Bombas centrífugas en parelelo

En las plantas de producción (y en general donde se utilicen sistemas de bombeo) no es extraño encontrar que debido a un incremento en la capacidad de producción (o simplemente incremento en la demanda) se requiere contar con una mayor capacidad de bombeo aprovechando en lo posible la disponibilidad de bombas retiradas de otras unidades productivas con el fin de no incurrir en costos innecesarios.

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Trataremos de mostrar aquí, de una manera sencilla, las implicaciones que tiene el utilizar una configuración de dos bombas centrifugas funcionando en paralelo, cuando el caudal de una sola resulta insuficiente para satisfacer las necesidades actuales de suministro de líquido.

Por simplicidad haremos las siguientes suposiciones

• El líquido a bombear es agua limpia a 20°C, con viscosidad de 1 cp y densidad de 1000 Kg / m3 ( ó 1 g / cm3) .
• Las bombas tienen las mismas características hidráulicas y sus curvas características son iguales y conocidas.
• El sistema de bombeo. además de las bombas centrífugas se compone de un tanque desde el cual se bombea agua hasta otro recipiente abierto a la atmósfera y ubicado a una altura estática de 50 metros por encima del punto de ingreso del agua a la bomba (ojo de succión), hay un tramo horizontal de tubería de 10 metros y la tubería es de acero al carbón de 3” de diámetro.
• Como accesorios se tiene una válvula de pie, un cheque hidro, dos (2) válvulas de compuerta y dos codos todos en diámetro de 3”.

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Utilizaremos la curva característica de nuestra bomba centrífuga IACOL modelo PST 40-250 / 110 de 15 HP, para ilustrar el procedimiento de determinación del punto de operación y comprobar si el caudal total (Qt) es efectivamente igual a la suma de los caudales individuales Q1 y Q2 cuando se opera en un sistema como el descrito anteriormente utilizando dos bombas en paralelo, de modo que:

1. De la curva característica de nuestro modelo PST 40-250/110 tomamos al azar varios valores de H (mca), de modo que se abarque la mayor parte de la curva Q (gpm) vs. H (mca), proyectándolos horizontalmente hasta tocar la curva determinamos el valor correspondiente del caudal Q.
2. Con estas parejas de puntos Q,H  construimos la curva bomba IACOL PST 40-250/110 (ver gráfica 1).
3. A continuación, generamos una segunda curva utilizando los valores de H (mca) seleccionados previamente, graficándolos contra la suma de los caudales que se tendrían al operar las dos bombas en paralelo sobre el mismo valor de H (mca) (o lo que es mismo multiplicando por 2 el caudal leído inicialmente); la curva obtenida la podemos ver en la gráfica 1 ( Curva con dos bombas IACOL PST 40-250/110)
4. Luego procedemos a construir la gráfica del sistema correspondiente a la operación con una sola bomba, para ello calculamos las perdidas por fricción generadas por cada uno de los caudales siendo impulsado a través del sistema de tubería y accesorios descritos inicialmente (Curva sistema con una bomba tubería en 3”).
5. El punto de operación estará dado por la intersección de las dos curvas ( de la bomba y del sistema ),   de la lectura de la gráfica tenemos que el punto de operación se encuentra en Q: 191 GPM – H: 62.4 mca
6. Sin introducir ningún cambio en la configuración de la instalación (tubería, accesorios, alturas etc), procedemos ahora a calcular las perdidas por fricción generadas cuando ambas bombas, de similares características, operan en paralelo.  Se generan así una serie de puntos (Q1+Q2); H que determinan la curva de sistema con dos bombas tubería en 3”.
7. El punto de operación (intersección de la curvas de las bombas y del sistema) en esta nueva condición se localiza en Q: 250 GPM – H: 71 mca.
8. Como puede apreciarse, el nuevo punto de operación dista mucho de ser equivalente a la suma de los caudales individuales de cada bomba, debido esencialmente a las mayores pérdidas por fricción generadas al incrementar el caudal que circula por la tubería.
9. Ahora bien, si introducimos un cambio en el sistema, pero, modificando el diámetro de la tubería de 3” a 4” podemos realizar el mismo ejercicio calculando las perdidas por fricción generadas cuando se bombea una cantidad de agua igual a la suma de ambos caudales, esto nos permite construir la curva del sistema con dos bombas tubería en 4” cuyo punto de operación definido como hemos visto daría Q: 370  H: 62.4 mca
10. De la curva característica de nuestro modelo PST 40-250/110 tomamos al azar varios valores de H (mca), de modo que se abarque la mayor parte de la curva Q (gpm) vs. H (mca), proyectándolos horizontalmente hasta tocar la curva determinamos el valor correspondiente del caudal Q.

CONCLUSIÓN:  Con este sencillo ejercicio podemos apreciar que el caudal agregado entregado por dos bombas centrifugas operando en Paralelo, aun ampliando el diámetro de la tubería, es ligeramente menor que la suma de los caudales individuales de cada bomba, comportamiento que podemos hacer extensivo a configuraciones similares a la estudiada.

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