Diseño de bombas centrífugas para sistemas de climatización con una eficiencia óptima

Al desarrollar bombas centrífugas para sistemas de climatización, los diseñadores tradicionalmente han tenido como objetivo el punto más alto de eficiencia de una bomba. Sin embargo, dada la gran variación en las demandas de flujo y presión de los sistemas de climatización, el nuevo informe técnico de Xylem analiza cómo las unidades de bombeo pueden satisfacer estas condiciones variables no solo considerando el punto óptimo, sino más bien, un rango óptimo, al que han denominado “isla de eficiencia”. 

Por Ann Törnkvist 

“Al rediseñar nuestras bombas, nos dimos cuenta de que en la mayoría de las aplicaciones, la demanda de nuestros clientes es variable”, afirma Chris Johnson, Director Global de Ingeniería del área de Bombas Centrífugas de Xylem. “El diseño de bombas tradicional exigía un punto de eficiencia máxima alto, pero dado que los clientes deseaban ahorrar energía reduciendo el número de equipos para atender la demanda variable, y además, controlar este aspecto con transmisiones de velocidad variable, nos dimos cuenta de que necesitábamos diseñar bombas que operasen con altas eficiencias en un rango amplio”. 

Pasar de un punto óptimo a un rango óptimo implica una clara ventaja, afirma Johnson, ya que toma en cuenta que la mayoría de los sistemas tiene cargas variables y rara vez opera al máximo de su eficiencia. 

“Vimos la necesidad del informe técnico a medida que avanzaba nuestro proceso de diseño y comenzamos a probar prototipos”, afirma Johnson. “Por este motivo, comenzamos a diseñar las bombas de manera tal que tuviesen una alta eficiencia dado un rango amplio de operación. El diseño tradicional con un punto de eficiencia máximo a velocidad constante es cosa del pasado”. 

¿En qué consiste una isla de eficiencia? 

Una isla de eficiencia hace referencia al rango óptimo para la operación de una bomba centrífuga. Tal como se observa en el gráfico, sus límites son: 

– Rendimiento máximo del diámetro del impulsor

– Rendimiento mínimo del diámetro

– Líneas de iso-eficiencia 

“Debido a que las líneas de iso-eficiencia de estas bandas de eficiencia amplias en la curva de rendimiento aparecen como formas redondas similares a islas, se nos ocurrió el término isla de eficiencia”, afirma Johnson. “Básicamente, es un punto ideal más grande para el rendimiento de las bombas”. 

Este rango amplio de rendimiento incluye la región de operación preferida ANSI/HI de 70 a 120 por ciento del mejor punto de eficiencia, y mantiene también una alta eficiencia inclusive al recortar impulsores. 

Las islas de eficiencia grandes llevan a la reducción de costos 

Poniendo como ejemplos un hospital y una escuela, el informe técnico presenta los costos de operación y describe, en cada ejemplo, una reducción de estos en el diseño o la actualización de una bomba al incorporar una isla de eficiencia más profunda y más grande.

Obviamente, destacan los costos de operación más bajos, pero el informe técnico señala también que el enfoque en las islas de eficiencia podría hacer posible también la instalación de bombas o transmisiones más pequeñas en determinados escenarios. También podría abrir la puerta a las unidades de velocidad variable, que ofrecen un ahorro anual en costos de operación si se les compara con unidades de velocidad fija para las mismas condiciones de servicio.

Descargar el informe técnico de revisión técnica de la isla de eficiencia (en inglés).

Leer más acerca de las bombas centrífugas de Xylem para sistemas de climatización.

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