Chapter 2: Transient Mixed Domain Method
2.3. Simulation Results
La determinación del NPSH requerido puede hacerse a partir de una prueba con circuito cerrado.
Una de las formas para la realización de esta prueba es en bancos específicos, donde la bomba alimenta al circuito cerrado, succionado de un reservorio hermético en cuyo interior la presión interna puede ser variada por una bomba de vacío a ella conectada. La Figura 3.3 muestra un esquema de la instalación.
13 Fig. 3.3 Esquema de la instalación en circuito cerrado para la realización de la prueba de cavitación.
La prueba se desarrolla reduciéndose el NPSH disponible gradualmente a partir de un valor donde no ocurre cavitación, manteniendo el caudal de la bomba constante.
La reducción del NPSH disponible ocurre por medio de la reducción de la presión interna en el reservorio de succión, es decir, reduciendo la presión absoluta en
la superficie del fluido a ser bombeado . La secuencia de eventos de allí derivados está representada en la Figura 3.3.1, y las diferentes fases recorridas están en la Tabla 2.
14 Fig. 3.3.1 Secuencia de eventos durante la prueba de cavitación.
En la Figura 3.3.1, los valores numéricos en las abscisas indican el inicio del evento y las magnitudes en las ordenadas, representadas por la letra Y, son: el índice de formación de burbujas, el nivel de ruido, el índice de erosión y el porcentaje de reducción de carga.
Tabla 2
SITUACIÓN DE LOS PUNTOS 1 A 6 REFERENTES A LA FIGURA 3.3
Cuando ocurre la formación de 1 Inicio de formación de burbujas burbujas en el flujo, a frecuencias
inaudibles para el ser humano.
Cuando las frecuencias de formación 2 Desarrollo de ruido e implosión de las burbujas entran en
la gama audible.
Inicio de la erosión de las superficies 3 Inicio de la erosión en contacto con las burbujas, en
función de la resistencia mecánica del material.
Si la presión de succión fue reducida
Inicio de la reducción de la carga
por debajo del valor de este punto, la
4 carga de la bomba comienza a caer.
de presión
Punto próximo a mayores índices de erosión y ruido.
Definición del NPSH requerido. Este 5 3% de caída en la carga de punto es más fácil de medir que el
presión del inicio de caída de presión de descarga.
6 Cavitación plena Ocurre una caída brusca de carga suministrada por la bomba.
A partir de la Figura 3..3 y de la Tabla 3.1, el parámetro NPSH requerido se define como el 3%, es decir, punto de
prueba en que ocurre la caída del 3% en la carga de presión (punto 5 de la Figura 3.3).
3.3.1 Criterios indirectos para la obtención del valor del NPSH
requerido
Existen también desarrollos de gráficos, ecuaciones teóricas y empíricas con la finalidad de
obtenerse el NPSH requerido o el valor de la altura de succión ℎ de una bomba en forma indirecta.
El método desarrollado utiliza formulaciones empíricas obtenidas de un gran número de pruebas para la determinación del índice adicional de Thoma , que expresa la razón entre el NPSH requerido y la carga de presión en la descarga, para un determinado caudal.
Esta formulación empírica está basada en datos de más de 600 bombas, fabricadas por los 12 mayores y más prestigiosos fabricantes de bombas en el mundo. Esta formulación permite estimar el valor del NPSH requerido en el punto de mejor eficiencia de una bomba dada en función de los valores de caudal y rotación nominal.
La Figura 3.3.2 presenta el grafico para bombas con rotación nominal de 3500 rpm. La referencia presenta también otro grafico para la rotación nominal de 1760 rpm.
15 Fig. 3.3.2 Grafico para estimar el NPSH requerido, a la rotación de 3500 rpm.
Los gráficos del Hydraulic Institute Standards, se utilizan para la determinación indirecta del NPSH requerido, es decir, se determina la altura mínima de succión bajo algunas características constructivas y algunos límites de temperatura. Los
gráficos se aplican a bombas comerciales, ya que las bombas con diseño especial pueden exceder los valores indicados.
Estos métodos son muy útiles cuando los datos prácticos no están disponibles en una situación dada, pero normalmente son de menor precisión del que los datos obtenidos de una prueba con una bomba real, o hasta igual con una bomba en escala reducida en el caso de imposibilidad de realización de la prueba con la bomba en tamaño real.
3.4 NPSH DE SEGURIDAD
El NPSH de seguridad evita que la bomba opere con su NPSH en el límite de 3% de caída de presión, donde ya está ocurriendo cavitación en el interior de la bomba con gran pérdida de material, punto 5 de la Figura 3.4.
Se sugiere el uso de un factor de seguridad sobre el NPSH requerido, mas no existe ninguna sugerencia para sus valores.
Solo existe en la literatura una cita en la que se debe usar un margen de seguridad adecuado sobre el NPSH. Este margen sugerido representa en verdad la misma función del NPSH de
seguridad, es decir, la operación de la bomba ocurre con un aumento adecuado del 3% ya que
este punto está próximo a los mayores índices de erosión por cavitación.
El NPSH de seguridad, debe estar con un margen de seguridad adecuado en relación al 3% para evitarse la erosión por cavitación. Para eso se proporciona una curva (Figura 3.5) para la selección del NPSH de seguridad en función del 3%.
= (3.2)
∗ 3%
16 Fig. 3.4 Coeficiente de seguridad SA en función del3%.
La curva de la Figura 3.4 posee un rango variable para la obtención de un NPSH de seguridad adecuado, principalmente en función de las condiciones de operación, temperatura y tipo de fluido bombeado, es decir, en caso que el fluido sea agua de mar, por ejemplo, se usan mayores valores de este rango, o si el fluido bombeado fuese un hidrocarburo, se pueden usar menores valores.