Cuando se trata de bombas, uno de los términos más incomprendidos es el del cabezal de la bomba. En varias entrevistas profesionales, este es siempre un tema que se plantea a menudo.
La energía mecánica acumulada a lo largo de una línea de corriente es siempre constante, de acuerdo con el teorema de Bernoulli. El número de la carga de presión, la carga cinética y la carga potencial es la energía mecánica total.
Para que un fluido se mueva, la energía mecánica total en el punto 1 debe ser mayor que la energía mecánica total en el punto 2.
La altura a la que una bomba puede enviar fluido (solo líquido) en dirección vertical frente a la gravedad se denomina altura de la bomba. La altura y todo lo demás se calcula por la eficiencia de la bomba. Si una bomba puede generar más presión, puede enviar el fluido a una mayor altura.
Considere el siguiente diagrama, que muestra una bomba conectada a un sumidero y un tubo vertical en la descarga. En pocas palabras, el cabezal de una bomba es la altura más alta que puede alcanzar mientras bombea contra la gravedad.
La preocupación ahora es si las condiciones de succión afectan a la cabeza.
Sí, esa es la respuesta. El valor de la altura se reduce a medida que se reduce el nivel de succión. Lo contrario también es cierto: a medida que aumenta el nivel de succión, el valor de la carga aumenta.
En todos los casos, la altura total (diferencia entre la altura de descarga y la de aspiración) permanece inalterada.
La altura de la cabeza se mide asumiendo que la altura del ojo del impulsor es cero.
El motor de la bomba esencialmente transforma la energía eléctrica en energía mecánica, que luego es utilizada por la bomba para hacer girar el impulsor montado en el eje del motor, que luego transfiere la energía mecánica al fluido de interés. Gracias a la estructura geométrica de la bomba conocida como voluta, el fluido ahora tiene energía cinética que se está transformando en energía de presión.
Como sabemos, la presión es igual a la densidad del fluido multiplicada por la aceleración debida a la gravedad multiplicada por la altura.
Como consecuencia, la presión es proporcional a la altura.
Cambiamos la energía potencial del fluido subiendo o bajando el nivel de succión del fluido. La energía potencial de una columna de agua de diez pies es mayor que la energía potencial de una columna de agua de cinco pies. Y esta cabeza potencial ayuda al impulsor a impartir más energía mecánica, lo que resulta en más altura.
Como resultado, aumentar la cantidad de líquido en el tanque de succión dará como resultado una altura más alta, mientras que reducir el nivel dará como resultado una altura más baja.
Otra característica del cabezal es que no se ve afectado por la forma del fluido que se bombea (suponiendo que la viscosidad sea relativamente baja y similar a la del agua). La altura alcanzada sería la misma si está bombeando agua o una solución cáustica pesada. La solución más pesada, por otro lado, tendría una mayor presión en la descarga de la bomba.
A la hora de elegir una bomba, hay que tener en cuenta dos cosas:
- La cabeza general
- ¿Cuál es el caudal que necesita?
Cabezal apagado:
Se conoce como la altura máxima de la bomba cuando la descarga se mantiene en cero.
La altura de cierre se puede determinar mediante la siguiente fórmula:
Como todos sabemos, cuando el fluido fluye hacia una tubería, la presión llega al sistema, impidiendo que el fluido alcance su caudal óptimo.
La cantidad de altura total que puede alcanzar la bomba se reduce como resultado de la fricción. De hecho, a medida que aumenta el flujo, también lo hace la fricción y la carga total disminuye. La cantidad de carga perdida como resultado de la fricción se conoce como «carga de fricción» o «pérdida por fricción».
La altura total de un sistema de funcionamiento es la diferencia entre los cabezales de descarga y succión más el cabezal de fricción, que es más pequeño que el cabezal de cierre.
Es importante entender que la pérdida por fricción es proporcional a la longitud y diámetro de la tubería en la que fluye el fluido. Si la pérdida es significativa, se puede calcular utilizando la ecuación de Darcy Weisbatch.
