Cómo lograr un efectivo control de flujo de bombas centrífugas

Para lograr un control de flujo de bombas centrífugas efectivo se debe contar con un diseño apropiado del sistema, es decir, todo dependerá del tamaño y la distribución, propiedades del fluido, la forma de la curva de potencia de la bomba, la carga del sistema y la sensibilidad del mismo con respecto a los cambios en el caudal.

Las bombas centrífugas a menudo funcionan en una amplia gama de condiciones, como, por ejemplo, las bombas de alimentación de calderas, las cuales tienen que adaptar el flujo de agua a la demanda cambiante de vapor para la generación de energía. También, muchos sistemas de enfriamiento experimentan cargas variables causadas por cambios en las condiciones ambientales, la ocupación y las demandas de producción. 

Es por ello, que los responsables de plantas, por lo general, tienen especial preocupación en optimizar el funcionamiento y rendimiento de los sistemas de bombeo evitando cambios bruscos en los arranques de motores, ya que el principal objetivo es obtener un buen flujo sin perder de vista el coste operacional del consumo energético.

Actualmente, existen cinco métodos para lograr un efectivo control de flujo de bombas centrífugas:

1. Líneas de derivación. Con este método se crea una caída de presión a través de una válvula de aceleración, la cual ahoga el flujo de fluido para que menos líquido se pueda mover.
   Las líneas de derivación permiten que el fluido fluya alrededor de un componente del sistema y son capaces de brindar un control de flujo de bombas centrífugas preciso. Asimismo, evitan el peligro de “dejar la cabeza” en una bomba. El punto muerto es la condición en la que el flujo de una bomba se ahoga completamente mediante válvulas cerradas aguas abajo.Un gran inconveniente de las válvulas de derivación es su impacto perjudicial en el control de flujo, debido a que la energía utilizada para bombear el fluido derivado se desperdicia. Sin embargo, es posible que haya un ahorro de energía en sistemas de bombeo con el uso de variadores de velocidad o válvulas de derivación.
2. Válvulas de control mariposa. Generalmente, este método de control es más eficiente que las válvulas de derivación, ya que a medida que se cierran las válvulas de control, la presión corriente arriba se mantiene y puede ayudar a empujar el fluido a través de las ramas paralelas del sistema. 
   Las válvulas del acelerador proporcionan control de flujo de dos maneras: 
   • Aumentando la contrapresión corriente arriba, lo que reduce el flujo de la bomba.
   • Disipando directamente la energía del fluido. Al aumentar la contrapresión en una bomba, las válvulas de aceleración hacen que un sistema de bombeo sea menos eficiente. 

   Pero, en los sistemas de baja carga estática, la operación de velocidad variable permite que la bomba funcione cerca de su punto de mayor eficiencia (BEP) para una cabeza o flujo dado, lo que permite que haya un efectivo control de flujo de bombas centrífugas. 

3. Múltiples configuraciones de bomba. Esta metodología consiste típicamente en colocar diferentes configuraciones en paralelo: Una configuración de bomba grande (utilizada en períodos de alta demanda) / bomba pequeña (funciona en condiciones normales) o una serie de bombas idénticas colocadas en línea.  
   Esta configuración funciona de manera más eficiente que un sistema que depende de la bomba grande para manejar cargas muy por debajo de su capacidad óptima, debido a que la bomba pequeña está dimensionada para el funcionamiento normal del sistema.Dentro de las ventajas que presentan este método de control de flujo de bombas centrífugas es que las configuraciones en paralelo son muy adecuadas para sistemas con cabezal estático alto, además de la redundancia porque si se da el caso en que una bomba falle o sea desconectada para su mantenimiento las otras bombas apoyan el funcionamiento del mismo.Cuando se usan bombas paralelas idénticas, las curvas de la bomba deben permanecer emparejadas; por lo tanto, las horas de operación deben ser iguales para cada bomba y el reacondicionamiento hacerse al mismo tiempo en todas ellas.

   Por otro lado, es importante seleccionar las bombas con tamaños adecuados para que puedan operar más cerca de su punto de mayor eficiencia, porque si tienen tamaños diferentes, las más grandes tenderían a dominar las más pequeñas y podrían hacer que sean ineficientes.

4. Ajuste del impulsor en la bomba. El recorte del impulsor es una alternativa para el control de flujo de bombas centrífugas porque reduce la velocidad de la punta del impulsor, lo que a su vez reduce directamente la cantidad de energía impartida al fluido del sistema y disminuye tanto el flujo como la presión generada por la bomba.
   Dado que el cabezal generado por una bomba es una función de su velocidad de punta, el recorte del impulsor desplaza toda la curva de rendimiento de la bomba hacia abajo y hacia la izquierda. El recorte del impulsor puede ser una corrección útil para las bombas que, a través de prácticas de diseño demasiado conservadoras o cambios en las cargas del sistema, son demasiado grandes para su aplicación.
5. Ajustes de velocidad de la bomba con el uso de un variador de frecuencia. Este método de control permite realizar ajustes de velocidad de la bomba en un rango continuo, evitando la necesidad de saltar de una velocidad a otra. Los variadores de frecuencia controlan las velocidades de la bomba utilizando varios tipos de sistemas mecánicos, hidrodinámicos y eléctricos.
   Los ajustes de velocidad de la bomba son los medios más eficientes en el control de flujo de bombas, por lo tanto, reducir la velocidad de la bomba significa que se imparte menos energía al fluido y que se necesita menos energía para ser estrangulada o pasada. Los variadores de velocidad incluyen correas y poleas ajustables, mientras que los sistemas hidráulicos incluyen acoplamientos de fluidos, acoplamientos de engranajes y engranajes planetarios superpuestos con control hidrodinámico (HSPG).Y los variadores de velocidad eléctricos incluyen embragues de corrientes parásitas, controladores de motores con rotor de bobina y VFD. Es por eso que estos equipos ajustan la frecuencia eléctrica de la potencia suministrada a un motor para cambiar la velocidad de rotación del motor.

Para conocer las estrategias para aumentar la eficiencia energética de las bombas centrífugas y un poco más sobre el mejor método de control de flujo de bombas centrífugas, suscríbete al Newsletter de Tecnología para la Industria, un boletín que te permitirá conocer las nuevas soluciones disponibles en el mercado para optimizar las operaciones de su planta.