Lo que necesita saber sobre NPSH

Jun 18, 2023

El margen de presión sobre la presión de vapor, en la boquilla de succión de la bomba, es la cabeza de succión positiva neta (NPSH). NPSH es la diferencia entre la presión de succión (estancamiento) y la presión de vapor. En forma de ecuación:

Dado que la presión de vapor siempre se expresa en escala absoluta, la presión de succión también debe expresarse en términos absolutos. En las unidades habituales de EE. UU., ambas presiones deben expresarse en libras por pulgada cuadrada absoluta (psia). La presión manométrica se convierte en presión absoluta añadiendo la presión atmosférica.

La ecuación anterior proporciona una respuesta en unidades de presión (psi). Esto se puede convertir a unidades de cabeza (pies) mediante la siguiente ecuación:

NPSH es un tema de extrema importancia en todos los sistemas de bombeo. Se ha estimado que el 80 por ciento de todos los problemas de las bombas se deben a condiciones de succión inadecuadas y la mayoría de los problemas de succión están relacionados con NPSH. (O el sistema no proporciona tanto como se esperaba o la bomba requiere más de lo previsto). Por lo tanto, es probable que la mayoría de los problemas de la bomba sean problemas de NPSH.

Para las bombas centrífugas, los valores de NPSH se expresan en unidades de energía específica (altura de columna equivalente), como pies o metros. Para las bombas de desplazamiento (rotativas y alternativas), los valores de NPSH normalmente se expresan en unidades de presión, como libras por pulgada cuadrada (psi), kilopascales o bares.

Los valores de NPSH no son presiones manométricas ni presiones absolutas. La "g" en psig significa que la presión se mide por encima de la presión atmosférica. La "a" en psia significa que la presión se mide por encima del cero absoluto, un vacío perfecto. NPSH es una medida de presión por encima de la presión de vapor, por lo que las unidades de NPSH (en los EE. UU.) son solo psi o pies.

NPSHa significa NPSH disponible del sistema. Se puede calcular midiendo la presión de succión en la boquilla de succión de la bomba, corrigiendo al dato, sumando la presión atmosférica, sumando la cabeza de velocidad y restando la presión de vapor. En forma de ecuación:

Si lo desea, todas las unidades se pueden convertir a cabeza (pies) antes de introducirlas en la ecuación.

Si el sistema no ha sido construido, es necesario calcular el NPSHa comenzando con la presión en el tanque de succión. Sume la presión atmosférica, sume (o reste) el nivel de líquido por encima (por debajo) del dato, reste todas las pérdidas del tanque a la bomba y reste la presión de vapor.

Las letras NPSHr representan el NPSH requerido por la bomba. Esta característica debe determinarse mediante ensayo.

Para el correcto funcionamiento de la bomba, es necesario que NPSHa > NPSHr. El sistema debe proporcionar más NPSH de lo que requiere la bomba.

Una complicación potencial cuando el NPSHr supera al NPSHa es la cavitación. Si en algún momento la presión estática de un líquido cae por debajo de la presión de vapor, una parte del líquido hervirá y se convertirá en gas. Esta formación de burbujas de gas se denomina cavitación. (Se forman cavidades en el líquido.) Tal formación de gas en una tubería de succión o dentro de una bomba puede causar una reducción en la capacidad y/o cabeza de la bomba. También puede causar daños a la bomba. A medida que el líquido fluye hacia cualquier bomba, hay una reducción en la presión. En una bomba centrífuga, el líquido acelera hacia el ojo del impulsor, provocando una reducción de la presión. Luego, las paletas del impulsor cortan el líquido, creando zonas de menor presión.

Si no se proporciona un margen de presión suficiente, sobre la presión de vapor, en la entrada de la bomba, parte del líquido parpadeará en el borde delantero de cada paleta.

Con las bombas de desplazamiento, la situación es similar. Debido a que la presión cae a medida que el bombeo se mueve hacia la cámara de bombeo, la presión de succión debe exceder la presión de vapor por algún margen para evitar la cavitación.

Aunque el líquido esté cavitando, normalmente decimos que la bomba está cavitando. Los posibles efectos de la cavitación de la bomba incluyen ruido, pérdida de carga y/o capacidad y daños en el equipo. No es la formación de burbujas lo que causa daño. Las piezas de la bomba se dañan cuando las burbujas colapsan o "implosionan". Cuando las burbujas colapsan sobre una superficie dura, crean una alta presión.

Si una bomba centrífuga suena como si estuviera bombeando grava, si el sistema puede tolerarlo y si no hay otra solución disponible, inyecte aproximadamente ½ por ciento (en volumen) de aire (u otro gas) justo aguas arriba (en la entrada) de la bomba. bomba. Experimente para ver qué tan poco aire es necesario para obtener un funcionamiento silencioso. (¡No intente esto con una bomba alternativa!)

La velocidad específica de succión, como la velocidad específica, no es una velocidad en absoluto. Es un número de índice, o "vara de medir". Se basa en el NPSHr de una bomba centrífuga, normalmente el NPSHr de caída de carga del 3 por ciento y normalmente en su punto de máxima eficiencia (BEP). La ecuación para la velocidad específica de succión es la misma que la velocidad específica, excepto que NPSHr se sustituye por cabeza, de la siguiente manera:

El símbolo Nss se usa a menudo en lugar de S para la velocidad específica de succión.

El valor de S para la mayoría de las bombas suele estar entre 7.000 y 15.000. Los valores más altos son más comunes en unidades de mayor velocidad y mayor capacidad.

Durante varios años, el impulso de los usuarios y competidores exigió que los fabricantes de bombas se esforzaran continuamente por lograr valores más bajos de NPSHr. La filosofía era que "Cuanto menor sea el NPSHr, mejor será la bomba". El NPSHr en bombas centrífugas normalmente se reduce aumentando el diámetro del ojo del impulsor. Esa filosofía ahora ha cambiado.

Debido a problemas que se han atribuido a ojos de impulsor sobredimensionados, los usuarios de bombas han establecido valores máximos para S, lo que establece valores mínimos para NPSHr. (Ver Bombas y Sistemas, diciembre de 2011).

A cada bomba centrífuga le gustaría funcionar en su BEP. Los componentes de la bomba experimentarían una vida útil máxima a esa capacidad. Rara vez una bomba funciona en su BEP, pero la vida útil de los componentes se extenderá significativamente si funciona dentro de su ventana "estable" de capacidades. La velocidad específica de succión puede indicar el tamaño de esa ventana. Las bombas con valores más bajos de S tienen ventanas más grandes.