Estos pasos se aplican a la selección de la bomba para una caldera de vapor industrial con un rango de potencia de 100 a 1200 y una presión de diseño de 150 a 500 psig.
Una caldera de vapor es un tanque presurizado; para evitar su falla catastrófica y la pérdida de vidas, siempre debe tener la cantidad correcta de agua. Por esta y otras razones, la bomba de agua de alimentación debe dimensionarse para un caudal que sea un cierto porcentaje superior al que requiere la caldera para su funcionamiento normal.
También es importante conocer la temperatura del agua que ingresa a la bomba desde el tanque de condensado ventilado o desaireador y así como la presencia de productos químicos de tratamiento de agua, los cuales pueden tener un impacto en los materiales de la bomba y el sello mecánico.
Los sistemas de calderas de vapor están disponibles en una amplia gama de tamaños. Los siguientes pasos se aplican a la selección de bombas para una caldera de vapor industrial con un rango de 100 a 1200 BHP y una presión de diseño de 150 a 500 psig.
En aplicaciones grandes, es común instalar varias calderas en paralelo. Para este caso hay dos diseños comunes del sistema de bombeo de agua para alimentación de caldera:
Alimentación directa
Es el sistema más común porque su fácil mantenimiento y el reemplazo de la caldera completa o de la bomba es simple. Puede ser de tipo intermitente con control de nivel on/off y de tipo modulante con una válvula de control.
Grupos de presurización
En lugar de tener bombas de alimentación individuales para cada caldera, se utiliza un sistema de presurización con varias bombas que alimentan todas las calderas a la vez donde se regula el caudal de ingreso a cada caldera mediante una válvula de control.
Los siguientes son 16 pasos para determinar la bomba de agua de alimentación de caldera adecuada para un sistema:
1. Determine el método de control de nivel que se utilizará. Verifique la especificación.
2. Calcule el caudal base. El caudal base se calcula en m3/h mediante la fórmula: Ppotencia máxima de la caldera en BHP × 0.0163606 × C
Utilice la potencia máxima de la caldera de los datos de placa de la caldera. El número 0.0163606 es una constante y el valor “C” varía dependiendo de si la bomba se encenderá y apagará en modo de funcionamiento intermitente o por control de nivel on/off (C = 1.5 ) o funcionará en modo de alimentación continua o por control de nivel modulante con válvula de control (C = 1.15)
3. Adicionar el caudal por purga continua de la caldera. Este paso no siempre es obligatorio y no siempre se especifica. Cuando es necesario, suele ser aproximadamente el 10 por ciento del caudal del punto de mayor eficiencia de la bomba, pero puede variar y este valor lo establece la empresa de tratamiento de agua. Este flujo de purga continuo está destinado a eliminar el total de sólidos disueltos del agua de la caldera y no debe confundirse con la purga del fondo del agua de la caldera.
4. Adicionar el caudal por recirculación con válvula de control (si cuenta con línea de by-pass). Los sistemas con válvula de control suelen contar con una línea de recirculación o de by-pass. Este caudal de recirculación corresponde al valor de caudal mínimo indicado por el fabricante de la bomba. Puede considerarse un valor entre 10 a 20% del caudal a máxima eficiencia de la bomba de alimentación.
5. Determine el caudal total requerido. Sume los caudales de base, recirculación y purga continua de ser necesario.
6. Calcule la altura de la base. Calcule la altura dinámica total considerando todos los factores que influyen tanto en el lado de succión como en el lado de descarga de la bomba. Utilice la siguiente fórmula: Altura base en metros = presión máxima de funcionamiento de la caldera en PSI × 0.7042 × 1.03 ÷ gravedad específica del líquido.
7. Adicione el efecto de todos los componentes de la línea de succión. Considerar la presión manométrica en el tanque desaireador, la altura de elevación desde la línea de flotación del tanque en el lado de succión hasta la brida de aspiración de la bomba y reste todas las pérdidas por fricción de la línea de succión.
8. Adicionar el efecto de todos los componentes de la línea de descarga (incluida la válvula de alimentación, de ser necesario). Determine todas las pérdidas por fricción en el lado de descarga de la bomba, más la elevación a la entrada de agua de alimentación de la caldera en relación con la brida de descarga de la bomba.
9. Calcule la altura total de bombeo. Calcule la suma de todos los componentes del cabezal, incluido el cabezal base con factor de seguridad, el cabezal del sistema de tuberías del lado de succión y el cabezal del sistema de tuberías del lado de descarga.
10. Calcule la altura por apertura de la válvula de alivio de la caldera más 3 por ciento. Además de lograr la altura correcta al caudal requerido, la bomba debe ser capaz de lograr una altura máxima (a caudal cero) 3 por ciento por encima de la presión de apertura de la válvula de seguridad de la caldera. Por ejemplo, si la presión de funcionamiento de la caldera es 130 psi, convierta a metros de altura multiplicando por 0.7042, luego multiplique por 1.03 y luego divida por la gravedad específica del líquido.
11. Determine la temperatura del agua en el tanque de alimenta a la bomba.
12. Calcule el NPSH disponible. La fórmula es:
Presión absoluta en el tanque de agua de alimentación ± elevación del nivel mínimo de agua en el tanque por encima de la bomba de alimentación - presión de vapor del agua a la temperatura en el tanque de alimentación - pérdida por fricción en la línea de succión.
13. Haga una selección preliminar de la bomba. Revise las curvas disponibles para asegurarse de que la bomba cumpla con las condiciones de caudaltotal de bombeo, altura total de bombeo.
14. Asegúrese de que la altura máxima de la bomba a caudal cero es 3 por ciento o más por encima de la apertura de la válvula de alivio de la caldera.
15. Verifique que el NPSH requerido (valor indicado en la curva de la bomba) es menor que el NPSH disponible (valor calculado) – 1m (margen de seguridad). Este cálculo debe realizarse para cada instalación porque no hay dos exactamente iguales.
16. Asegure que los materiales de construcción de la bomba son compatibles con el agua. Verifique la compatibilidad química y térmica. Si la bomba está ubicada en un ambiente corrosivo (cerca al mar) considere una protección adicional con pintura adecuada para las partes de hierro fundido o solicite la bomba toda de un material adecuado y evitar problemas de corrosión externa e interna.
Siguiendo estos pasos, ya puede elegir la bomba de alimentación de sus calderos.
Fuente: STEVE CONNOR de Cleaver Brooks y JIM SWETYE de Bombas Grundfos. Revisado por Gabriel Del Pozo de Master SI.
