¿Qué es el BEP y por qué es tan importante? Cada bomba tiene un rango ideal de operación donde la bomba es más eficiente. El pico de la curva de rendimiento recibe el nombre de punto de rendimiento óptimo (best efficiency point, BEP). La determinación de cuán alejada opera una bomba de su BEP es un parámetro crítico para aumentar la fiabilidad y la eficacia de dicha bomba así como para cumplir las recomendaciones de la norma API 610. AFT Fathom puede modelizar las curvas de rendimiento y determinar el margen entre la operación simulada y el punto de rendimiento óptimo real.

Desde Empowering Pumps hay publicado un artículo titulado «Algunos efectos en bombas operando lejos del punto de rendimiento óptimo» («Some Effects of Operating Pumps Away from Best Efficiency Point») donde se explica el BEP y sus efectos. Para citarlo someramente, el autor, Bob Jennings de HydroAire Inc., explica que bajo circunstancias ideales, una bmoba no debería operar a caudales mayores al del BEP más un 10% o caudales menores al del BEP menos un 10%. Un gran número de bombas operan sólo ligeramente alejadas de su BEP, sin embargo, existen consecuencias en aquellas operando demasiado alejadas del BEP durante un largo intervalo de tiempo, tales como cavitación, vibración, recirculación en la succión o en la descarga y reducción de la vida del cierre o los cojinetes. Véase la imagen siguiente.

BEP gráfica

Norma API 610 y el BEP

Con el objetivo de aumentar la fiabilidad y rendimiento, la norma API 610 trata directamente los problemas de las bombas que operan demasiado alejadas de sus BEP, al establecer unos límites recomendados que se dan a continuación:

5.1.43 Las bombas que tengan un curva altura/caudal continua (con aumento progresivo del caudal hasta el cierre de la descarga) son las preferidas para todas las aplicaciones y son las requeridas para montajes en paralelo. Si se necesita un montaje en paralelo, el aumento de altura manométrica entre el punto nominal de operación y el punto de caudal nulo será del 10% como mínimo. Si se emplea una placa orificio en la descarga para conseguir dicho aumento de la altura, se especificará en la documentación del proyecto.

5.1.14 Las bombas tendrán una zona de operación preferida de entre el 70% y el 120% del caudal de rendimiento óptimo de la bomba tal y como se suministra. El caudal nominal deberá estar en un rango de entre el 80% y el 110% del caudal de rendimiento óptimo de la bomba tal y como se suministra.

5.1.15 El punto de rendimiento óptimo de la bomba tal y como se suministra debería estar preferentemente entre el punto nominal y el punto normal.

5.9.3 Vibración

5.9.3.1 La vibración de una bomba varía con el caudal, normalmente siendo mínima en las cercanías del punto de rendimiento óptimo y se incremente gradualmente a medida que el caudal aumenta o disminuye. La variación de la vibración a medida que el caudal se aleja del punto de rendimiento óptimo depende de la densidad de energía de la bomba, su velocidad específica y la velocidad específica de la succión. Como regla general, la variación de la vibración aumenta al incrementar la densidad de energía, con velocidades específicas elevadas y con velocidades específicas en la succión elevadas.

Con estas directrices en mente, el rango de caudal en operación de una bomba centrífuga puede dividirse en dos zonas, una llamada la zona de rendimiento óptima o de operación preferida, en la cual la bomba mostrará una vibración mínima; la otra llamada zona de operación permitida, con sus valores límite definidos por las condiciones en las cuales la bomba alcanza una vibración mayor pero aún «aceptable». La figura siguiente ilustra estos conceptos. Otros factores diferentes a la vibración, como el aumento de la temperatura con la disminución del caudal o el NPSHr con el aumento del caudal, pueden determinar una zona de operación permitida menor. Véase el punto 5.1.14.

La zona de operación preferida y el valor del caudal nominal se determinará de acuerdo con 5.1.14. La zona de operación permitida se definirá en la documentación del proyecto. Si la zona de operación permitida está limitada por otro factor diferente a la vibración, también se especificará en la documentación del proyecto.

BEP vibracion bomba

Leyenda

  1. Intervalo de caudal de operación permitido
  2. Intervalo de caudal de operación preferido
  3. Límite máximo permitido de vibración en caudales extremos
  4. Límite básico de vibración
  5. Caudal en el punto de rendimiento óptimo
  6. Curva vibración/caudal típica
  7. Curva altura/caudal
  8. Altura y caudal en el punto de rendimiento óptimo

AFT Fathom y el BEP

AFT Fathom puede calcular cuán lejos del BEP está operando una bomba, y así poder tener en cuenta la fiabilidad y el rendimiento como parte de los criterios de elección de la bomba.

Demos un vistazo al siguiente modelo en AFT Fathom para un sistema de agua caliente:

BEP modelo distribucion agua

En este modelo el diseñador quiere determinar la mejor combinación del tamaño del impulsor de la bomba y la velocidad de rotación a la que operarán las bombas, de entre las siguientes opciones:

a) 1800 RPM y tamaño del impulsor:

  • 6 pulgadas
  • 7 pulgadas
  • 8 pulgadas

b) 3600 RPM y tamaño del impulsor:

  • 4 pulgadas
  • 5 pulgadas

Con el empleo de la ventana de configuraciones múltiples de bomba, donde introducir las curvas de la bomba facilitadas por el fabricante, y la creación de diferentes escenarios para cada configuración de bomba, puede averiguarse qué combinación es más adecuada para nuestro diseño.

BEP configuracion bomba

Figura 2. Ventana de configuraciones múltiples de bomba en AFT Fathom

BEP comparacion resultados bomba

Figura 3. Resumen de la comparación de bombas con múltiples escenarios en AFT Fathom

A partir de los resultados mostrados en la figura 3, puede concluirse que para el sistema de agua caliente la mejor combinación disponible es la configuración de 1800 RPM y un impulsor de 7 pulgadas, pues opera a un 96,78% del BEP de la bomba.

Conclusión

La determinación del BEP y el conocimiento de las recomendaciones según API 610 pueden ser útiles en la elección de una bomba para evitar cavitación, vibración elevada, recirculación en la succión o en la descarga y la reducción de la vida del cierre y los cojinetes.

Cualquiera que sea el sistema hidráulico que esté proyectando, considere el empleo de AFT Fathom para optimizar su diseño. AFT Fathom es una gran herramienta para asegurar la mejor selección de una bomba. Incluso cuando en el sistema es difícil de comprender de forma intuitiva o hay parámetros de diseño que entran en conflicto.

Traducción y adaptación de ‘ Determine Your Pumps BEP and Know API-610’s Recommendations’ por Reinaldo Pinto
http://www.aft.com/support/product-tips/entry/2018/02/15/are-you-operating-your-pump-off-bep