Velocidad específica en bombas centrífugas

Las bombas se dividen por su número de revoluciones específico, constituyendo su estudio la base para determinar series de rodetes y catálogos con las características de interés en la construcción de bombas y que permitirá desarrollar posteriormente nuestro proyecto hidráulico.

Es por ello que también aquí se hace mención a dicho estudio, cuya bibliografía es muy extensa encontrándose también disponible ámpliamente en la red.

El número de revoluciones específico viene considerado por el número de revoluciones que porta la bomba semejante que se considere prototipo y que impulse un caudal de 1m³/s obteniendo una altura de bombeo manométrica de 1m.

La obtención de este número parte de las ecuaciones de semejanza:

Suponiendo una bomba que funciona en base a un modelo semejante con rpm, desarrollando, como se ha comentado previamente, una altura manométrica de 1m, e impulsando un caudal de q’=1m³/s, para una relación de semejanza geométrica se obtiene:

Siendo este el número de revoluciones específico, en función de las rpm, el caudal impulsado y la altura manométrica en condiciones de rendimiento máximo.

Por otra parte se puede considerar el número de revoluciones específico como el número de revoluciones de una bomba modelo que desarrolle una potencia de 1CV y una altura manométrica de 1m, con lo que se tiene:

Implicando esto que, para un caudal y una velocidad de giro determinados, la velocidad específica es función de la altura manométrica.

Con todo ello se puede obtener el caudal impulsado por la bomba mediante la fórmula:

q=π·D₂·b₂·c_2r

Donde D₂ es el diámetro a la salida, b₂ es la anchura del rodete a la salida y c_2r es la componente de la velocidad radial a la salida del rodete.

Dejando la demostración de la suma de componentes como comprensible atendiendo al detalle inferior, se demuestra que a la salida del rodete se tiene que c_2x=0 por lo que c_2r=c_2m, lo que en paráfrasis significa que la velocidad radial en este punto es igual a la velocidad meridiana. Se toma aquí un coeficiente óptimo k_2m=f(q) de velocidad meridiana a la salida, obteniendo que:

Por último sustituyendo estos valores en n_s y n_q obtenemos unas limitaciones al número de revoluciones específico de la forma que sigue:

El coeficiente ξ₂ viene determinado por la velocidad de accionamiento del eje de la bomba, implicando velocidades tangenciales muy elevadas en la salida del rodete previo a la entrada en la voluta. Asimismo el coeficiente óptimo de la velocidad meridiana k_2m impone un valor mínimo a ésta, viniendo impuesto por el caudal circulante.

Con ello, si se pretenden obtener números de revoluciones específicos bajos se debe reducir la relación (b2/D2) por lo que se debe ir a morir a diseños de rodetes muy planos, con diámetros elevados y reducidas dimensiones a su salida.

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Fuentes: P. FERNÁNDEZ DÍEZ. Bombas centrífugas y volumétricas.