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Principios fundamentalesde la tecnología de lasbombas centrífugas

ÍNDICEPrincipios fundamentales de la tecnología de las bombas 5Historia de la tecnología de las bombas 7Suministro de agua 7Eliminación de aguas residuales 8Tecnología de calefacción 9Sistemas de transporte 12Sistema abierto de transporte de agua 12Sistema cerrado de calefacción 13El agua - nuestro medio de transporte 15Capacidad calorífica específica 15Aumento y disminución del volumen 16Características de ebullición del agua 17Expansión del agua de calefacción y protección contra sobrepresión 18Presión 19Cavitación 19Diseño de bombas centrífugas 21Bombas autoaspirantes y bombas con aspiración normal 21Función de las bombas centrífugas 22Rodetes 22Rendimiento 23Potencia absorbida de las bombas 24Bombas de rotor húmedo 25Bombas de rotor seco 27Bombas centrífugas de alta presión 29Curvas características 31Curvas características de las bombas 31Curvas características de las instalaciones 32Punto de trabajo 33Adaptación de las bombas a la demanda de calor 35Cambios meteorológicos 35Conmutación de la velocidad de las bombas 36Regulación continua de la velocidad 36Tipos de regulación 37Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

CONTENTDimensionado aproximado de bombas de calefacción estándar 41Caudal suministrado por la bomba 41Altura de presión de la bomba 41Ejemplo de aplicación 42Consecuencias del dimensionado aproximado de bombas 43Software de planificación de bombas 43La hidráulica de principio a fin 45Ajuste de bombas de circulación con regulación electrónica 45Agrupamiento de varias bombas 46Conclusiones 50¿Sabía que ...? 51Historia de la tecnología de las bombas 51El agua - nuestro medio de transporte 52Características de construcción 53Curvas características 54Adaptación de bombas a la demanda de calor 55Dimensionado aproximado de bombas 56Conexión de varias bombas 57Unidades legales de medida, extracto para bombas centrífugas 58Material de información 59Pie de imprenta 63Wilo Principios básicos de las bombas

Bases de la tecnología de las bombasLas personas necesitan bombas para poder vivir de forma más cómoda.Las bombas transportan fluidos, fríos o calientes, limpios o contaminados.Cumplen su función con la máxima eficiencia y de forma no contaminante.Las bombas tienen un papel importante en elcampo de la construcción. Se emplean para diversasfunciones. Las bombas más conocidas son lascirculadoras para instalaciones de calefacción,por este motivo serán el centro de atención en lassiguientes páginas.Se emplean además en las áreas de suministro deagua y de eliminación de aguas re-siduales:• En grupos de presión, usados cuando la presiónde la red de abastecimiento urbana es insuficientepara la distribución de agua en un edificio;• Bombas circuladoras de agua potable quegarantizan que haya siempre disponible aguacaliente y fría en cada grifo;• Bombas de elevación de aguas residualescuando estas se encuentran debajo del nivel desalida natural;• Bombas en fuentes o acuarios;• Bombas para la extinción de incendios;• Bombas de agua fría y de agua de refrigeración;• Instalaciones de aprovechamiento de agua delluvia para lavabos, lavadoras, trabajos delimpieza, riego y mucho más;También debe tenerse en cuenta que diferentesmedios presentan viscosidades distintas (porejemplo mezclas de agua con glicol o mezclascon materiales fecales). En los distintos paísesdeben cumplirse las normas y leyes vigentes, porlo que es preciso elegir unas determinadas bombasy tecnologías (por ejemplo protección antideflagrante,reglamento de agua potable).El contenido de este folleto debe proporcionarunos conocimientos básicos esta tecnología a laspersonas que se encuentran en procesos de formación.Con frases explicativas sencillas, dibujosy ejemplos se pretende transmitir unosconocimientos básicos para la práctica. La seleccióny aplicación correcta de las bombas debeconvertirse de esta manera en un tema habitual ycotidiano.El capítulo titulado ¿Sabías que...? permite allector comprobar si ha asimilado correctamentela materia explicada mediante preguntas conposibles respuestas correctas y falsas.Como opción adicional para profundizar en lamateria, hemos incluido una selección de materialinformativo que sirve como ampliación paralos temas tratados en el presente "Abecedario"de las bombas. En dicha selección encontrarámaterial para sus estudios individuales y nuestroprograma de seminarios de formación prácticos.Véase el capítulo "Material deinformación" en la página 59Wilo Principios básicos de las bombas 5

Historia de la tecnología de las bombasPensando en las bombas y en su historia, sucedeque las personas buscaban ya en épocas remotasmedios técnicos para elevar líquidos, en particularel agua, a niveles más altos. El agua servíatanto para el riego de los campos como parallenar los fosos de protección alrededor de ciudadesfortificadas y castillos.Representación del mecanismo de bombeo contubos de Jacob LeupoldLa herramienta más sencilla para elevar agua erala mano del hombre.Nuestros antepasados prehistóricos tuvieronmuy pronto la idea de moldear cuencos de arcilla.De esta manera dieron el primer paso hacia lainvención del cántaro. Varios de estos cántarosse colgaron de una cadena o se fijaron en unarueda. Hombres o animales aplicaron sus fuerzaspara poner en movimiento estos mecanismospara elevar agua. Los hallazgos arqueológicosdemuestran la existencia de mecanismos decangilones tanto en Egipto como en Chinaalrededor de 1.000 años a.C. En el siguientedibujo se muestra una reconstrucción gráfica deuna rueda china de cangilones. Se trata de unarueda con cuencos de arcilla fijados en esta quevertían el agua en el punto más alto de la rueda.En el año 1724, Jacob Leupold (1674 - 1727) diseñóuna ingeniosa mejora, montó unos tubosRepresentación de una rueda china decangilonestornillo de Arquímedes que lleva su nombre. Porel giro de una espiral se eleva el agua en un tubo.No obstante, siempre refluía cierta cantidad deagua, ya que no se conocían buenos medios deobturación. De esta manera se observó unarelación entre la inclinación del tornillo y el caudalde agua bombeada. Fue posible elegir enfuncionamiento entre un mayor caudal y unamayor altura de presión.Cuanto más empinada la posición del tornillo,tanto mayor era la altura a la que se podía elevarel agua a medida que el caudal dismi-nuía.Denuevo nos sorprende la similitud del fun-Representación del tornillo de ArquímedesTornilloAccionamientoSe eleva el aguaDirección de flujocurvados en una rueda. Al girar la rueda el aguase elevaba forzosamente hasta el eje de lamisma. La corriente del río servía al mismotiempo para accionar el mecanismo de elevación.Lo que más llama la atención es la forma curvadade los tubos. Tienen una similitud sorprendentecon la forma de los rodetes de las bombas centrífugasactuales.Arquímedes (287 - 212 a.C.) fue quizás elmatemático y científico más importante de laantigüedad y describió alrededor del 250 a.C. elcionamiento de este mecanismo con el de lasbombas centrífugas actuales. La curva característicade la bomba, que, por supuesto, era un conceptodesconocido en aquella época, muestra lamisma dependencia entre la altura de presión y elcaudal. El estudio de fuentes históricas reveló queestas bombas de tornillo se emplearon con inclinacionesentre 37º y 45º. Se consiguieron alturasde elevación entre 2 m y 6 m y caudales máximosde aproximadamente 10 m 3 /h.Véase el capítulo"Rodetes", página 22Wilo Principios básicos de las bombas 7

HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA DE LAS BOMBASEliminación de aguas residualesMientras que el suministro de agua ha sido siempreel tema más importante para la supervivenciadel hombre, la eliminación efectiva de aguasresiduales llegó más tarde, casi demasiado tarde.En todos los lugares donde aparecían asentamientos,pueblos y ciudades, los desechos,excrementos y aguas residuales ensuciaban losprados, caminos y calles.La consecuencia eran malos olores, enfermedadesy plagas. Las aguas se contaminaban yel agua freática se volvía imbebible.Los primeros conductos de aguas residuales seconstruyeron alrededor del 3.000 al 2.000 a.C.Debajo del palacio de Minos en Cnosos (Creta) seencontraron restos de conductos de mamposteríay tubos de terracota que recogían ycanalizaban el agua de lluvia y las aguas residuales.Los romanos construyeron en sus ciudadesconductos de aguas residuales debajo delas calles, el conducto más grande y más conocidoes la Cloaca Máxima de Roma en parte aúnbien conservada. Desde allí se conducían lasaguas residuales al Tíber (también en Colonia seencuentran restos transitables de conductossubterráneos de la época de los romanos).El primer sistema de canalización y limpieza serealizó en 1856 en Hamburgo. Hasta los añosnoventa del siglo pasado, en Alemania existíanaún numerosos pozos negros que recogían lasmaterias fecales de las casas. Sólo en base a lasdisposiciones legales y reglamentos regionalesse consiguió una conexión obligatoria a las redespúblicas de alcantarillado.Actualmente, casi todas las casas están conectadasa la red de canalización pública. En loslugares en los que no es posible realizar unaconexión directa, se emplean sistemas de elevacióny desagüe por presión.Las aguas residuales de la industria y de las casasse conducen por redes ampliamente bifurcadas adepósitos colectores, plantas de tratamiento ydepósitos de clarificación donde tiene lugar unapurificación química o biológica. El agua tratadade esta manera se introduce después de nuevoen el ciclo hidrológico.Debido a que durante siglos no se lograron progresosen el área de la eliminación de aguasresiduales, estas llegaron hasta el siglo XIX deforma no purificada a riachuelos, ríos, lagos ymares. Con el progreso de la industrialización yel crecimiento de las ciudades se hizo imprescindibleun tratamiento regulado de las aguasresiduales.En estos procesos se emplean las diversas bombasy sistemas de bombas. Como por ejemplo :•Instalaciones de elevación•Bombas sumergibles•Bombas de pozo (con y sin mecanismos decorte)•Bombas de desagüe•Bombas de recirculación, etc.8 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA DE LAS BOMBASTecnología de calefacciónCalefacción con hipocaustosEn Alemania se encontraron restos de las llamadascalefacciones con hipocaustos de laépoca de los romanos. Se trataba de una formamuy antigua de calefacción de suelos. El humode una hoguera se conducía a través de huecospor debajo de los suelos calentando estos. Elhumo se evacuaba a través de un conducto decalefacción en una pared.En los siglos posteriores, particularmente encastillos y fortalezas, las chimeneas, que cubríanlas hogueras no se construían de forma completamentevertical. Los gases calientes se conducíanalrededor de las habitaciones, lo que representabauna primera forma de sistemas decalefacción central. También se encontraron sistemascon separación mediante cámaras demampostería en los sótanos. El fuego calentabael aire fresco y éste era conducido directamentea las habitaciones.Calefacción por vaporCon la propagación de la máquina de vapor en lasegunda mitad del siglo XVIII apareció la calefacciónpor vapor. El vapor no totalmente condensado,procedente de la máquina de vapor, seconducía por intercambiadores de calor en oficinasy viviendas. Otra idea consistió en emplear laenergía residual del vapor para poner en marchauna turbina.Representación de una calefacción con hipocaustos de la época romanaPared exteriorSótano decalefacciónPlano inclinado paraevacuación de cenizasCámara decombustiónConducto de calefacciónen la paredPared interiorPilaresSueloCalefacción por circulaciónnatural con caldera, recipientede expansión y radiadorCalefacción por circulación naturalLa siguiente etapa de desarrollo fue la calefacciónpor circulación natural. La experienciademostró que una temperatura del agua deaproximadamente 90º C era suficiente para conseguiruna temperatura ambiente de 20º C, esdecir, bastaba con un calentamiento del aguahasta un poco por debajo del punto de ebullición.El agua caliente subía por unos tubos de grandesdiámetros. Después de haber perdido parte de sucalor, retornaba a la caldera por el efecto de lagravedad.Wilo Principios básicos de las bombas 9

HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA DE LAS BOMBASEsquema de una calefacción con circulación naturalAlimentación Feed T V = 90 °CCorresponde corresponds ato G = 9,46 NLa primera bomba de circulación para calefaccionesSólo la invención del primer motor eléctricoencapsulado por el ingeniero alemán GottliebBauknecht facilitó su empleo en un acele-radorde circulación. Su amigo, el ingeniero WilhelmOpländer, desarrolló un tipo deconstrucción patentado en 1929.9,46 N9,58 NRetorno Return T R = 70 °CCorresponde corresponds ato G = 9,58 N-Las diferentes fuerzas gravitatorias originan losmovimientos ascendentes y descendentes delagua.A principios del siglo pasado ya se estudiaban lasposibilidades de montar aceleradores de circulaciónen las tuberías de calefacción para evitar ellento arranque del sistema.En aquella época, los motores eléctricos no eranapropiados para el accionamiento, ya que funcionabaninducidos con anillos colectores abiertos.En un sistema de calefacción con agua, estohubiera podido originar graves accidentes.En un codo se incorporó un rodete en forma dehélice. El accionamiento se llevaba a cabo através de un eje obturado, accionado medianteun motor eléctrico. En aquella época, este aceleradorde circulación no se consideraba comobomba. Esta palabra se introdujo sólo más tarde.Tal como se ha mencionado anteriormente, elconcepto de bomba estaba asociado con la elevaciónde agua.Estos aceleradores de circulación se construyeronaproximadamente hasta 1955 y permitieronreducir cada vez más la temperatura delagua de calefacción.Actualmente existen numerosos sistemas decalefacción, los más modernos trabajan contemperaturas de agua muy bajas. Esta técnica decalefacción sería impensable sin el corazón de lainstalación de calefacción, es decir, sin la bombade recirculación.Primera bomba de recirculación, añode construcción 1929, HP, tipo DN67/0,25 kW10 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

HISTORIA DE LA TECNOLOGIA DE LAS BOMBASEvolución de los sitemas de calefacciónCalefacción del sueloCalefacción con tubo únicoCalefacción por radiación enel techo o en la paredCalefacción con circulación deagua calienteCalefacción condos tubosSistemaTichelmannActualmente, siglo XXAcelerador de circulación deWilhelm Opländer, 1929Calefacción a vaporCalefacción de aguacaliente con circulaciónnaturalCalefacción con estufaRevolución industrial, siglo XIXCalefacción con chimeneaEdad Media, hasta aprox. 1519 d.C.Calefacción con airecaliente en residenciasseñorialesImperio romano, hasta aprox. 465 d.C.Calefacción romana con hipocaustoAl principio, era el fuegoWilo Principios básicos de las bombas 11

Sistemas de transporte de aguaEntradaInletSistema abierto de transporte de aguaAltura de geodetic presión geodésica delivery headVálvula Float valve flotadorDepósito Inlet de tank entradaInstalación de bombas para laelevación de agua a un nivelmás altoVéase el capítulo"Adaptación de bombas a lademanda de calor", página 35Tubería de Ascending impulsión lineBomba PumpVálvula Float valve flotadorDepósito al Higher nivel más level alto tankSistema abierto de transporte deaguaEn la ilustración esquemática a la izquierda semuestran los componentes de un sistema debombeo que debe transportar un líquido de unrecipiente de entrada a menor altura a undepósito que se encuentra a mayor altura. Labomba transporta el agua del depósito inferior ala altura requerida.Pero no es suficiente dimensionar la capacidadde la bomba sólo conforme a la altura de elevacióngeodésica. En el último punto de conexión,por ejemplo una ducha en el piso más altode un hotel, debe haber aún una presión suficiente.También hay que tener en cuenta las pérdidasde presión originadas por fricción en latubería ascendente.Altura de presión de la bomba = altura de presióngeodésica + presión a la corriente máxima + pérdidasen la tuberíaPara la realización de los trabajos de mantenimientonecesarios debe ser posible cerrar lasdistintas secciones de la tubería mediante válvulas.Esto es útil en particular para las bombas, yaque en caso contrario deberían evacuarsegrandes cantidades de agua de las tuberías parapoder sustituir o reparar una bomba.Además, tanto en el depósito de entrada inferiorcomo en el depósito elevado deben preverseválvulas de flotador para evitar un posible desbordamientode estos depósitos.También se puede instalar un presostato en unlugar apropiado de la tubería que desconecte labomba cuando no haya consumo de agua y todoslos puntos de conexión estén cerrados.12 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

SISTEMAS DE BOMBEOSistema cerrado de calefacciónEn la ilustración a la derecha se muestran lasdiferencias de funcionamiento entre un sistemade calefacción y un sistema de bombeo de agua.Sistema de calefacción cerradoMientras que un sistema de bombeo de agua esun sistema abierto con una salida de agua libre(por ejemplo un punto de toma con un grifo), unainstalación de calefacción es un sistema cerrado.Dispositivo Control deregulación equipmentAlimentación FeedConsumidores Heat consumer de calorPurga Ventilation de aireEl principio de funcionamiento se comprendemás fácilmente cuando uno se imagina que elagua de calefacción se mantiene simplemente enmovimiento en las tuberías.Bomba PumpRetorno ReturnUn sistema de calefacción esta formado por lossiguientes componentes:• Generador de calor• Sistema de transporte y distribución del calor• Vaso de expansión de membrana para mantenery regular la presión• Consumidores de calor• Dispositivo de regulación• Válvula de seguridadComo generadores de calor podemos citar lascalderas de gas, gasóleo o combustibles sólidos,así como calentadores de agua por circulación.Esto también incluye calefacciones eléctricascon acumulación de calor y calentamiento centraldel agua, estaciones de transmisión de calora distancia y bombas de calor.El sistema de transporte y distribución de calorestá formado por todas las tuberías, estacionesdistribuidoras y colectoras y, naturalmente, labomba de recirculación. La potencia de la bombadebe dimensionarse únicamente para vencer laspérdidas de carga totales de la instalación. No setiene en cuenta la altura del edificio, ya que elagua suministrada por la bomba a la tubería desa-lida vuelve a la caldera a través de la tuberíade retorno.El vaso de expansión de membrana tiene la funciónde compensar las variaciones de volumendel agua en el sistema de calefacción, dependiendode las temperaturas de funcionamiento,mientras mantiene una presión estable.Los consumidores de calor son las superficies decalefacción en los lugares y habitaciones acalentar (radiadores, convectores, paneles radiantes,etc.). La energía térmica fluye de las zonascon una temperatura más alta a zonas con unatemperatura más baja y el flujo de calor es tantomás rápido cuanto mayor es la diferencia de latemperatura. Esta transmisión de calor tienelugar mediante tres procesos físicos distintos:• Conducción de calor• Convección, es decir, movimiento ascendentedel aire• Radiación térmicaHoy en día, ningún problema técnico se puederesolver sin un buen sistema de control. Por lotanto, se sobreentiende que en cada instalaciónde calefacción hay también dispositivos de regulación.Los dispositivos más sencillos de este tiposon las válvulas termostáticas para mantenerconstante la temperatura ambiente, por ejemploen una habitación. Pero también en calderas,mezcladoras y naturalmente en bombas hayactualmente reguladores mecánicos, eléctricos yelectrónicos muy sofisticados.Vaso Diaphragm de expansión expansion de membrana tankSistema de circulacióntomando como ejemplo unainstalación de calefacciónRecuerde:No se tiene en cuenta laaltura del edificio, ya que elagua suministrada por labomba a la tubería de salidavuelve a la caldera através de la tubería deretorno.Véase el capítulo"Dimensionado aproximadode bombas para instalacionesde calefacción estándar",página 41Wilo Principios básicos de las bombas 13

EL AGUA - NUESTRO MEDIO DE TRANSPORTEAumento y disminución delvolumenVariación del volumen de aguadurante el calentamiento yenfriamientoDensidad más alta a 4ºC:rmax = 1000 kg/m 3Para la transformación de Joule en otrasunidades físicas se encuentra en vigor:1J = 1 Nm = 1 Ws or 1 MJ = 0.278 kWhTodas las sustancias se dilatan durante el calentamientoy se contraen durante el enfriamiento.La única sustancia con un comportamiento distintoes el agua. Esta característica particular sellama anomalía del agua.Volumen de agua de 1 g [1 ml]Volume of 1 g waterCambio en volumen de agua[ml]1,00161,00121,00081,00041,00000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20T [C°]El agua tiene la mayor densidad a una temperaturade +4ºC: 1 dm 3 = 1 l = 1 kgEl agua se expande también al refrigerarla a unatemperatura inferior a 4ºC. Esta anomalía delagua es la causa de que los ríos y lagos se hielenen invierno desde la superficie. La capa de hieloflota en el agua y sólo por este motivo puedefundirse bajo el sol de primavera. Esto no sería elcaso si el hielo tuviera un peso específico mayory descendiera al fondo.Pero este comportamiento de expansión abarcatambién peligros. Por ejemplo, los motores decoches o las tuberías de agua revientan cuandoel agua se hiela. Para evitarlo se añade un anticongelanteal agua. En los sistemas de calefacciónse emplean por ejemplo glicoles; las proporcionesse pueden consultar en las instruccionesde los fabricantes.Cuando el agua se calienta o se enfría desde estepunto, su volumen aumenta, es decir, su densidado peso específico disminuye.Esto puede observarse bien en un depósito conrebosadero para medir la cantidad.En el recipiente se encuentran exactamente1.000 cm 3 de agua a una temperatura de +4ºC.Cuando el agua se calienta, una parte de lamisma sale a través del rebosadero al recipientegraduado. Cuando el agua alcanza los 90ºC, en elrecipiente graduado se encuentran exactamente35,95 cm3 o 34,7 g de agua.Un cubo de agua de 1.000 cm3pesa a 4ºC 1.000 g4°C 90°C1000 cm 3 de agua a90°C = 965.3 g10 cm1000 cm 3 = 1 l 1000 cm 3 = 1 lCantidad rebosada35.95 cm 3 = 34.7 g10 cmDurante el calentamiento oenfriamiento del agua disminuyesu densidad, es decir, suvolumen aumenta16 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

EL AGUA - NUESTRO MEDIO DE TRANSPORTELas características de ebullicióndel aguaModificación del estado físico del agua duranteun aumento de la temperaturaCuando el agua se calienta por encima de 90ºC,empieza a hervir a 100ºC en un reci-pienteabierto. Cuando la temperatura del agua se midedurante el proceso de ebullición, la temperaturase mantiene constante a 100ºC hasta que el aguase evapora completamente. El suministro continuode calor se usa por lo tanto para la evaporacióncompleta del agua, es decir, para cambiarsu estado físico. Esta energía se denomina tambiéncalor latente (oculto). Cuando el calentamientocontinúa, la temperatura aumenta denuevo.T [C°]100sólidoTransición de calor (calor latente)sólido ylíquidolíquidolíquido yvaporvaporVolumen heat de calor volumeEl requisito para el desarrollo explicado anteriormentees una presión atmosférica normal (NN) de1.013 hPa sobre el nivel del agua. Cada presiónatmosférica diferente de este valor origina modificacionesen el punto de ebullición de 100ºC.Una repetición del experimento anterior a unaaltitud de 3.000 m, por ejemplo en la Veleta,demuestra que el agua hierve a una temperaturade 90ºC. La causa de este comportamientoes la disminución de la presión atmosféricacon el aumento de la altitud.Cuanto más baja es la presión del aire en lasuperficie del agua, más baja es la temperaturade ebullición. Mediante el aumento de la presiónsobre el nivel del agua se consigue, por otro lado,un aumento de la temperatura de ebullición. Esteprincipio se emplea por ejemplo en las ollas rápidas.En la representación gráfica que podemos ver allado, se puede ver cómo varía la temperatura deebullición del agua en función de la presión. Lossistemas de calefacción están presurizados. Poreste motivo no se forman burbujas de vapor enestados de servicio críticos. De esta manera seevita también la entrada de aire desde el exterioral sistema de calefacción.T [C°]Punto de ebullición del agua en función de lapresión1501005000 1,013 2 3 4 5 6 [1000 hPa]Presión pressureWilo Principios básicos de las bombas 17

EL AGUA - NUESTRO MEDIO DE TRANSPORTEExpansión del agua de calefacción y protección contra sobrepresiónLas calefacciones de agua caliente se usan contemperaturas de salida de hasta 90ºC. El agua sellena normalmente con una temperatura de 15ºCy se expande durante el calentamiento. Esteaumento del volumen no debe provocar unasobrepresión o una pérdida de agua.Representación de un sistema de calefacción con válvula de seguridadintegradaDispositivo deControlregulaciónequipmentPurga de aireVentilationEn las consideraciones anteriores no se ha tenidoen cuenta que la bomba de circulación aumentaaún más la presión.En la planificación de una instalación, hay quetener en cuenta cuidadosamente la interacciónde la temperatura máxima del agua de calefacción,el tipo de bomba empleado, el tamaño delvaso de expansión con membrana y el punto deactivación de la válvula de seguridad. Una eleccióncasual de los componentes de la instalación,teniendo en cuenta eventualmente el precio delos mismos, es completamente inaceptable.AlimentaciónFeed90°C1000 cm 3 = 1 lBombaPumpConsumidores de calorHeat consumer34.7 GEl vaso de expansión se suministra de fábricalleno de nitrógeno. La presión en este vaso deexpansión debe adaptarse a las peculiaridades dela instalación de calefacción. El agua de expansiónentra desde el sistema de calefacción en elvaso de expansión y comprime el volumen de gasque se encuentra encima de la membrana. Esposible comprimir los gases, pero no los líquidos.RetornoReturnCompensación de la variación del volumen deagua en una instalación de calefacción:Recuerde:La válvula de seguridad debeabrirse cuando hay unasobrepresión para expulsar elagua de expansión sobrante.Vaso de expansión de membranaDiaphragm expansion tankCuando la calefacción se desconecta en ve-rano,el agua adopta nuevamente su volumen anterior.Por este motivo es preciso prever un vaso deexpansión con un volumen suficiente. En instalacionesde calefacción más antiguas se montaronvasos de expansión abiertos. Los vasos deexpansión se encuentran siempre por encima dela sección de tubería más alta. Con el aumento dela temperatura de la calefacción, es decir,durante la expansión del agua, el nivel de aguacrece en este vaso de expansión. El niveldesciende de nuevo cuando el agua se enfría.En instalaciones de calefacción modernas seemplean vasos de expansión de membrana.Con una presión más alta en la instalación debeestar garantizado que no se produzcan cargas depresión inadmisibles en las tuberías y en otroscomponentes de la instalación. Por este motivoes obligatorio equipar el sistema de calefaccióncon una válvula de seguridad.La válvula de seguridad debe abrirse consobrepresión para expulsar el agua sobrante queno cabe en el vaso de expansión con membrana.No obstante, en una instalación cuidadosamenteplanificada no debería producirse este estado defuncionamiento.(1) Estado de montaje del vaso de(1) DET condition atexpansión de membranainstallationKVKFEPresión DET inlet previa pressure en el 1.0/1.5 vaso de bar expansión demembrana 1,0 / 1,5 bar(2) Instalación llena, agua fría(2) System filled /coldKVNitrogenNitrogenKFEReserva Water reserve de agua, DET presión inlet previa en el vaso deexpansión pressure +0.5 con membrana bar 0,5 bar((3) Instalación con la temperatura(3) System at max.feed temperatureKVKFECantidad Water quantity de agua = = water reserva reserve de agua+ expansión expansion18 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

EL AGUA - NUESTRO MEDIO DE TRANSPORTEPresiónDefinición de la presiónLa presión es la presión estática medida enrelación con la atmósfera que ejercen sustanciasgaseosas y líquidas en recipientes de presión otuberías (Pa, mbar, bar).Presión en reposoPresión estática a caudal cero. Presión de reposo= altura de llenado encima del punto demedición + presión previa en el vaso de expansiónde membrana.Presión de flujoPresión dinámica cuando un fluido está circulando.Presión de caudal= presión dinámica -caída de presión.Presión de la bombaPresión generada en servicio en el lado de impulsiónde la bomba centrífuga. En función de lascaracterísticas de una instalación, este valorpuede ser distinto de la presión diferencial.Presión diferencialPresión generada por la bomba centrífuga paravencer la suma de todas las pérdidas de carga enuna instalación. Se mide entre los lados deaspiración y de impulsión de la bomba centrífuga.Debido a la caída de la presión pormotivo de las pérdidas en las tuberías, en lasválvulas de la caldera y en los consumidores, encada punto de la instalación existe una presióndistinta cuando está en servicio.CavitaciónSe denomina cavitación la implosión de burbujasde vapor (huecos) formadas en la entrada alrodete como consecuencia de un vacío parciallocal por debajo de la presión de evaporación dellíquido a transportar. La cavitación origina pérdidasde potencia (altura de presión), ruidos,reducción del rendimiento y daños materiales (enel interior de la bomba).Las explosiones microscópicas originan golpesde presión por la expansión e implosión depequeñas burbujas de aire en zonas de presiónmás alta (por ejemplo en la salida del rodete) quepueden tener como consecuencia daños en losequipos hidráulicos o incluso la destrucción delos mismos. Las primeras señales son ruidos odaños en la entrada al rodete.Una magnitud importante para una bomba centrífugaes el valor NPSH (Net Positive SuctionHead). Este indica la mínima presión que senecesita en la entrada para que un determinadotipo de bomba pueda funcionar sin cavitaciones,lo que corresponde a la presión adicionalrequerida para evitar una evaporación del líquido.Presión en la instalación, establecimiento de la presiónErosión,ruidos,roturasPresión diferencialpositivaPresión diferencialnegativaCavitación,ruidos, marchadificultosaEn instalaciones de calefacciónSobrepresión en servicioPresión de caudal(presión dinámica)Presión en reposo(presión estática)Presión de caudal(presión dinámica)Vacío parcial en servicioPresión en servicioPresión que existe o puede formarse cuando unainstalación está en servicio de forma completa oparcialPresión en servicio admisibleValor máximo de la presión en servicio establecidopor motivos de seguridad.En el valor NPSH influyen la forma del rodete y lavelocidad de la bomba, así como la temperaturadel medio, la altura de la columna de agua y lapresión atmosférica.Evitar cavitacionesPara evitar cavitaciones es preciso suministrar ellíquido a la bomba con una determinada alturamínima de la columna de agua en la entrada. Estaaltura mínima depende de la temperatura y de lapresión del líquido.Otras posibilidades para evitar cavitaciones:• Aumento de la presión estática• Disminución de la temperatura del medio(reducción de la presión de vapor)• Elección de una bomba con baja altura de presiónde entrada (altura mínima de la columna deagua en la entrada, NPSH)En la atmósferaPresión 1013 hPa(normal)(+) Sobrepresión(-) vacío parcial(presión de aspiración))Punto de cero absolutoWilo Principios básicos de las bombas 19

Diseño de bombas centrífugasEn el área de la calefacción y climatización se usan bombas centrífugaspara muchas aplicaciones. Se diferencian según su tipo de diseño y elmodo de transformación de la energía.Bombas autoaspirantes y bombas con aspiración normalUna bomba autoaspirante tiene una capacidadlimitada de purga del aire de la tubería deaspiración. Puede ser necesario llenar la bombavarias veces durante su puesta en marcha. Laaltura de aspiración máxima teórica es de 10,33 m ydepende de la presión atmosférica (1.013 hPa =presión normal).Por motivos técnicos se consigue sólo una alturade aspiración hs máxima de 7 a 8 m. Este valorincluye no sólo la diferencia de altura entre elnivel de agua más bajo hasta la boca deaspiración de la bomba, sino también las pérdidaspor resistencias en las tuberías de conexión,en la bomba y en las válvulas.En el dimensionado de la bomba debe tenerse encuenta que la altura de aspiración hs debe incorporarsecon un signo negativo en la altura depresión.Altura de aspiración hs de una bombah sNivel mínimo de aguaInstalación de la tubería de aspiracióncorrectoincorrectoLa tubería de aspiración debe instalarse, por lomenos, con el diámetro nominal de la entrada dela bomba y, siempre que sea posible, con undiámetro nominal mayor. Además, la tubería deaspiración debe ser lo más corta posible.En una tubería de aspiración larga aumentan lasresistencias de fricción que influyen de maneramuy desfavorable en la altura de aspiración.Servicio de aspiraciónVálvula Non-return de retención flap /valveEl tendido de la tubería de aspiración debe teneruna subida continua hacia la bomba. Cuando seemplean mangueras flexibles como tubería deaspiración, estas deberían ser mangueras deaspiración con refuerzo espiral (estanqueidad yresistencia). En cualquier caso deben evitarsefallos de estanqueidad, ya que de otro modopueden producirse daños en las bombas y fallosen el servicio.En el modo de funcionamiento de aspiración serecomienda prever siempre una válvula de piepara evitar un vaciado de la tubería de aspiracióny de la bomba. Una válvula de pie con un cesto deaspiración protege la bomba y los sistemas aguasabajo contra la entrada de cuerpos extraños demayor tamaño (hojas, madera, piedras, animales,etc.). Cuando no es posible emplear una válvulade pie se recomienda montar una válvula deretención en la tubería de aspiración delante dela bomba (boca de aspiración).Una bomba con aspiración normal no es capaz deevacuar el aire de la tubería de aspiración.Válvula Foot valvede pieEn bombas con aspiración normal, las tuberías deaspiración y la bomba deben estar siempre completamentellenas. Cuando a causa de fugas, porejemplo en la junta de la válvula corredera o en laválvula de pie de la tubería de aspiración llegaaire a la bomba, es preciso subsanar el fallo yllenar de nuevo completamente la bomba y latubería de aspiración.Instalación con válvula de pieo válvula de retenciónWilo Principios básicos de las bombas 21

DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGASVista en corte de una bomba con rotor tipo húmedoCarcasa de la bombaRodete 3DFunción de las bombascentrífugasLas bombas se necesitan para transportar líquidosy vencer las pérdidas de carga en elsistema de tuberías. En instalaciones de bombascon niveles de líquido diferentes es precisosuperar además la diferencia de altura geodésica.Las bombas centrífugas son, según su tipo deconstrucción y transformación de energía, turbomáquinashidráulicas. Aunque existennumerosos tipos de construcción, todas lasbombas centrífugas tienen en común unaentrada axial del líquido al rodete de la bomba.Un motor eléctrico acciona el eje de la bomba enel cual está montado el rodete. El agua que entraaxialmente en el rodete a través de la boca deaspiración y el cuello de aspiración se desvíamediante las paletas del rodete en direcciónradial. Las fuerzas centrífugas, que actúan encada partícula de líquido, originan durante elpaso del líquido por la zona de las paletas unaumento de la presión y de la velocidad.El medio a transportar entraaxialmente en el rodete y sedesvía en dirección radialDespués de la salida del rodete, el líquido se acumulaen la caja espiral. Debido al tipo de construcciónde la caja espiral, la velocidad del flujose reduce de nuevo ligeramente. La transformaciónde la energía se refleja en un aumento de lapresión.Una bomba está compuesta por los siguientescomponentes principales:• Carcasa de la bomba• Motor• RodeteRodetesTipos de rodeteSe diferencia entre rodetes abiertos y cerradosque, además, se clasifican según sus formas deconstrucción.Actualmente, los rodetes de la mayoría de lasbombas son del tipo 3D que combinan las ventajasde un rodete axial y de un rodete radial.RodeteRadial impellerradial Rodete Radial radial impeller 3D 3D Rodete Semi-axial semi-axial impellerRodete Axial impeller axial22 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGASRendimiento de las bombasEl rendimiento de cada máquina es la relaciónentre la potencia de salida y la potenciaabsorbida. Esta relación se señala con la letragriega (eta).Debido a que no existen accionamientos libresde pérdidas, el valor de es siempre inferior a 1(100%). En una bomba circuladora de calefacción,el rendimiento total se compone delrendimiento del motor M (eléctrico y mecánico)y del rendimiento hidráulico P. De la multiplicaciónde estos valores se obtiene el rendimientototal total.tot = M • PEl rendimiento varía considerablemente en funciónde los distintos tipos de construcción y deltamaño de las bombas. Para bombas de rotorhúmedo se obtiene un rendimiento totalentre un 5% y un 54% (bombas muy eficientes),para bombas de rotor seco se consigue unrendimiento total entre un 30% y un 80%.Además, el rendimiento actual de una bombavaría en el campo de curvas características entrecero y un valor máximo.Cuando la bomba trabaja contra una válvula cerradase obtiene una presión elevada , pero elefecto de la bomba es cero, ya que no hay uncaudal de agua. Lo mismo ocurre en un tuboabierto. A pesar de un elevado caudal no seRendimiento y curva característica de unabombaDelivery head H [m]Hel dimensionado de la bomba de calefacción queel punto de trabajo se encuentre durante el periodode calefacción normalmente en el terciocentral de la curva característica de la bomba. Deesta manera trabaja con el mejor rendimiento.El rendimiento de una bomba se determinamediante la siguiente ecuación:Q • H • rp = ------------367 • P 2P = Rendimiento de la bombaQ [m 3 /h] = Caudal suministradoH [m] = Altura de presiónP 2 [kW] = Potencia en el eje de la bomba367 = Constante de conversiónr [kg/m 3 ] = Densidad del líquido a bombearEl rendimiento (o la potencia) de la bombadepende de su tipo de diseñoLas siguientes tablas permiten obtener unavisión de conjunto del rendimiento en función dela potencia de motor seleccionada y del tipo deconstrucción de la bomba (rotor húmedo o seco).Rendimiento de bombas estándar de rotorhúmedo (valores orientativos)Bombas con una potenciaBombas con una potencia del motor P2del motor P 2tothasta 100 W aprox. 5 % – aprox. 25 %de 100 a 500 W aprox. 20 % – aprox. 40 %de 500 a 2500 W aprox. 30 % – aprox. 50 %Rendimiento de bombas de rotor seco(valores orientativos)Altura de impulsiónBombas con una potenciaCaudal Flow rate Q [m 3 /h]del motor P 2tothasta 1.5 kW aprox. 30 % – aprox. 65 %de 1.5 a 7.5 kW aprox. 35 % – aprox. 75 %de 7.5 a 45.0 kW aprox. 40 % – aprox. 80 %establece ninguna presión y el rendimiento esnuevamente cero.El mejor rendimiento total de una bomba de circulaciónen una instalación de calefacción seconsigue en el centro del campo de curvas características.Estos puntos de trabajo óptimos estánespecialmente marcados en los catálogos de losfabricantes de bombas.Una bomba nunca trabaja en un solo puntodefinido. Por este motivo hay que cuidar duranteWilo Principios básicos de las bombas 23

DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGASPotencia absorbida de las bombas centrífugasVéase el capítulo"Curvas características",página 31Relación entre la curva característicade la bomba y lacurva de rendimientoVéase el capítulo "Regulacióncontinua de la velocidad",página 36Un motor eléctrico acciona el eje de la bomba, enel cual está montado el rodete. El aumento depresión generado en la bomba y el caudal suministradotransportado por la bomba son el resultadohidráulico de la energía eléctrica deaccionamiento. La potencia requerida por elmotor se denomina potencia absorbida P1 de labomba.Curvas características de las bombasLas curvas características de las bombas se representanen un diagrama. En el eje vertical, laordenada, se muestra la potencia absorbida P1 dela bomba en vatios [W]. En el eje horizontal, laabscisa, se refleja el caudal suministrado Q de labomba en metros cúbicos por hora [m 3 /h], igualque en la curva característica de la bomba que seexplica más adelante. La división de los ejes enambos diagramas es idéntica. En los catálogos semuestran estas curvas características frecuentementeuna debajo de la otra para poder apreciarclaramente las relaciones.P 1 [W] H[m]Curva de la Wilo-TOP-S0 0,5 1 1,5 2654321v0 1 2 3min. (3 )(2 )Wilo-TOP-S 25/5Wilo-TOP-S 30/51~230 V - Rp1/Rp1 1 /400 1 2 3 4 5 60 0,5 1 1,50 5 10 15 20 [lgpm]Q15012510075min.5025max.max. (1 )00 1 2 3 4 5 6Rp1[m/s]Rp1 1 /4[m 3 /h][l/s][m 3 /h]Del desarrollo de la curva de potencia sedesprenden las siguientes relaciones: El motorconsume la potencia más baja cuando el caudalvolumétrico es bajo. La potencia absorbidaaumenta en función del caudal suministrado dela bomba. La potencia absorbida aumenta másque el caudal suministrado.Influencia de la velocidad del motorCuando se modifica la velocidad de la bombabajo las mismas condiciones en la instalación, lapotencia absorbida P de la bomba varía aproximadamentede forma proporcional a la tercera P 2 n 2P 1 n 13potencia de la velocidad n.Este conocimiento permite regular eficazmentela bomba y adaptar la energía de calefacción a lasnecesidades. Cuando la velocidad se duplica, elcaudal suministrado se duplica también. La alturade presión aumenta cuatro veces en comparacióncon su valor inicial. La energía deaccionamiento necesaria es por lo tanto ochoveces mayor. Con una reducción de la velocidaddismi-nuyen también el caudal suministrado, laaltura de presión en la tubería y la potenciaabsorbida conforme a las relaciones anteriormentemencionadas.Velocidades de giro fijas debidas al tipo deconstrucciónUn distintivo de las bombas centrífugas es laaltura de presión determinada por el motorusado y la velocidad fija especificada. Se consideranbombas de marcha rápida con velocidadesde giro n > 1.500 rpm y de marcha lenta convelocidades de giro n < 1.500 rpm.No obstante, el diseño de los motores de marchalenta es algo más complicado, por lo que el preciode estas bombas puede ser más elevado. Elempleo de una bomba de marcha rápida eninstalaciones que permiten o requieren la aplicaciónde una bomba de marcha lenta provocaun consumo de energía innecesariamente alto.Los gastos de adquisición más altos de unabomba con una velocidad más baja redundan enun ahorro consi-derable de energía deaccionamiento. Esto permite amortizar rápidamentelos gastos iniciales más altos.La regulación continua de la velocidad medianteel equipo electrónico de la bomba conforme a lademanda reducida de energía de calefacciónofrece un claro potencial de ahorro de gastos.24 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGASBombas de rotor húmedoMediante la incorporación de una bomba de rotorhúmedo, opcionalmente en la tubería de impulsióno de retorno, se consigue una circulaciónrápida e intensiva del agua. Esto permite empleartuberías con una sección transversal máspequeña. De esta manera se reducen los gastosde una instalación de calefacción. En las tuberíasdel sistema de calefacción se encuentra una cantidadde agua considerablemente más baja. Lacalefacción puede reaccionar más rápidamenteante variaciones de la temperatura y puede regularsemejor.Sistema de calefacción con bombaDispositivo Control deregulación equipmentAlimentación FeedBomba PumpConsumidores Heat consumer de calorPurga Ventilation de aireRetorno ReturnCaracterísticasEl rodete de una bomba centrífuga se caracterizapor una aceleración radial del agua. El eje, en elcual está montado el rodete, es de acero inoxidabley los cojinetes del eje son de carbón sinterizadoo de un material cerámico. El rotor delmotor, que se encuentra en el eje, gira inmersoen el fluido a transportar. El agua lubrica loscojinetes y enfría el motor.Una camisa rodea al estator portador de corrienteeléctrica. Este tubo está fabricado de aceroinoxidable no imantable o de fibras de carbono ytiene un grosor de pared de 0,1 mm a 0,3 mm.En aplicaciones especiales (por ejemplo en sistemasde abastecimiento de agua) se empleanmotores de bomba con una velocidad fija.Cuando la bomba de rotor húmedo se emplea porejemplo en un circuito de calefacción, es decir,para suministrar energía calorífica a los radiadores,esta energía debe adaptarse al consumode calor variable de una casa. En función de latemperatura exterior se necesitan distintas cantidadesde agua de calefacción. Las válvulas termostáticasmontadas en las entradas de los radiadoresdeterminan el caudal suministrado.Carcasa de la bombaCamisaRodete 3DRotorBobinadoPor este motivo, los motores de bombas de rotorhúmedo permiten una conmutación de la velocidaden varias etapas. Esta conmutación de lavelocidad puede realizarse manualmente medianteconmutadores o conectores que sepueden enchufar. Unos sistemas externos adicionalesde conmutación y regulación permitenuna automatización en función del tiempo, de lapresión diferencial o de la temperatura.Desde 1988 existen formas de construcción conequipos electrónicos integrados que regulan deforma continua la velocidad.Las bombas de rotor húmedo se conectan enfunción del tamaño y de la potencia de la bombaa la red monofásica de 230 V o a la red trifásica de400 V.Las bombas de rotor húmedo se caracterizan porun funcionamiento muy silencioso, además nonecesitan un sellado del eje.La generación actual de bombas de rotorhúmedo está construida según el principio modular.Todos los componentes se ensamblan enfunción del tamaño de la bomba y de la potenciarequerida. Esto facilita también la posiblereparación necesaria de una bomba mediante lasustitución de piezas de recambio.Una característica importante de este diseño es lacapacidad de purga automática de aire durante lapuesta en servicio.Vaso Diaphragm de expansión expansion membrana tankVentajas: Secciones transversalesmás pequeñas de lastuberías, menor cantidad deagua en el sistema, capacidadde reacción rápida a variacionesde la temperatura, gastosde instalación más bajos.Primera bomba de rotorhúmedo y regulación electrónicacontinua e integradade la velocidadWilo Principios básicos de las bombas 25

DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGASPosiciones de montajeLas bombas de rotor húmedo se suministranhasta un diámetro nominal de conexión de R 1 1/4como bombas con rosca de conexión. Las bombasde mayor tamaño se suministran con bridasde conexión. Estas bombas pueden montarse enla tubería sin cimientos tanto horizontal comoverticalmente.Tal como se ha mencionado anteriormente, loscojinetes de la bomba de circulación se lubricancon el fluido a bombear. Asimismo, el fluido sirvepara refrigerar el motor. Por este motivo es precisogarantizar una circulación de líquido continuapor la camisa.El eje de la bomba debe estar dispuesto siempreen posición horizontal (bombas de rotorhúmedo, calefacción). Un montaje con eje verticalo colgante provoca un comportamiento enservicio inestable y, de esta manera, un fallo de labomba después de poco tiempo.Posiciones de montaje de bombas de rotorhúmedo (extracto)Posiciones de montaje no permitidasAdmisible sin restricciones para bombas conregulación continuaAdmisible sin restricciones para bombas con 1,3 ó 4 niveles de velocidadPara conocer las posiciones de montaje hay queconsultar las instrucciones de montaje y de funcionamiento.Las bombas de rotor húmedo anteriormentedescritas destacan por sus buenas característicasde funcionamiento. Su fabricación es relativamenteeconómica.26 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS-Bombas de rotor secoCaracterísticasPara el bombeo de caudales volumétricos elevadosse emplean bombas de rotor seco. Las bombasde rotor seco son más apropiadas tambiénpara el bombeo de agua de refrigeración y demedios agresivos. A diferencia de una bomba derotor húmedo, el fluido a bombear no entra encontacto con el motor, por este motivo sedenominan bombas de rotor seco.Otra diferencia respecto a la bomba de rotorhúmedo es el sellado de la carcasa de la bomba ydel eje frente al ambiente. Para el sellado seemplea una empaquetadura para prensaestopaso un cierre mecánico.Los motores de las bombas estándar de rotorseco son motores trifásicos normales con unavelocidad base fija. Su velocidad se modifica normalmentemediante un equipo de regulaciónelectrónico externo. Actualmente existen bombasde rotor seco con regulación electrónicaintegrada de la velocidad. Estos dispositivos deregulación electrónicos están disponibles parapotencias cada vez mayores, gracias al progresotécnico.El rendimiento total de las bombas de rotor secoes mucho mejor que el de las bombas de rotorhúmedo.Las bombas de rotor seco se clasifican principalmenteen tres grupos según su tipo de construcción:Bombas en líneaSon bombas en línea cuando las bocas deaspiración y de impulsión se encuentran en unmismo eje y tienen el mismo diámetro nominal.Las bombas en línea tienen un motor normalizadoembridado y refrigerado con aire.Este tipo de construcción se emplea en la técnicade control de edificios cuando se necesitanpotencias mayores. Estas bombas pueden montarsedirectamente en la tubería. La tubería sesujeta mediante soportes o la bomba se montaen un asiento propio o en una bancada.Bombas monobloqueSon bombas centrífugas de una etapa y de bajapresión con un tipo de construcción en bloque ycon un motor refrigerado por aire. La caja espiraltiene una boca de aspiración axial y una boca deimpulsión dispuesta de forma radial. Las bombasestán equipadas en serie con pies angulares ocon pies de motor.Estructura de una bomba con rotor secoBombas estandarizadasEn este tipo de bombas centrífugas con entradaaxial, la bomba, el acoplamiento y el motor estánmontados en una placa base común, por lo quesólo son apropiadas para el montaje en unasiento.En función del fluido a bombear están equipadascon empaquetadura de prensaestopas o concierre mecánico deslizante. La conexión deimpulsión determina el diámetro nominal de labomba. El diámetro nominal de la conexión deaspiración es normalmente más grande.Tapa del ventiladorMotor normalizadoLinternaCierre mecánicoRodeteTuerca ciegaCarcasa de la bombaVéase el capítulo "Obturaciónde ejes" en la página 28Wilo Principios básicos de las bombas 27

DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGASRecuerde:Los cierres mecánicos sonpiezas de desgaste. Una marchaen seco es inadmisible yprovoca la destrucción de lassuperficies de sellado.-Obturación de ejesComo se ha mencionado anteriormente, la obturaciónde ejes respecto al ambiente puede conseguirsecon un cierre mecánico o con unaempaquetadura de prensaestopas (opcionalmenteen particular en bombas estandarizadas).A continuación se explican más detalladamentelas dos posibilidades de obturación.Cierre mecánico en una bomba de rotor secoContraanillo (obturaciónprincipal) turación principal) turaciónAnillo deslizante (ob-Fuelle de goma (ob-adicional)ResorteCierres mecánicosEn su construcción base, las obturaciones concierre mecánico se componen de dos anillos consuperficies de obturación finamente pulidas. Secomprimen mediante un resorte y giran en serviciouno en contacto con otro. Las obturacionescon cierres mecánicos son juntas dinámicas y seemplean para obturar ejes giratorios a presionesmedias y altas.La zona de obturación del cierre mecánico sonsuperficies planas exactamente rectificadas depoco desgaste (por ejemplo anillos de carburo desilicio o de carbón) presionados uno contra otrocon fuerzas axiales ejercidas por un resorte. Elanillo de obturación (móvil) gira junto con el ejemientras que el contraanillo (fijo) está dispuestode forma estacionaria en la carcasa.Entre las superficies de deslizamiento se formauna capa delgada de agua que sirve para la lubricacióny el enfriamiento.En servicio pueden establecerse distintos tiposde fricción entre las superficies deslizantes: friccióncombinada, fricción en superficies límite yfricción seca, provocando la fricción seca unadestrucción inmediata de las superficies deobturación. La duración en servicio depende porejemplo de la composición del medio a bombeary de la temperatura.PrensaestopasMateriales apropiados para empaquetaduras deprensaestopas son por ejemplo los hilos sintéticosde alta calidad de por ejemplo Kevlar® oderTwaron®, PTFE, hilos de grafito expandido, hilossintéticos de fibras minerales así como fibrasnaturales como cáñamo, algodón o ramio. Elmaterial para las empaquetaduras puede suministrarsepor metros o en forma de anillos prensados,tanto secos como impregnados con sustanciasadaptadas a la aplicación concreta. Demateriales suministrados por metros se corta ymoldea en primer lugar un anillo. Este se coloca acontinuación alrededor del eje de bomba y secomprime con ayuda del casquete del prensaestopas.28 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

DISEÑO DE BOMBAS CENTRÍFUGASPosiciones de montajePosiciones de montajes admisibles• Las bombas en línea están diseñadas para unmontaje directo horizontal o vertical en unatubería.• Debe estar previsto espacio libre suficientepara el desmontaje del motor, del puente y delrodete.• Cuando se monta una bomba, la tubería tieneque estar libre de tensiones y, dado el caso, labomba debe estar apoyada sobre sus pies.Posiciones de montaje no admisibles• No está permitido el montaje con el motor y lacaja de bornes dirigidos hacia abajo.• A partir de una determinada potencia de labomba hay que consultar a los fabricantesacerca de la posición horizontal de montaje dela bomba.Bombas centrífugas de altapresiónPeculiaridades de bombas monobloque• Las bombas monobloque deben colocarse enasientos o bancadas apropiados.• No está permitido el montaje con el motor y lacaja de bornes dirigidos hacia abajo. Cualquierotra posición de montaje es posible.Las posiciones de montaje se pueden consultaren las instrucciones de montaje y de servicio.Vista en corte a través de una bomba centrífugade alta presiónEl diseño característico de estas bombas consisteen su tipo de construcción en forma de etapasacopladas con rodetes y cajas individuales.La capacidad de una bomba depende entre otrosfactores del tamaño de los rodetes. La altura depresión de las bombas centrífugas de alta presiónse consigue mediante la disposición en seriede varios rodetes y coronas de paletas directrices.La energía de movimiento se transforma enpresión en parte en el rodete y en parte en lacorona de paletas directrices.El tipo de construcción con varias etapas facilitala consecución de niveles de presión en bombascentrífugas de alta presión que con el uso debombas de baja presión de una sola etapa nopueden realizarseAlgunas bombas muy grandes de este tipotienen hasta 20 etapas. De esta manera se consiguenalturas de presión de hasta 250 m. Lasbombas centrífugas de alta presión anteriormentedescritas pertenecen casi exclusivamentea la familia de bombas de rotor de seco. Noobstante, actualmente se ha conseguido tambiénequiparlas con motores de rotor húmedo.H[m]RodetesCurva característica de una bomba centrífuga dealta presión12011010090807060210209208207206205Wilo-Multivert-MVIS 202-21050 HzEjemplo de una bomba centrífugade alta presión conmotor de rotor húmedo504020430203202201000 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5[m 3 /h]0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2Q[l/s]Wilo Principios básicos de las bombas 29

Curvas característicasCurvas características de las bombasEl aumento de la presión en la bomba se denominaaltura de presión.Curva característica de una bombaDefinición de la altura de presiónLa altura de presión H de una bomba es el trabajomecánico útil transmitido por la bomba al líquidobombeado dividido por la fuerza originada por elpeso del líquido bombeado bajo el efecto de laaceleración de la gravedad local.Delivery head H [m]Zero-delivery Altura presión head de Hcaudal 0 cero H0Curva de Pump la bomba curveAltura de impulsiónH =EG[m]E = Energía mecánica útil [N o m]G = Fuerza originada por el peso [N]Desarrollo Theoretical teórico runCaudal Flow rate Q [m 3 /h]El aumento de presión generado en la bomba y elcaudal impulsado por la bomba están relacionadosentre sí. Esta dependencia se representa enun diagrama como la curva característica de labomba.Formas de las curvas características de lasbombasEn la siguiente figura se muestra la inclinacióndiferente de curvas características de una bombapor ejemplo en función de la velocidad del motor.En el eje vertical, la ordenada, se muestra laaltura de presión H de la bomba en metros [m]. Esposible emplear otras unidades en los ejes. Seencuentra en vigor la siguiente transformación:10 m = 1 bar = 100,000 Pa = 100 kPaAltura de impulsiónDelivery head H [m]H 0muysteeppronunciada(e.g. 2900 1/min)(por ejemplo 2.900 rpm)El eje horizontal, la abscisa, está dividida enunidades del caudal Q de la bomba en metroscúbicos por hora [m 3 /h]. También es posibleemplear otras unidades (por ejemplo l/s).Del desarrollo de la curva de potencia sedesprende que: La energía eléctrica deaccionamiento se transforma en la bomba enformas de energía hidráulicas que son unaumento de la presión y del flujo (teniendo encuenta el rendimiento total). Cuando la bombatrabaja contra una válvula cerrada, se produce lapresión máxima de la bomba. Esto se denominaaltura de presión a caudal cero H O de la bomba.Cuando la válvula se abre paulatinamente, elmedio a bombear empieza a fluir. Una parte de laenergía de accionamiento se transforma enenergía cinética. En este momento ya no es posiblemantener la presión inicial. La curva característicade la bomba tiene una forma descendente.Teóricamente se alcanza el punto deintersección de la curva característica de labomba con la abscisa cuando el agua sólo contieneenergía cinética y ya no se establece unapresión. Debido a que un sistema de tuberíastiene siempre una resistencia interna, las curvascaracterísticas reales de las bombas terminanantes de llegar a la abscisa.Delivery head H [m]H 0H 0H 0poco pronunciada flat (e.g.(por 1450 ejemplo 1/min) 1.450 rpm)Caudal Flow rate Q [m 3 /h]En función de la inclinación y la variación delpunto de trabajo de la bomba se obtienen distintasvariaciones del caudal suministrado y de lapresión:• Curva característica poco inclinada– Mayor variación del caudal suministrado, peropoca variación de la presión.• Curva característica muy inclinada– Menor variación del caudal suministrado, perogran variación de la presión.Altura de impulsiónpCaudal Flow rate Q [m 3 /h]Inclinaciones distintas, porejemplo en función de lavelocidad del motor con lamisma carcasa de bomba y elmismo rodete.Distintas variaciones del caudalsuministrado y de la presiónWilo Principios básicos de las bombas 31

CURVAS CARACTERÍSTICASCurva característica de la instalaciónLa resistencia interna por fricción de las tuberíasorigina una caída de presión del fluido transportadoconforme a la longitud total de latubería. La caída de presión depende además dela temperatura del fluido y de su viscosidad, de lavelocidad de flujo, de las válvulas, de los equiposy de la resistencia por fricción en las tuberías enfunción del diámetro, la longitud y la rugosidadinterna de los tubos. Esta caída de la presión serepresenta en forma de una curva característicade la instalación. Se emplea el mismo diagramaque para la curva característica de la bomba.La curva característica muestra las siguientesrelaciones :La causa de la resistencia por fricción en lastuberías es la fricción del agua en las paredes, lafricción interna entre las gotas de agua y lasdesviaciones en las partes curvadas de la instalación.Con una variación del caudal suministrado,por ejemplo mediante apertura o cierrede las válvulas termostáticas, varía también lavelocidad de flujo del agua y de esta manera laresistencia por fricción en los tubos. Con unasección transversal de los tubos constante, laresistencia varía en función del cuadrado de lavelocidad de flujo. En el dibujo se obtiene por lotanto una parábola.Matemáticamente se obtiene la siguienteecuación:H [m]Curva característica de la instalación H 2 Q 2H 1 Q 12=80706050403020100H 1Q 1H 2Q 20 1 23 4Q [m 3 /h]ResultadoCuando el caudal suministrado en la red detuberías se reduce a la mitad, la altura de presióndesciende a un cuarto de su valor inicial. Unaduplicación del caudal suministrado tiene comoconsecuencia un aumento de la altura de presiónal cuádruple de su valor inicial.Como ejemplo debe servir la salida de agua de ungrifo. Con una presión previa de 2 bar, lo que correspondea una altura de presión de la bomba deaproximadamente 20 metros, sale de un grifo DN1/2 un caudal de 2 m 3 /h. Para duplicar el caudalsuministrado es preciso aumentar la presión previade 2 bar a 8 bar.Salida de agua de un grifo con diferentes presionespreviasPresión Inlet pressure previa 2 barCaudal Discharge de salida 2 m 3 /h2 m 3 /hPresión Inlet pressure previa 88 barCaudal Discharge de salida 4 m 3 4 /hm 3 /h½"2 m 3 ½"4 m 332 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

CURVAS CARACTERÍSTICASPunto de trabajoEl punto de intersección de la curva característicade la bomba y de la curva característica de lainstalación es el punto de trabajo actual de lainstalación de calefacción o de suministro deagua.Es decir, en este punto existe un equilibrio entrela potencia suministrada por la bomba y lapotencia consumida por la red de tuberías. Laaltura de presión de la bomba está siempredeterminada por la resistencia al flujo de la instalación.De este punto de trabajo se obtiene elcaudal que la bomba puede suministrar a la red.Delivery head H [m]Altura de impulsiónEl punto de trabajo resultanteCurva Pump característica curve de la bombaCurva característicade Caudal la instalación System curvePunto Intersection de intersecciónpoint = = Duty punto pointde trabajoAmbas both thermostatic válvulas termostáticas valves abiertasare openEn lo anteriormente expuesto hay que tener encuenta que el caudal suministrado no debe quedarpor debajo de un determinado valor mínimo. Encaso contrario se produciría un sobrecalentamientoen el interior de la bomba que puededañarla. Se deben observar las informaciones delfabricante. Un punto de trabajo fuera de la zonaadmisible de la curva característica de la bombaprovoca daños en el motor.Debido a la variación continua de los caudales enfuncionamiento varía también el punto de trabajo.El proyectista debe encontrar un punto de trabajoque permita un dimensionado teniendo en cuentalos requisitos máximos. Las bombas circuladorasen instalaciones de calefacción se dimensionanconforme a la demanda de calor del edificio, en losgrupos de presión debe tenerse en cuenta el caudalmáximo que resulta de todos los puntos detoma.Delivery head H [m]Altura de impulsiónCurva Pump característica curve de la bombaNuevanewcurva delsistemaSystem curve(steeper)Caudal Flow rate Q [m 3 /h]Sólo only una one válvula thermostatic termostática valve abiertais openPunto de intersecciónIntersection = Nuevopoint punto=de new trabajo duty pointCaudal Flow rate Q [m 3 /h]Todos los otros puntos de servicio que puedanestablecerse en el servicio práctico se encuentrana la izquierda de este punto de trabajoempleado para el dimensionado.Las dos figuras de la derecha muestran que lavariación del punto de trabajo se obtiene de lavariación de la resistencia al flujo.Con un desplazamiento del punto de trabajo endirección a la izquierda del punto de dimensionadoaumenta necesariamente la altura de presiónde la bomba. Este aumento de la presiónorigina ruidos en las válvulas.La adaptación de la altura de presión y del caudalsuministrado a la demanda se lleva a cabo medianteel montaje de bombas reguladas. Estopermite reducir al mismo tiempo los gastos deservicio.Wilo Principios básicos de las bombas 33

Adaptación de las bombas a lademanda de calorDebido a nuestra situación geográfica tenemos cuatro estaciones bien diferenciadascon unas variaciones considerables de las temperaturas exteriores. De lastemperaturas de verano que oscilan entre los 20ºC hasta los 40ºC cae la temperaturaen invierno a menos de 15 ó 20ºC. Estas variaciones no se pueden producir enlas temperaturas interiores de las viviendas. Al principio, las cuevas se calentabancon el fuego. Mucho más tarde se desarrollaron los sistemas de calefacción comose han descrito en la primera parte de este documento.Variaciones de las condicionesmeteorológicasTemperatura exterior en función de la estaciónEn la parte sombreada en la representación a laderecha se puede observar que para compensar lavariación de la temperatura exterior durante lasdistintas estaciones se requiere una energía decalefacción que varía considerablemente.Cuando la energía de calefacción era barata(madera, carbón y al principio también gasóleo),no importaba cuanta energía se derrochaba. En uncaso extremo se abrían las ventanas. Este métodoes un mal ejemplo de una regulación de dos posiciones:ventana abierta y ventana cerrada.Con la primera crisis de los precios del petróleo enel año 1973 aprendimos la necesidad de ahorrarenergía. En la actualidad, los edificios disponennaturalmente de un buen aislamiento térmico. Lasprescripciones legales se han adaptado continuamentea los progresos de la tecnología de laconstrucción.Naturalmente, el progreso en el desarrollo de lossistemas de calefacción no ha quedado atrás. Enprimer lugar se introdujeron las válvulas termostáticaspara poder adaptar la temperaturainterior a las necesidades de las personas.Temperatura exteriorOutside temperature [C°]2520151050-5-10-15Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun JulMes MonthLa estrangulación del caudal de agua de calefacciónaumentó la presión de las bombas convelocidad fija (a lo largo de la curva característicade la bomba) originando ruidos en las válvulas.Como remedio se inventó y se montó la válvulade rebose para reducir esta sobrepresión.El área sombreada debellenarse con energía caloríficaVéase el capítulo "Punto detrabajo" en la página 33Wilo Principios básicos de las bombas 35

ADAPTACIÓN DE LAS BOMBAS A LA DEMANDA DE CALORConmutación de la velocidad dela bombaLos fabricantes ofrecen bombas de rotor húmedocon velocidades de giro manualmente conmutables.Tal como se ha descrito en las seccionesanteriores, el caudal suministrado disminuye enfunción de la velocidad de giro para adaptarlo alpaso permitido del fluido portador de calor porlas válvulas termostáticas y las válvulas de regulación.La bomba de circulación puede reaccionarde esta manera de forma directa a la regulaciónde la temperatura ambiente.Curva característica Wilo-TOP-S1211109v0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5Wilo-TOP-S 40/103 ~ 400 V - DN 40[m/s]Regulación continua de lavelocidadEn los años 80 se consiguió la adaptación continuade bombas de alta potencia con rotorestipo seco a la demanda de calor. Para la regulaciónse emplearon convertidores de frecuenciaelectrónicos.Para explicar esta técnica nos referimos a la frecuenciaconocida de la red eléctrica de 50 Hz. Esdecir, la corriente cambia 50 veces por segundoentre una polaridad positiva y una polaridad negativa.El rotor del motor de la bomba se muevecon la velocidad que corresponde a esta frecuencia.Con ayuda de componentes electrónicos esposible hacer la frecuencia de la corriente máslenta o más rápida, es decir, regular la frecuenciade forma continua por ejemplo entre 100 Hz y 0Hz.Bomba con rotor tipo húmedoWilo-TOP-S con tres velocidadesconmutablesP 1 [W] H[m]8765432100 2 4 6 8 10 12 14 16 180 1 2 3 4 50 10 20 30 40 50 60 70Q600500400min. (3 )max.min.(2 )max. (1 )30020010000 2 4 6 8 10 12 14 16 18[m 3 /h][l/s][lgpm][m 3 /h]No obstante, por motivos prácticos no se reducela frecuencia en instalaciones de calefacción avalores inferiores a 20 Hz, es decir, a menos de un40% de la velocidad nominal. Debido a que lapotencia de calefacción máxima está dimensionadapara los días más fríos, sólo en casos particularesva a ser necesario usar los motores con lafrecuencia máxima.Para poder variar la velocidad de los motores,estos se componen en su interior de variospaquetes de bobinas. Cuando una menor cantidadde agua fluye por la tubería de calefacción,también existe menos pérdida de carga, por loque la bomba puede trabajar con una menoraltura de presión. Al mismo tiempo se reduceconsiderablemente la potencia absorbida por elmotor.Actualmente existen numerosos equipos deregulación para conmutar las velocidades enbombas circuladoras para calefacción. La bombacirculadora puede reaccionar de esta manera deforma directa a la regulación de la temperaturaambiente. Por lo tanto es posible prescindir de laválvula de rebose. Los equipos de regulaciónvarían automáticamente la velocidad en función :• del tiempo• de la temperatura del agua• de la presión diferencial• y de otras variables específicas de la instalación36 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

ADAPTACIÓN DE LAS BOMBAS A LA DEMANDA DE CALORCurvas características para los distintos tipos de regulaciónSe puede elegir entre los siguientes tipos deregulación:Altura de impulsiónDelivery head H [m]n maxn controlH setpointp-c³ p-c – Presión diferencial constanteEl equipo electrónico mantiene constante la presióndiferencial en toda la gama de caudalesadmisibles hasta la curva característica máximagenerada por la bomba en el valor nominal HS.Presión diferencialconstante: ³ p-cPresión diferencialvariable: ³ p-vDelivery head H [m]Altura de impulsiónH setpoint-minn maxn control½ H setpointp-cCaudal Flow rate Q [m 3 /h]H setpointH setpoint-minCaudal Flow rate Q [m 3 /h]³ p-v – Presión diferencial variableEl equipo electrónico varía el valor nominal de lapresión diferencial que debe conseguirse con labomba por ejemplo entre HS y 1/2 HS. El valornominal H de la presión diferencial varía en funcióndel caudal suministrado Q.³ p-cv – Presión diferencial constante/variableEn este tipo de regulación, el equipo electrónicomantiene la presión diferencial generada por labomba constante en el valor nominal ajustado Hhasta un determinado caudal suministrado (HS =100%). Cuando el caudal suministrado desciendeaún más, el equipo electrónico varía la presióndiferencial a generar mediante la bomba deforma lineal por ejemplo entre HS = 100% y HS =75%.Altura de impulsiónDelivery head H [m]100 %n maxp-cv³ p-T – Regulación de la presión diferencial controladapor la temperaturaEl equipo electrónico varía en este tipo de regulaciónel valor nominal de la presión diferencialen función de la temperatura medida del fluido.Altura de impulsiónDelivery head H [m]Presión diferencialconstante/variable: ³ p-cvH max75 %H minT max T medT minTemperatura-dependientecontrol de presión diferencial:³ p-T, dependiendo de loscambios en el caudalpos. directionneg. directionH var.H minCaudal Flow rate Q [m 3 /h]Q min Q maxCaudal Flow rate Q [m 3 /h]Esta función de regulación permite dos tipos deajuste:• Regulación con sentido de actuación positivo(aumento).Con el aumento de la temperatura del fluidotransportado aumenta el valor nominal de la presióndiferencial de forma lineal entre H mín y H máx .Este tipo de ajuste se aplica por ejemplo encalderas estándar con temperatura variable en latubería de salida.• Regulación con sentido de actuación negativo(descenso).Con el aumento de la temperatura del mediotransportado se reduce el valor nominal de lapresión diferencial de forma lineal entre H máx yH mín . Este tipo de regulación se aplica por ejemploen calderas de condensación en las que debemantenerse una determinada temperatura mínimaen la tubería de retorno para conseguir unaprovechamiento máximo del calor generado porel medio de calefacción. Esto requiere el montajede la bomba en la tubería de retorno de la instalación.38 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

ADAPTACIÓN DE LAS BOMBAS A LA DEMANDA DE CALORSe puede elegir entre los siguientes modos deservicio:Curvas características para los diferentes modosde funcionamientoModo automático de reducción (autopiloto)Las nuevas bombas de rotor húmedo y regulaciónelectrónica disponen de un modoautomático de reducción (autopiloto). Con unareducción de la temperatura de salida, la velocidadde la bomba desciende a una velocidadconstante (modo de operación con baja cargamediante regulación "Fuzzy"). Este modo garantizauna reducción del consumo de energía de labomba al mínimo que la mayoría de las vecestambién es el ajuste óptimo.El modo de reducción con el autopiloto sólopuede autorizarse después de haber llevado acabo un ajuste hidráulico de la instalación. Si nose observa este punto, determinadas partes de lainstalación que reciben poco calor podrían congelarsea bajas temperaturas.Ajuste manualEste modo de servicio está disponible para bombascon regulación electrónica a partir de unadeterminada potencia del motor. La velocidad dela bomba se ajusta a un valor constante entrenmín y nmáx en el módulo electrónico de labomba. En el modo de ajuste manual está desactivadala regulación de la presión diferencial.Altura de impulsiónDelivery head H [m]Delivery head H [m]Altura de impulsiónH setpointH setpoint-minHH Sp-cn min = constCaudal Flow rate Q [m 3 /h]n max = constCaudal Flow rate Q [m 3 /h]Modo automático de reducción(autopiloto)Modo de funcionamientomanualDDC (control digital directo) y conexión BA(conexión al equipo de automatización de unedificio)En estos modos de servicio, los equipos electrónicosde las bombas reciben sus valores nominalesdesde la central de control del edificio. Elvalor nominal se recibe de la central de controldel edificio después de una comparación entre elvalor nominal y el valor real y puede transmitirseen forma de una señal analógica 0 - 10 V / 0 - 20mA o como señal digital (interfaz PLR o LAN en labomba).n [1/min]n maxn minout1 1,5 3 10U [V]Modo de servicio DDC -control analógicoWilo Principios básicos de las bombas 39

Dimensionado aproximado de las bombaspara instalaciones de calefacciónestándarEl caudal que debe suministrar una bomba de calefacción depende de la demanda decalor del edificio a calentar. La altura de presión está determinada por las pérdidas decarga existentes en las tuberías. Es fácil calcular estas magnitudes con un programade ordenador antes de realizar una nueva instalación de calefacción. Estos programastienen actualmente una elevada calidad. Los cálculos son más difíciles cuando se tratade la modificación de instalaciones de calefacción ya existentes. Para determinar lacapacidad requerida de las bombas pueden emplearse diversos métodos de cálculoaproximado.Caudal suministrado por lasbombasCuando es preciso montar una nueva bomba decirculación en un sistema de calefacción, sutamaño se determina en base al caudal suministradosegún la siguiente ecuación:Q NQ PU =1,163 • [m 3 /h]Q PU = Caudal suministrado por la bomba en elpunto de dimensionado en [m 3 /h]Q N = Demanda de potencia calorífica de lasuperficie a calentar en [kW]1.163 = Capacidad calorífica específica en[Wh/kgK]= Diferencia de dimensionado entre la temperaturaen la salida y en el retornomedida en [K], se puede presuponer unadiferencia de 10 - 20 K para instalacionesestándar.Altura de presión de la bombaLa bomba debe superar todas las pérdidas en lared de tuberías para poder transportar el fluido atodos los puntos previstos. Debido a que es muydifícil determinar el trazado y los diámetrosnominales en las tuberías instaladas, estaecuación es válida para un cálculo aproximado dela altura de presión:H PU =R • L • ZF10.000[m]R =caídas de presión por fricción en un tuborecto [Pa/m]. Se puede presuponer un valor entre50 Pa/m y 150 Pa/m en instalaciones estándar(depende del año de construcción de la casa, encasas más antiguas se puede contar con valoresinferiores de la caída de presión de 50 Pa/mdebido al mayor diámetro nominal de las tuberíasinstaladas).L = longitud del tramo de calefacción másdesfavorable [m] para las tuberías desalida y de retorno o (longitud + ancho+ altura de la casa) x 2ZF = Factor de correción para válvulas yracores en la tubería 1.3Válvula termostática 1.7Si existen estos componentes, puedeemplearse un valor de ZF =2.2.Válvulas y racores en la tubería 1.3Válvulas termostáticas 1.7Mezclador, freno gravitatorio 1.2Si existen estos componentes, puedeemplearse un valor de ZF = 2.6 .10,000 = Factor de conversión de m en PaWilo Principios básicos de las bombas 41

DIMENSIONADO APROXIMADO DE BOMBASEjemplo de aplicaciónEl generador de calor de una vivienda multifamiliarcon un tipo de construcción más antiguotiene según la documentación una potencia de50 kW.Con una temperatura diferencial(q feed = 90°C /q return = 70°C), se obtiene:de 20 K50 kWQ PU = = 2,15 m 3 /h1,163 • 20 KSi se desea calentar el mismo edificio con unadiferencia de temperatura de por ejemplo 10 K, labomba circuladora debe proporcionar el doble decaudal, es decir 4,3 m3/h para transportar a losconsumidores de calor la energía térmica producidapor el generador de calor.La caída de presión por fricción en las tuberías esen este ejemplo de 50 Pa/m, la longitud de lastuberías de salida y de retorno es de 150 m y elfactor de corrección es de 2,2, ya que no se hamontado un mezclador o un freno de fuerza degravedad. Se obtiene la siguiente ecuación:H PU =50 • 150 • 2,210.000= 1,65 mPunto de trabajo en el campo de curvas características de la bomba concaudal volumétrico variableDel capítulo "Características de construcción" seconoce la curva de rendimiento en función de lacurva característica de la bomba. Teniendo encuenta esta curva puede apreciarse que el terciocentral de la curva característica es la zona dedimensionado más favorable con respecto alconsumo de energía. El punto de dimensionadoen instalaciones con un caudal volumétrico variabledebe encontrarse en el tercio derecho, yaque el punto de trabajo se desplaza al tercio centraly se encuentra en esta zona durante un 98%del tiempo de funcionamiento.La curva característica de la instalación se vuelvemás inclinada a medida que la resistenciaaumenta, por ejemplo a causa del cierre de lasválvulas termostáticas.• Area I (tercio izquierdo)Seleccione una bomba máspequeña cuando el punto detrabajo se encuentra en estazona.• Area II (tercio central)La bomba funciona duranteun 98% de su tiempo deservicio en la zona óptima.• Area III (tercio derecho)La bomba funciona en lazona más desfavorable sóloen su punto de dimensionado(los días más fríos / calurososdel año), es decir, durante un2% de su tiempo de serviciototal.Delivery head H [m]Altura de impulsiónI1/3 1/3 1/3IIEl punto de trabajocambia a la zona II(tercio central).IIICaudal Flow rate Q [m 3 /h]Finalmente, de los datos calculados para la alturade presión H y el caudal Q se obtienen las curvascaracterísticas:H[m]1.65Curvas características de Wilo-EasyStarv0 1 2 34 50 0,5 1 1,5 Rp 1 [m/s]0 0,25 0,5 0,75 1 Rp 1¼65432∆ p-cvRp ½Wilo-Star-E20/1-5, 25/1-5,30/1-51 ~ 230 V - Rp 1 /2 ,Rp 1 ,Rp 1 1 /4max.1min.0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,52.15[m 3 /h]42 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

DIMENSIONADO APROXIMADO DE BOMBASConsecuencias del dimensionado aproximado de bombasCuando la demanda de calor de un edificio puededeterminarse sólo mediante cálculos aproximadosde un sistema de tuberías desconocido, unodebe plantearse la pregunta acerca de las consecuenciasde este método. En el gráfico de laderecha se muestra una curva de rendimientotípica de un radiador.De esta figura se desprende lo siguiente: unadisminución del caudal Q en un 10% tiene comoconsecuencia una disminución de la potencia decalefacción de los radiadores de sólo un 2%. Lomismo se encuentra en vigor respecto a unaumento del caudal Q en aproximadamente un10%. En este caso, los radiadores emiten sólo un2% más de calor. Incluso un caudal duplicadoredunda en un aumento de la potencia de calefacciónde sólo aproximadamente un 12% .La causa reside en que la velocidad del agua enlos radiadores depende directamente del caudal.Una mayor velocidad de flujo significa un menortiempo de permanencia del agua en el radiador.Con una baja velocidad de flujo, el fluido tienemás tiempo para transmitir el calor a su entorno.Salida de calorHeating output [%]Diagrama de funcionamiento de un radiador11210083 2 % 10 %50 100 200Por este motivo es completamente erróneodimensionar una bomba con un tamaño mayordel realmente necesario basándose en "complementospor si acaso".Incluso un dimensionado claramente inferior alvalor teórico tiene consecuencias relativamentebajas: con un caudal de un 50%, los radiadorespueden transmitir todavía un 83% de energía decalefacción al ambiente.Caudal Flow rate Q [%]Ejemplo de un diagrama deservicio de un radiador90/70ºC, temperaturaambiente 20°CSoftware de planificación de bombasCon un software de planificación de bombascomo por ejemplo Wilo-Select se consigue unaplanificación completa y eficaz. Este softwareproporciona todos los datos necesarios desde elcálculo hasta el dimensionamiento de las bombasy la elaboración de la documentaciónrequerida.Wilo-Select-Classic es un software de planificaciónpara bombas, sistemas y componentes.Este software permite realizar las siguientes tareasde forma apropiada para la práctica:•Cálculo• Dimensionado• Búsqueda de catálogos y publicaciones• Cambio de bombas• Documentación• Cálculo de los gastos de energía y de la amortización• Costes durante el ciclo de vida• Exportación de datos a Acrobat PDF, DXF,GAEB, Datanorm, VDMA, VDI, CEF• Actualización automática por InternetWilo Principios básicos de las bombas 43

DIMENSIONADO APROXIMADO DE BOMBASRepresentación esquemática de una instalación de calefacción con posibilidad de un ajuste hidráulicoDepósito Air tank at de highest aire en position la posición más altade of los the circuitos linesVálvula KFE valve KFEVálvula Thermostat termostática valve (TV) (TV)Bloque Return de block retornoTercera3rd floorplantaPosiblePossiblefaltaundersupplyde suministroVálvula Gate valve de compuertaAccionador Electric actuator elétricoBloque de retornoReturn blockControlador Differential pressure de presióndiferencial controller (DV)Bomba Circulating circuladora pumpcon with regulación pump controlFreno Gravity de brake gravedad (SB) (SB)Planta Ground principal floorPosible Possible exceso oversupply de suministroAgitador 3-way mixer de 3 palasFiltroSoclaSoclafilterVaso Diaphragm de expansión expansion tank(DET) pieza with KV de fitting conexión and KVválvulaKFE valveKFEVálvulaSafety valvede seguridadCircuito Line12pDrenaje DrainageDV 1 ? pp ? < 0,2 0.2 barDV 1DV 2DV 2p < 0.2 barAlimentación FeedAFRetorno ReturnEl funcionamiento eficiente deuna bomba requiere un ajustehidráulico.44 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

DIMENSIONADO APROXIMADO DE BOMBASLa hidráulica de principio a finEs preciso llevar a cabo un ajuste hidráulico paraconseguir una distribución de calor óptima conun mínimo de ruidos.El ajuste hidráulico, además, evitará que los consumidorestengan tanto faltas como excesos enel suministro.El caudal nominal suministrado a los ramales segenera mediante la bomba en el sistema detuberías.El consumidor (radiador) sólo necesitauna parte de la potencia en función del tamañodel radiador y del ajuste de la válvula de regulacióntermostática.Para suministrar a cada consumidor los valorescorrectos de caudal y presión es posible montarreguladores de presión diferencial para losramales, válvulas de regulación termostática conpreajuste o válvulas de retorno ajustables.En las válvulas y reguladores los valores puedenajustarse para los consumidores conforme a lasinformaciones del fabricante (presión diferencialde dimensionado entre 40 y 140 mbar).Asimismo, es preciso proteger a los consumidoresde una presión excesiva. La altura de presiónmáxima originada por la bomba, por ejemploen la entrada de válvulas termostáticas no debeexceder los 2 m. Si por el tipo de construcción seexcede este valor, es preciso prever reguladoresde la presión diferencial en los distintos ramalespara observar este valor límite.Véase el capítulo "Ejemplo deaplicación" en la página 42Ajuste de bombas circuladoras con regulación electrónicaLas bombas circuladoras actuales con regulaciónelectrónica de la velocidad ofrecen una posibilidadmuy sencilla para ajustar la altura de presiónnecesaria en una instalación desconocida:• Un requisito es que los ramales se hayan ajustadocuidadosamente y que se haya purgado elaire del sistema. Todas las válvulas reguladorasdeben estar abiertas.• Después del primer mensaje de que no llegacalor a este punto distante, mediante el botóngiratorio, se aumenta lentamente la altura depresión. Hay que tener en cuenta la inercia delsistema de calefacción.• El ajuste está terminado cuando el radiador másdesfavorable recibe energía calorífica.• Las bombas tienen botones de ajuste en elequipo electrónico para fijar la altura de presión.En función del fabricante, estos botonespueden estar provistos de una escala graduadao no. Se comienza con la altura de presión mínima.Al lado del radiador más desfavorable delsistema se encuentra un compañero con unaparato de radiotelefonía.Wilo Principios básicos de las bombas 45

DIMENSIONADO APROXIMADO DE BOMBASConexión de varias bombasConexión en serie de dos bombascon la misma potenciainstaladas en una misma carcasa,las alturas de presión sesuman en los puntos con elmismo caudal.Todas las explicaciones anteriores se han referidoa una sola bomba centrífuga. Pero en la prácticaexisten situaciones de servicio en las cuales unabomba individual no puede cumplir con todos losrequisitos.En estos casos se instalan dos o más bombas.Dependiendo de la aplicación, las bombas seinstalan en serie o en paralelo.Antes de profundizar en los detalles de funcionamientodebemos hacer hincapié en un errorgeneral frecuente: No es verdad que con dosbombas idénticas conectadas en serie se consigueel doble de la altura de presión y con dosbombas idénticas conectadas en paralelo eldoble del caudal suministrado.Aunque sea posible teóricamente, esto no puedeconseguirse a causa de las características deltipo de construcción de las bombas y de lasinstalaciones.Conexión de bombas en serieCuando dos bombas se conectan en serie sesuman sus curvas características, es decir, sesuman las presiones generadas cuando trabajancontra una válvula cerrada. Por lo tanto, la alturade presión con caudal cero de dos bombas idénticasse duplica.Al considerar el otro extremo, es decir, elbombeo sin presión, es obvio que las dos bombasjuntas no pueden transportar un caudal mayorque una sola bomba.Altura de impulsiónDelivery head H [m]Curva característica de la conexión en serie debombas2 • H 0H 0H 1H 1 + H 2Caudal Flow rate Q [m 3 /h]En la práctica esto significa que se obtienenaumentos proporcionales de ambos componentesdel trabajo hidráulico:• En el eje vertical del diagrama de curvas características,en el cual se representa la altura depresión H, se ve que el aumento es tanto másfuerte cuanto más a la izquierda se encuentra lacurva característica de la instalación.• En el eje horizontal, se ve que el aumento esmínimo.Ejemplo de aplicación: varios circuitos de bombas(bombas conectadas en serie)En grandes instalaciones de calefacción seinstalan por motivos de regulación varios circuitosde calefacción. A veces se instalan tambiénvarias calderas.Ejemplo de una instalación con varios circuitosde calefacciónCaldera Boiler 1SHWGHC 1 HC 2Las bombas para la preparación de agua calientey para los circuitos de calefacción HK 1 y HK 2 trabajande forma independiente entre sí. Las bombascirculadoras están dimensionadas paravencer las respectivas pérdidas de carga en el sistema.Cada una de estas tres bombas estáconectada en serie con la bomba KP del circuitode la caldera. Esta tiene la función de vencer lapérdida de carga en el circuito de la caldera.Las consideraciones teóricas anteriores se hanbasado en bombas del mismo tamaño. Como semuestra en el esquema representado, las potenciasde cada bomba pueden ser diferentes.En este tipo de instalación existe un gran peligrocuando las capacidades de las bombas no estánexactamente ajustadas entre sí. Cuando labomba del circuito de la caldera genera unapresión demasiado alta, una o todas las bombasdistribuidoras pueden recibir una presión deentrada demasiado alta en la entrada deaspiración. En este caso no trabajan como bombasino como turbina (modo de servicio generador).Las bombas funcionan en este caso con empuje.Esto provoca en poco tiempo fallos defuncionamiento y fallos en las bombas.(En el marco de este documento no es posibleexplicar la solución del problema mediantedesacoplamiento hidráulico.)SS46 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

DIMENSIONADO APROXIMADO DE BOMBASConexión de bombas en paraleloCuando se montan dos bombas en paralelo sesuman sus curvas características, es decir, sesuman los caudales generados cuando trabajansin presión, por ejemplo a un tubo abierto. Deesta manera. el caudal máximo de dos bombasidénticas se duplica .Delivery head H [m]Altura de impulsiónCurva característica de la conexión en paraleloIIISe ha mencionado anteriormente que este puntode la curva característica sólo es un valor límiteteórico.Al considerar el otro extremo, es decir el bombeocon caudal cero, es obvio que las dos bombasjuntas no pueden conseguir una mayor altura depresión que una bomba sola.Q 1Q 1 + Q 2H 02 • Q 1Caudal Flow rate Q [m 3 /h]Ambas bombas enfuncionamientoConexión en paralelo de dosbombas con la misma potenciaEn la práctica esto significa que también en estecaso se obtienen aumentos proporcionales deambos componentes del trabajo hidráulico:• En el eje horizontal del diagrama de curvas característicasse observa que el aumento delcaudal Q es tanto más fuerte cuanto más a laderecha se encuentra la curva característica dela instalación.• En el eje vertical se observa que el aumento dela altura de presión H es más fuerte en la zonacentral de las curvas características.Ejemplo de aplicación: Funcionamiento enparaleloCuando la demanda de calor alcanza su valormáximo, las bombas I y II funcionan conjunta-mente en paralelo. Los equipos de regulaciónnecesarios para este modo de servicio seencuentran en bombas modernas, en módulosenchufables en el módulo electrónico, junto conlos accesorios requeridos.Debido a que la velocidad de cada una de lasbombas individuales montadas en la bombadoble puede conmutarse en varias etapas o regularsede forma continua se obtiene una ampliagama de posibilidades para la adaptación de lasbombas a la demanda de calor.Esto demuestra la siguiente curva característica.La línea discontinua corresponde a la curva característicaen el modo individual de una de las dosbombas. La línea continua en negrita es la curvacaracterística de la bomba en el modo de servicioconjunto.1098Curva característica de la Wilo-Stratos Dv0 1 2 3 4[m/s]Wilo-Stratos-D 50/1-81 ~ 230 V - DN 50+7∆ p-cH[m]654max.321min.00 5 10 15 20 250 1 2 3 4 5 6 70 10 20 30 40 50 60 70 80 90[m 3 /h][l/s][lgpm]Conexión en paralelo de dosbombas con la misma potencia- aumento real del caudalsuministradoEn el caso de producirse un fallo en una de lasbombas se proporciona aún un 50% del caudalinicial. Esto significa según el diagrama de servicioque el radiador puede emitir una potencia decalefacción de más de un 83%.Véase el capítulo "Consecuenciasdel dimensionado aproximadode bombas", página 43Wilo Principios básicos de las bombas 47

DIMENSIONADO APROXIMADO DE BOMBASEjemplo de aplicación: Bomba principal y bombade reservaModo de funcionamiento de carga punta convarias bombasIIBomba I o bomba II enfuncionamientoIIIIEl objetivo de una calefacción consiste en calentarviviendas en la estación fría. Por este motivoes recomendable prever en cada circuito decalefacción una bomba de reserva para unaposible avería. Esto se encuentra en vigor porejemplo para edificios de viviendas, hospitales yservicios públicos.Por otro lado se originan gastos de instalaciónclaramente más altos a causa del montaje de lasegunda bomba y de las válvulas y accesoriosrequeridos. Un buen compromiso consiste en lasbombas dobles ofrecidas por los fabricantes. Enuna carcasa están ubicados dos rodetes juntocon sus motores de accionamiento.En el modo de servicio de reserva funciona labomba I o la bomba II, o ambas bombas trabajanalternativamente (por ejemplo cada una durante24 horas). La otra bomba está desconectada. Unreflujo del fluido impulsado se impide medianteválvulas de conmutación(clapetas) montadas enserie en fábrica.Cuando se produce un fallo en una de las dosbombas, tal como se ha mencionado al inicio deesta sección, se lleva a cabo una conmutaciónautomática a la otra bomba lista para el servicio.En instalaciones con un elevado caudal suministradose instalan a veces también varias bombasindividuales de carga parcial, por ejemplo enun hospital con 20 edificios y una nave decalderas.En el siguiente ejemplo están conectadas enparalelo grandes bombas de rotor seco y conequipos electrónicos integrados. En función de lademanda es posible que las instalaciones de estetipo con carga punta se compongan de dos o másbombas del mismo tamaño.En combinación con el transmisor de señales, elequipo de regulación mantiene constante lapresión total de las bombas ( -c).Carece de importancia qué caudales de suministropermiten las válvulas termostáticas entodos los radiadores y cuántas de las cuatrobombas se encuentran en servicio en unmomento dado.Cuando en una instalación de este tipo se hallevado a cabo un ajuste hidráulico, estos circuitosse emplean también para garantizar elsuministro a través de una evaluación de lospuntos peor situados en la red. Como lo indica ladenominación, el transmisor de señales se instalaen los puntos a los cuales llega el calor con másdificultad. La señal de control procedente deltransmisor de señales se conduce al equipo deconmutación y se procesa en función de lascaracterísticas reales y la inercia de la instalación.El dispositivo electrónico integrado controla lasbombas de forma apropiada con las señalesprocedentes del equipo de control.48 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

DIMENSIONADO APROXIMADO DE BOMBASInstalación con varias bombas y regulacióncontinuaLa instalación total representada en este ejemplose regula como se indica a continuación:Multiple-pump system with infinitely variable controlIndicador Differential de presión pressure diferencial indicatorControladorControllerLa bomba principal PH o bomba de carga basecon dispositivo electrónico integrado se regulade forma continua entre su velocidad máxima n =100% y una velocidad mínima n = 40%,accionada por el transmisor de presión diferencial.De esta manera, el caudal de carga parcialvaría de forma continua en el intervalo QT1< = 25%. Cuando se necesita un caudal de suministroQT1 > 25% se conecta con su velocidad máximala primera bomba de carga punta, equipadatambién con un dispositivo electrónico PS1. Labomba principal se regula de forma continua, porlo que el caudal total se regula conforme a lademanda en el intervalo entre un 25% y un 50%.Este proceso se repite con la conexión de lasotras bombas de carga parcial PS2 y PS3 con suvelocidad máxima. La demanda máxima de calordel hospital se cubre cuando las cuatro bombastrabajan con su potencia máxima y suministran elcaudal VV. De la misma manera se desconectanlas bombas de carga punta con dispositivoselectrónicos PS3 a PS1 cuando la demanda decalor disminuye.Altura de impulsiónConsumo de potenciaDelivery head H [m]40100Power consumption P [%]7550256P H P H +P S1 P H + P S1 + P S2n = 60% = const.n = 4x100%n = 60%V˙ T1 25% V˙ T2 = 50% V˙ T3 = 75% V˙ V = 100%P VP T3P T2P T1Caudal Flow rate V˙ [%]Leyenda:P H = Bomba principalP S = 1-3 bomba 1 a 3 de cargapuntaVÝ V = Caudal suministrado aplena cargaVÝ T = Caudal suministrado acarga parcialP V = Consumo de potencia aplena cargaP T = Consumo de potencia acarga parcialPara conseguir un tiempo de servicio lo másuniforme posible de todas las bombas de circulación,la función de bomba principal regulada seconmuta diariamente de forma cíclica.Del diagrama inferior se desprende la magnitudde los ahorros que se pueden conseguir para elconsumo de potencia en función del respectivotipo de bomba.En grandes instalaciones tiene mayor importanciala ventaja de gastos de servicio más bajos a lolargo de muchos años en comparación con bajosgastos de inversión. Cuatro bombas con dispositivoselectrónicos de control integrados puedenser más caras que una bomba grande sin equipode control. Pero cuando se tiene en cuenta unperiodo de servicio de 10 años, es posible recuperarcon creces los gastos de inversión parabombas con equipos de control integradosgracias al ahorro de gastos de servicio. Comoefecto secundario se consigue con la instalaciónun mejor abastecimiento de los consumidores yal mismo tiempo un nivel de ruidos más bajo yuna mayor rentabilidad. Todos estos factorespueden resultar en un claro ahorro de energíaprimaria.Wilo Principios básicos de las bombas 49

ConclusionesEn las presentes "Bases de la tecnología de bombas" se ha expuestouna vista general de los campos de aplicación de las bombas,empezando por las invenciones más antiguas y las relaciones mássencillas hasta ejemplos muy exigentes.Se han explicado las relaciones complejas del servicio de bombas ylas mejoras del comportamiento en servicio actualmente posiblesgracias a las regulaciones electrónicas.Con respecto a una instalación de calefacción en un edificio, labomba circuladora es uno de los componentes más pequeños delsistema completo en lo que se refiere a su tamaño y a su inversión.Sin embargo, garantiza que todos los otros componentes puedanfuncionar correctamente. En comparación con el cuerpo humanopuede decirse que la bomba es el corazón de la instalación.50 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

¿Sabía ...?Si está interesado puede comprobar sus conocimientos de las "Bases de la tecnologíade bombas" con ayuda de las siguientes preguntas.Historia de la tecnología de las bombasPreguntas acerca de los temas· Suministro de agua· Eliminación de aguas residuales· Tecnología de calefacciónPregunta 1:· Las bombas se conocían ya en la antigüedad (1)· Las bombas se han inventado para lacalefacción (2)· Con las bombas sólo es posible elevar agua (3)Pregunta 2:· Arquímedes inventó la rueda de cangilones (1)· Los chinos inventaron la bomba centrífuga (2)· La inclinación del tornillo de Arquímedes determina el caudal suministrado (3)Pregunta 3:· Los primeros conductos de desagüe seconstruyeron en 1856 (1)· La Cloaca Máxima se construyó en Roma (2)· Instalaciones de elevación deben montarse entodas las salidas de agua (3)Pregunta 4:· Los germanos construyeron calefaccionescentrales (1)· Los romanos construyeron calefacciones delsuelo (2)· Máquinas a vapor calentaron las casas en elsiglo XVII (3)Pregunta 5:· En calefacciones con circulación natural semontan fuertes y pesadas bombas de calefacción(1)· Las calefacciones por vapor trabajan a temperaturasentre 90ºC y 100ºC (2)· Sólo con bombas circuladoras es posibleconstruir sistemas de calefacción a bajas temperaturas(3)Pregunta 6:Bombas se utilizan ya desde hace siglos:· para la elevación de agua (1)· en calefacciones por vapor (2)· en calefacciones con circulación natural (3)Pregunta 7:· El acelerador de circulación patentado en 1929era el perfeccionamiento de una bomba decalefacción frecuentemente empleada (1)· Era la primera bomba de montaje en tubos paracalefacciones (2)Pregunta 8:Las bombas de calefacción pueden compararseen el cuerpo humano con:· los brazos (1)· el corazón (2)· la cabeza (3)Pregunta 9:Las ventajas de la bomba de circulación decalefacción son:· gastos de instalación más reducidos (1)· gastos de servicio ajustados (2)· una regulación bien adaptada (3)· todos los puntos anteriores (4)Respuestas:Pregunta 1: No. 1Pregunta 2: No. 3Pregunta 3: No. 2Pregunta 4: No. 2Pregunta 5: No. 3Pregunta 6: No. 1Pregunta 7: No. 2Pregunta 8: No. 2Pregunta 9: No. 4Wilo Principios básicos de las bombas 51

¿SABÍA...?El agua - nuestro medio de transportePreguntas acerca de los temas:· Capacidad de almacenamiento de calor· Aumento y disminución del volumen· PresiónPregunta 1:El agua se expande:· durante el calentamiento por encima de 0ºC (1)· durante el enfriamiento por debajo de 0ºC (2)· durante el enfriamiento o calentamiento desde+4ºC (3)Pregunta 2:Los siguientes conceptos son iguales:· trabajo, potencia y rendimiento (1)· trabajo, energía y cantidad de calor (2)· trabajo, ganas y alegría (3)Pregunta 3:El peso específico del agua durante su calentamiento· disminuye (1)· aumenta (2)· no varía (3)Pregunta 4:Al alcanzar la temperatura de ebullición· la temperatura del agua sigue aumentando (1)· la temperatura del agua se mantiene en supunto de ebullición (2)· la temperatura del agua desciende de nuevo (3)Pregunta 6:La energía de calor disponible en el aguadepende de· la capacidad de almacenamiento del agua (1)· de la masa del agua en movimiento (2)· de la diferencia entre las temperaturas en lasalida y el retorno (3)· conjuntamente de las tres magnitudes deinfluencia mencionadas (4)Pregunta 7:Las calefacciones con circulación natural funcionanmejor· con resistencias más bajas de las tuberías (1)· con resistencias más altas de las tuberías (2)Pregunta 8:La válvula de seguridad· sirve para airear y desairear la instalación (1)· protege contra cargas por presión inadmisibles(2)· no se necesita cuando se montan bombaselectrónicas (3)Respuestas:Pregunta 1: No. 3Pregunta 2: No. 2Pregunta 3: No. 1Pregunta 4:No. 2Pregunta 5: No. 1Pregunta 6:No. 4Pregunta 7: No. 1Pregunta 8:No. 2Pregunta 5:La cavitación puede evitarse mediante· la elección de una bomba con unabaja altura de presión de entrada (1)· disminución de la presión estática (2)· aumento de la presión de vapor VD (3)52 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

¿SABÍA...?Características de construcciónPreguntas acerca de los temas:· Bombas autoaspirantes y bombas conaspiración normal· Bombas de rotor húmedo· Bombas de rotor secoPregunta 1:La altura de aspiración· depende de la presión atmosférica (1)· es teóricamente de 10,33 m (2)· tiene influencia en la altura de presión (3)· las respuestas 1 a 3 son correctas (4)Pregunta 2:Para bombas autoaspirantes es correcto:· son capaces de purgar el aire de la tubería deaspiración (1)· la tubería de aspiración debería ser lo más cortaposible (2)· deben llenarse antes de la puesta en marcha (3)· son correctos todos los puntos anteriores (4)Pregunta 3:El agua de calefacción en la camisa de bombas derotor húmedo· sirve para la lubricación y el enfriamiento (1)· favorece la altura de presión (2)· no se necesita en principio (3)Pregunta 4:Las ventajas de una bomba de rotor húmedo son:· buen rendimiento (1)· altas temperaturas en el circuito de calefacción(2)· marcha silenciosa y funcionamiento sin mantenimiento(3)Pregunta 6:Las bombas de rotor seco se emplean· a caudales suministrados bajos (1)· a caudales suministrados altos (2)· sin lubricación del motor (3)Pregunta 7:El rendimiento de una bomba es la relación· entre la tubuladura de impulsión y la tubuladurade aspiración (1)· entre la potencia de accionamiento y la potenciade salida (2)· entre la potencia absorbida y la potencia de salida(3)Pregunta 8:El mejor rendimiento de una bomba centrífuga seencuentra· en el tercio izquierdo de la curva característica (1)· en el tercio central de la curva característica (2)· en el tercio derecho de la curva característica (3)Pregunta 9:Las sellados con cierre mecánico· se componen de fibras sintéticas o de cáñamo (1)· son rodamientos del eje (2)· se emplean en bombas de rotor seco (3)Pregunta 5:La posición de montaje recomendada de unabomba en línea de rotor seco· es con una disposición vertical del eje (1)· es con una disposición horizontal del eje (2)· con posición de montaje arbitraria excepto conel motor hacia abajo (3)Preguntas:Pregunta 1: No. 4Pregunta 2: No. 4Pregunta 3: No. 1Pregunta 4: No. 3Pregunta 5: No. 3Pregunta 6: No. 2Pregunta 7: No. 3Pregunta 8: No. 2Pregunta 9: No. 3Wilo Principios básicos de las bombas 53

¿SABÍA...?Curvas característicasPreguntas acerca de los temas:· Curva característica de la bomba· Curva característica de la instalación / de la redde tuberías· Punto de trabajoPregunta 1:La energía de accionamiento eléctrica· se convierte en alta presión (1)· se convierte en un aumento de la presión y enmovimiento (2)· se genera de la energía hidráulica (3)Pregunta 2:En los ejes de un diagrama de curvas característicasse indican· en el eje vertical la altura de presión y en el ejehorizontal el caudal suministrado (1)· en el eje vertical el caudal suministrado y en eleje horizontal la altura de presión (2)· en el eje vertical la energía y en el eje horizontalel medio (3)Pregunta 5:La altura de presión de bombas de calefaccióndebe dimensionarse según:· la altura del edificio (1)· la resistencia de la red de tuberías (2)· ambas magnitudes de influencia mencionadas(3)Pregunta 6:El caudal suministrado de la bomba decalefacción debe dimensionarse según:· una temperatura exterior media (1)· la temperatura interior deseada (2)· la demanda de calor calculada (3)Pregunta 3:La curva característica de la instalación muestra· el aumento de la resistencia en función delcaudal suministrado (1)· el aumento del caudal suministrado en funciónde la presión (2)· la variación del caudal suministrado en funciónde la velocidad del agua (3)Pregunta 4:La resistencia por fricción de las tuberías varía· de forma lineal con el caudal suministrado (1)· con el cuadrado del caudal suministrado (2)· con el cubo del caudal suministrado (3)RespuestasPregunta 1: No. 2Pregunta 2: No. 1Pregunta 3: No. 1Pregunta 4:No. 2Pregunta 5: No. 2Pregunta 6:No. 354 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

TOPICAdaptación de las bombas a la demanda de calorPreguntas acerca de los temas:· Variaciones de las condiciones meteorológicas· Regulación de la velocidad de bombas· Regulación continua de la velocidad· Tipos de regulaciónPregunta 1:La demanda de calor de un edificio· es siempre constante (1)· varía en función de las estaciones (2)· aumenta cada año (3)Pregunta 2:Con la variación de la demanda de calor· regulan las válvulas termostáticas (1)· regulan las ventanas = abrir / cerrar (2)· se regula la presión en la instalación (3)Pregunta 3:La variación de la velocidad de las bombas sirvepara· adaptar el caudal suministrado requerido (1)· descargar la válvula de rebose (2)· corregir un dimensionado erróneo de la bomba (3)Pregunta 4:La variación de la velocidad de una bomba se llevaa cabo· siempre de forma manual (1)· siempre de forma automática (2)· de forma manual o automática en función delequipamiento de la instalación (3)Pregunta 5:La regulación continua de la velocidad· es mejor que la conmutación escalonada (1)· es peor que la conmutación escalonada (1)· consigue los mismos resultados que laconmutación escalonada (3)Pregunta 6:En bombas circuladoras con regulación electrónica· es posible ajustar la demanda de calor (1)· es posible ajustar la duración de vida útil (2)· es posible ajustar la altura de presión (3)Pregunta 7:Tipo de regulación -c = presión diferencialconstante· El caudal suministrado aumenta con una velocidadconstante (1)· La velocidad se adapta a la demanda de caudalsuministrada (2)· La presión previa del vaso de expansión conmembrana se mantiene siempre constante en unsistema cerrado (3)Pregunta 8:El modo automático de reducción (autopiloto)· se controla mediante un temporizador (1)· depende de la temperatura ambiente en elinterior (2)· sólo debe permitirse en instalaciones de calefacciónhidráulicamente ajustadas (3)Pregunta 9:La tecnología ECM más moderna de bombas (altaeficiencia)· emplea rotores de un imán permanente (1)· ahorra hasta un 80% de los gastos de servicioen comparación con bombas convencionales (2)· el giro del rotor se consigue mediante conmutaciónelectrónica (3)· con los puntos 1 a 3 se consigue actualmente labomba de rotor húmedo más económica (4)Respuestas:Pregunta 1: No. 2Pregunta 2: No. 1Pregunta 3: No. 1Pregunta 4: No. 3Pregunta 5: No. 1Pregunta 6:No. 3Pregunta 7: No. 2Pregunta 8:No. 3Pregunta 9:No. 4Wilo Principios básicos de las bombas 55

¿SABÍA...?Dimensionado aproximado de bombasPreguntas acerca de los temas:· Caudal suministrado por las bombas· Altura de presión generada por las bombas· Dimensionado de las bombas· Ajuste hidráulicoPregunta 1:La elección de una bomba de circulación decalefacción se rige· según el diámetro nominal especificado (1)· según aspectos económicos (2)· según los datos de la instalación (3)Pregunta 2:Con un aumento del caudal suministrado en un100%· se reduce la potencia de calefacción en aproximadamenteun 2% (1)· aumenta la potencia de calefacción en aproximadamenteun 12% (2)· se mantiene constante la potencia de calefacción(3)Pregunta 3:En el caso de dudas acerca de la elección de unabomba circuladora· se elige la bomba más pequeña (1)· se elige la bomba más grande (2)· se elige la bomba más barata (3)Pregunta 6:¿Por qué se ajustan las instalaciones de calefacción?· Para conseguir una distribución óptima del calor (1)· La instalación debe funcionar con pocos ruidos (2)· Los consumidores deben protegerse contra excesosy faltas de suministro (3)· Los tres puntos anteriores son importantes ycorrectos (4)Pregunta 7:¿Cómo se ajusta correctamente una bomba electrónicacon una altura nominal de presión desconocida?· Con ayuda de otra persona (1)· Después de la purga de aire y el ajuste hidráulico (2)· Se empieza con el valor de ajuste mínimo de labomba (3)· De tal manera que el radiador en la posición másdesfavorable reciba suficiente energía de calefacción(4)· El ajuste está terminado cuando se cumplen lospuntos 1 a 4 (5)Pregunta 4:En un sistema de suministro de agua es precisodimensionar la altura de presión de una bomba· según la altura geodésica (1)· según la presión dinámica mínima (2)· la resistencia de las tuberías(3)· según los puntos 1 a 3 (4)Respuestas:Pregunta 1: No. 3Pregunta 2: No. 2Pregunta 3: No. 1Pregunta 4:No. 4Pregunta 5: No. 3Pregunta 6:No. 4Pregunta 7: No. 5Pregunta 5:En instalaciones de calefacción es precisodimensionar la altura de presión· según la altura geodésica (1)· según la presión dinámica mínima (2)· la resistencia de las tuberías(3)· según los puntos 1 a 3 (4)56 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

¿SABÍA...?Conexión de varias bombasPreguntas acerca de los temas:· Conexión de bombas en serie· Conexión de bombas en paralelo· Modo de servicio de carga punta con variasbombasIndicador Differential de presión pressure diferencial indicatorControlador ControllerPregunta 1:Cuando dos bombas se conectan en serie· se duplica la altura de presión (1)· se duplica el caudal suministrado (2)· las variaciones dependen de la posición de lascurvas características de la instalación (3)Pregunta 2:En el caso de una conexión en serie de bombasexiste el peligro· de un servicio generatriz, es decir, la bomba es"empujada" (1)· las potencias de las bombas se cancelan mutuamente(2)· se produce un suministro insuficiente en elsistema (3)Pregunta 3:Cuando dos bombas se conectan en paralelo· se duplica la altura de presión (1)· se duplica el caudal suministrado (2)· las variaciones dependen de las curvas característicasde la instalación (3)Pregunta 4:Bombas dobles pueden emplearse:· preferentemente en el modo de servicio dereserva (1)· preferentemente en el modo de servicio deadición (2)· opcionalmente en ambos modos de servicio (3)Pregunta 5:La distribución de la potencia requerida entrevarias bombas en grandes instalaciones· reduce los gastos de servicio (1)· alarga la duración de vida útil de las bombas (2)· las respuestas 1 y 2 son correctas (3)Pregunta 6:¿Cómo se denomina el modo de regulación en elcual el transmisor de señales está montado agran distancia del equipo de conmutación?· Regulación baricéntrica (1)· Regulación difícil (2)· Regulación según el punto peor situado (3)Pregunta 7:¿Qué debe observarse en la conexión en paralelode bombas en un equipo de conmutación?· Las bombas deben tener el mismo tamaño (1)· Deben ser bombas de baja velocidad (2)· Deben ser bombas de alta velocidad (3)Respuestas:Pregunta 1: No. 3Pregunta 2: No. 1Pregunta 3: No. 3Pregunta 4:No. 3Pregunta 5: No. 3Pregunta 6:No. 3Pregunta 7: No. 1Wilo Principios básicos de las bombas 57

Unidades legales, extracto para bombascentrífugasMagnitud física Símbolo Unidades legales Unidades Unidades ObservacionesUnidades SI Otras unidades ya no recomendadaslegalesadmisiblesLongitud l m Metro km, dm, cm, m Unidad básicamm, mmVolumen V m 3 dm 3 , cm 3 , mm 3 , cbm, cdm, … m 3Litre (1 l = 1 dm 3 )C suministrado Q m 3 /s m 3 /h, l/s l/s yC volumétrico V m 3 /sTiempo t s Segundo s, ms, ms, ns, … s Unidad básicamin, h, dVelocidad n rps rpm rpmMasa m kg Kilogramo g, mg, mg, libra, quintal kg Unidad básicaTonelada metálico la masa de mercancía(1 t = 1,000 kg) comarcial se denominapeso.Densidad r kg/m 3 kg/dm 3 kg/dm 3 La denominacióny kg/m 3 “peso específico”no debe emplearse, yaque no es unívoca(ver DIN 1305).Fuerza F N Newton kN, mN, mN, … kp, Mp, … N 1 kp = 9.81 N. La(= kg m/s 2 ) fuerza gravitacional esel producto de la masam y la aceleraciónlocal de gravedad g.Presión P Pa Pascal Bar kp/cm 2 , at, bar 1 at = 0.981 bar(= N/m 2 ) (1 bar = 10 5 Pa) m head of = 9.81 • 10 4 Pawater, Torr, …1 mm Hg = 1.333 mbar1 mm WS = 0.098 mbarEnergía, W, J Julio kJ, Ws, kWh, … kp m, J y kJ 1 kp m = 9.81 JTrabajo, Q (= Nm 1 kW h = 3,600 kJ kcal, cal 1 kcal = 4.1868 kJCantidad de calor = Ws) WEAltura depresión H m Metro M Fl. S. m La altura de impulsiónes el trabajoJ = N m, ejercido enla unidad de masa delmedio a bombeardividido por el peso N.Potencia P W Vatio MW, kW kp m/s, kW 1 kp m/s = 9.81 W(= J/s CV 1 CV = 736 W= N m/s)Diferencia de T K Kelvin °C °K, deg. K Unidad básicatemperatura58 Reservado el derecho a modificaciones WILO SE

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