuito de la revista, ya sea ingresando en nuestra web (www.guiadebombas.com) en la sección contacto y desde el formulario hacernos llegar su consulta o directamente enviando un correo electrónico a consultorio@guiadebombas.com.
CAPACITACIONES M3h
Este como tantos otros temas técnicos son desarrollados en las capacitaciones que brinda M3h, manteniendo un lenguaje claro y sencillo, de manera de que todos puedan incorporar los conceptos y los vean aplicados a su propio trabajo y responsabilidades.
Consulte por grupos cerrados (In Company) capacitacion@guiadebombas.com o al (+54 11 – 4776-0940).
Puede descargar esta nota desde aquí
AR