Bombas rotodinámicas - Ensayos de aceptación de desempeño

Vencimiento consulta pública: 2010.02.19
PROYECTO DE NORMA EN CONSULTA PUBLICA
NCh686.cR2009
ISO 9906:1999
Bombas rotodinámicas - Ensayos de aceptación de
desempeño hidráulico - Grados 1 y 2
Preámbulo
El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo el
estudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de la
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISION
PANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esos
organismos.
Este proyecto de norma se estudió a través del Comité Técnico Equipos sanitarios, para
establecer las condiciones generales para la realización de los ensayos, recepción y
requisitos generales, de las bombas centrífugas, para agua potable y alcantarillado.
Este proyecto de norma es idéntico a la norma ISO 9906:1999 Rotodynamic pumps Hydraulic performance acceptance tests - Grades 1 and 2.
El proyecto de norma NCh686 ha sido preparado por la División de Normas del Instituto
Nacional de Normalización.
Los Anexos A, B y C forman parte del proyecto de norma.
Los Anexos D, E, F, G, H, I, J, K y L no forman parte del proyecto de norma, se insertan
sólo a título informativo.
Este proyecto de norma anulará y reemplazará, cuando sea declarado Norma Chilena
Oficial, a la norma NCh686.EOf1971 Bombas centrífugas - Ensayos y recepción,
declarada Oficial de la República por Decreto Nº498, de fecha 17 de junio de 1971, del
Ministerio de Obras Públicas y Transporte.
I
NCh686
Contenido
Página
Preámbulo
I
1
Alcance y campo de aplicación
1
2
Referencias normativas
1
3
Términos, definiciones y símbolos
2
4
Garantías
10
4.1
Objetos de garantías
10
4.2
Otras condiciones de garantía
11
5
Ejecución de ensayos
11
5.1
Objetos de ensayos
11
5.2
Organización de ensayos
12
5.3
Disposiciones del ensayo
15
5.4
Condiciones de ensayo
18
6
Análisis de resultados de ensayo
23
6.1
Traslación de los resultados del ensayo a las condiciones de la garantía
23
6.2
Incertidumbres de la medición
25
6.3
Valores de factores de tolerancia
28
6.4
Verificación de las garantías
28
6.5
Obtención de características especificadas
30
II
NCh686
Contenido
Página
7
Medición del caudal
30
7.1
Medición por peso
30
7.2
Método volumétrico
31
7.3
Dispositivos de presión diferenciales
31
7.4
Vertederos de placa delgada
32
7.5
Métodos de área de velocidad
32
7.6
Métodos rastreadores
33
7.7
Otros métodos
33
8
Medición de la altura total de la bomba
33
8.1
Generalidades
33
8.2
Definición de las secciones de medición
35
8.3
Medición del nivel de agua
44
8.4
Mediciones de presión
45
9
Medición de la velocidad de rotación
51
10
Medición de la entrada de potencia de la bomba
52
10.1 Generalidades
52
10.2 Medición del torque
52
10.3 Mediciones de potencia eléctrica
52
10.4 Casos especiales
53
III
NCh686
Contenido
Página
11
Ensayos de cavitación
53
11.1 Generalidades
53
11.2 Instalaciones de ensayo
56
11.3 Determinación de la ANSP requerida por la bomba
58
Anexos
Anexo A (normativo) Factores de tolerancia para bombas producidas en serie
con selección realizada a partir de curvas de desempeño típicas y para bombas
con una entrada de potencia de máquina motriz inferior a 10 kW (pertinentes a
las bombas de serie Grado2)
A.1
A.2
62
Bombas producidas en serie con selección realizada a partir de las
curvas de desempeño típicas
62
Bombas con una entrada de potencia inferior a 10 kw
62
Anexo B (normativo) Determinación de diámetros reducidos de impulsor
64
Anexo C (normativo) Pérdidas por fricción
66
Anexo D (informativo) Conversión a unidades SI
71
Anexo E (informativo) Guía para períodos de tiempo adecuados entre
calibraciones de instrumentos de ensayo
72
Anexo F (informativo) Gráfico de corrección de desempeño para líquidos
viscosos
73
Anexo G (informativo) Reducción de ANSPR para bombas que manejan
líquidos hidrocarburos y agua a alta temperatura
76
IV
NCh686
Contenido
Página
Anexo H (informativo) Evaluación estadística de los resultados de la medición
79
H.1
Símbolos
79
H.2
Uso y validez de este anexo
80
H.3
Numero y distribución de conjuntos de observaciones
80
H.4
Evaluación de los valores promedio
80
Anexo I (informativo) Hoja de ensayo de la bomba
82
Anexo J (informativo) Lista de verificación
85
Anexo K (informativo) Bibliografía
87
Anexo L (informativo) Justificación de los cambios editoriales
89
Figuras
Figura 1 Plano de referencia ANSP de la bomba
7
Figura 2 Verificación de la garantía respecto al caudal, altura y eficiencia
29
Figura 3 Determinación de la altura total de la bomba
37
Figura 4 Ilustración isométrica de la determinación de la altura total de la
bomba
38
Figura 5 Corrección de la altura total de entrada
39
Figura 6 Toma de presión perpendicular al plano de la voluta o al plano de un
doblamiento
40
Figura 7 Medición de la altura total de bomba H para diferentes tipos de
bombas sumergidas
42
V
NCh686
Contenido
Página
Figura 8 Toma de presión para ensayos de Grados 1 y 2
45
Figura 9 Requisitos para conexiones a presión estáticas
46
Figura 10 Determinación de la altura total de la bomba por manómetro diferencial
48
Figura 11 Disposición para determinación del plano de referencia de escalas de
presión del resorte
50
Figura 12
55
Figura 13
56
Figura 14
56
Figura 15 Ensayos de cavitación: Variación de ANSP por medio de un circuito
cerrado que controle la presión y/o temperatura
60
Figura 16 Ensayos de cavitación: Variación de ANSP por control del nivel del
líquido en el sumidero de entrada de la bomba
61
Figura 17 Ensayos de cavitación: Variación de ANSP mediante una válvula de
control de presión en la entrada
61
Figura B.1 Diámetros reducidos del impulsor
65
Figura C.1 Gráfico para ensayos grado 1 que muestra las velocidades por
encima de las cuales se requieren correcciones de pérdida
67
Figura C.2 Gráfico para ensayos grado 2 que muestra las velocidades por
encima de las cuales se requieren correcciones de pérdida
68
Figura C.3 Coeficiente universal para pérdida de altura
69
Figura C.4 Valores de coeficiente universal para pérdidas de altura (gráfico de
Moody)
70
Figura F.1 Gráfico de corrección de desempeño para líquidos viscosos
75
Figura G.1 Reducción de ANSPR para bombas que manejan líquidos
hidrocarburos y agua a alta temperatura
78
VI
NCh686
Contenido
Página
Tablas
Tabla 1 Lista alfabética de letras básicas empleadas como símbolos
8
Tabla 2 Lista de letras y cifras empleadas como subíndice
9
Tabla 3 Amplitud permisible de fluctuaciones como un porcentaje del valor
promedio de la cantidad medida
19
Tabla 4 Límites de variaciones entre mediciones repetidas de la misma cantidad
(con base en límites de confianza del 95%)
20
Tabla 5 Especificación agua fría limpia
22
Tabla 6 Características de los líquidos
23
Tabla 7 Valores permisibles de incertidumbres sistemáticas
26
Tabla 8 Valores permisibles de incertidumbres de medición generales
27
Tabla 9 Valores resultantes de incertidumbres de eficiencia generales
27
Tabla 10 Valores de factores de tolerancia
28
Tabla 11 Métodos para determinar ANSP3
55
Tabla C.1 Rugosidad uniforme equivalente K para tuberías
66
Tabla E.1 Períodos de tiempo adecuados entre la calibración de instrumentos
de ensayo
72
Tabla F.1 Símbolos y definiciones adicionales empleados en el Anexo F
73
Tabla H.1 Símbolos adicionales
79
Tabla L.1 Justificación de los cambios editoriales
89
VII
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PROYECTO DE NORMA EN CONSULTA PUBLICA
NCh686.cR2009
ISO 9906:1999
Bombas rotodinámicas - Ensayos de aceptación de
desempeño hidráulico - Grados 1 y 2
1 Alcance y campo de aplicación
1.1 Esta norma especifica los ensayos de aceptación de desempeño hidráulico en bombas
rotodinámicas, (centrifugas, de flujo mixto y bombas axiales, en adelante designadas como
“bombas”). Es aplicable a cualquier tamaño y bombas de cualquier líquido bombeado que se
comporte como agua fría limpia (tal como se define en 5.4.5.2). No considera los detalles
estructurales de la bomba ni las propiedades mecánicas de sus componentes.
1.2 Esta norma considera dos grados de exactitud de medición: Grado 1, correspondiente
a mayor precisión y Grado 2, a menor precisión. Estos grados incluyen diferentes valores
para factores de tolerancia, fluctuaciones permisibles e incertidumbres de medición.
1.3 Esta norma considera para bombas producidas es serie, factores de tolerancia
superiores en la selección de curvas de desempeño típico, y para bombas con entrada de
potencia menor que 10 kW, ver Anexo A.
1.4 La presente norma es aplicable tanto a la bomba en sí, sin ningún accesorio como a
una combinación de bomba asociada con todos o una parte de sus accesorios aguas
arriba o aguas abajo.
2 Referencias normativas
Los documentos siguientes son indispensables para la aplicación de esta norma. Para
referencias con fecha, sólo se aplica la edición citada. Para referencias sin fecha se aplica
la última edición del documento referenciado (incluyendo cualquier enmienda).
ISO 1438-1
Water Flow Measurement in Open Channels Using Weirs and Venturi
Flumes-Part 1 - Thin-plate Weirs.
1
NCh686
ISO 2186
ISO 3354
ISO 3966
ISO 4373
ISO 5176-1
ISO 5198
ISO 7194
ISO 8316
ISO 9104
IEC 60034-2
Fluid Flow in Closed Conduits. Connections for Pressure Signal
Transmissions Between Primary and Secondary Elements.
Measurement of Clean Water Flow in Closed Conduits - Velocity-Area
Method Using, Current-meters in Full Conduits and Under Regular Flow
Conditions.
Measurement of Fluid Flow in Closed Conduits - Velocity Area Method
Using Pilot Static Tubes.
Measurement of Liquid Flow in Open Channels - Water-level Measuring
Devices.
Measurement of Fluid Flow by Means of Pressure Differential Devices Part 1: Orifice Plates, Nozzles and Venturi Tubes Inserted in Circular
Cross-section Conduits Running Full.
Centrifugal, Mixed Flow and Axial Pumps. Code for Hydraulic
Performance Tests-Precision Grade.
Measurement of Fluid Flow in Closed Conduits. Velocity-area Methods
of Flow Measurement in Swirling or Asymmetric Flow Conditions in
Circular Ducts by Means of Current-Meters of Pitot-static Tubes.
Measurement of Liquid Flow in Closed Conduits-Method by Collection
of The Liquid in a Volumetric Tank.
Measurement of Liquid Flow in Closed Conduits. Methods of Evaluating
The Performance of Electro-magnetic Flow-meters for Liquids.
Recommendations for Rotating Electrical Machinery (Excluding
Machines for Traction Vehicles) - Part 2: Determination of Efficiency of
Rotating Electrical Machinery.
3 Términos, definiciones y símbolos
Para los propósitos de esta norma, se aplican los términos, definiciones y símbolos
siguientes:
NOTAS
1)
Las definiciones, en especial aquellas dadas para alturas y alturas de succión positiva neta (MPS) pueden
no ser apropiados para uso general en hidrodinámica y son solamente para propósitos de la presente
norma. No se definen algunos términos de uso actual pero esto no es estrictamente necesario para el uso
de la presente norma.
2)
La Tabla 1 ofrece una lista alfabética de símbolos empleados y la Tabla 2 presenta una lista de
subíndices. En la presente norma todas las formulas se dan en unidades SI. Para la conversión de otras
unidades a unidades SI, ver anexo D.
3)
A fin de evitar cualquier error de interpretación, se reproducen las definiciones de las cantidades y
unidades como se dan en ISO 31 y se complementan estas definiciones con información específica,
acerca de su uso en la presente norma.
3.1 velocidad angular: número de radianes de un eje por unidad de tiempo
ϖ = 2π n
3.2 velocidad de rotación: número de rotaciones por unidad de tiempo
2
NCh686
3.3 densidad: masa por unidad de volumen
3.4 presión: fuerza por unidad de área
NOTA - En la presente norma todas las presiones son presiones manométricas, es decir con respecto a la
presión atmosférica, excepto la presión atmosférica y la presión de vapor que son presiones absolutas.
3.5 potencia: energía transferida por unidad de tiempo
3.6 número Reynolds:
3.7 flujo nominal: flujo que sale al exterior desde de la bomba, es decir, caudal
descargado en la tubería, desde el ramal de salida de la bomba
NOTAS
1)
2)
3)
Las pérdidas o abstracciones siguientes son inherentes a la bomba.
a)
Descarga necesaria para balance hidráulico de empuje axial.
b)
Enfriamiento de rodamientos de la bomba en sí.
c)
Sello líquido para el empaque.
En el caudal no se reconocen fugas de los accesorios, fugas internas, etc. Por el contrario, se reconocen
todos los flujos derivados para otros propósitos, tales como:
-
Enfriamiento de los rodamientos del motor.
-
Enfriamiento de una caja de engranajes (rodamientos, enfriador de aceite), etc.
El que se tomen en cuenta estos flujos y cómo se haga depende de la ubicación de su derivación y de la
sección de medición de flujo, respectivamente.
3.8 caudal: el caudal de salida tiene el valor siguiente:
NOTA - En la presente norma el símbolo Q también puede designar el caudal en cualquier sección determinada.
Es el cociente del flujo nominal en esta sección y la densidad. (La sección se puede designar por subíndices).
3
NCh686
3.9 velocidad promedio: velocidad axial promedio del flujo, igual al caudal dividido por el
área de sección transversal de la tubería
NOTA - En este caso Q puede variar, por diferentes razones a través del circuito.
3.10 velocidad local: velocidad de flujo en cualquier punto
3.11 altura: energía por masa unitaria de fluido, dividida por aceleración debida a la
gravedad, g
3.12 plano de referencia: cualquier plano horizontal empleado como referencia para
medición de la altura
NOTA - Por razones prácticas es preferible no especificar un plano de referencia imaginario.
3.13 altura por encima del plano de referencia: altura del punto considerado por encima
del plano de referencia
NOTA - Su valor es:
-
Positivo, si el punto considerado está por encima del plano de referencia.
-
Negativo, si el punto considerado está por debajo del plano de referencia.
Ver Figuras 3 y 4.
3.14 presión manométrica: presión relativa a la presión atmosférica
NOTAS
1)
2)
Su valor es:
-
Positivo, si esta presión es superior a la presión atmosférica.
-
Negativo, si esta presión es inferior a la presión atmosférica.
Todas las presiones en la presente norma son presiones manométricas leídas en un manómetro o
instrumento sensor de presión similar, a excepción de la presión atmosférica y la presión de vapor del
líquido, que se expresan como presiones absolutas.
3.15 altura de velocidad: energía cinética por masa unitaria del líquido en movimiento,
dividida por g:
4
NCh686
3.16 altura total: en cualquier sección, la altura total se expresa mediante:
en que:
Z
= altura del centro de la sección transversal por encima del plano de
referencia; y
p
= presión manométrica relacionada con el centro de la sección transversal.
NOTA - La altura total absoluta en cualquier sección se da mediante:
3.17 altura total de entrada: altura total en la sección de entrada de la bomba:
3.18 altura total de salida: altura total en la sección de salida de la bomba:
3.19 altura total de la bomba: diferencia algebraica entre la altura total de salida H 2 y la
altura total de entrada H 1
NOTA - Si la compresibilidad es despreciable, H = H 2 − H 1 .
Si la compresibilidad del líquido bombeado es importante, la densidad se debería
reemplazar por el valor promedio:
5
NCh686
Y la altura total de la bomba se debería calcular mediante la fórmula:
NOTA - El símbolo matemáticamente correcto sería H 1− 2 .
3.20 energía específica: energía por masa unitaria de líquido:
3.21 pérdida de altura en la entrada: diferencia entre la altura total del líquido en el
punto de medición y la altura total del líquido en la sección de entrada de la bomba
3.22 pérdida de altura en la salida: diferencia entre la altura total del líquido en la
sección de salida de la bomba y la altura total del líquido en el punto de medición
3.23 coeficiente de pérdida por fricción: coeficiente por pérdida de altura por fricción en
la tubería
3.24 altura neta positiva de succión ANSP: altura total de entrada absoluta, por encima
de la altura equivalente, a la presión de vapor relativa al plano de referencia ANSP :
ANSP = H 1 − z D +
p amb − p v
ρ1 g
Nota - Este ANSP se relaciona con el plano de referencia ANSP de la bomba, mientras que la altura total de
entrada se relaciona con el plano de referencia.
3.25 plano de referencia NPHS de la bomba; <bombas multi-etapas>: plano horizontal a
través del centro del círculo descrito por los puntos externos de los bordes de entrada de
las cuchillas del impulsor
3.26 plano de referencia ANSP de la bomba; <bombas de entrada doble con eje vertical
o inclinado>: plano a través del centro superior
NOTA - El fabricante debe indicar la posición de este plano con respecto a los puntos de referencia precisos
en la bomba.
Ver Figura 1.
6
NCh686
Convención
1 plano de referencia ANSP de la bomba
Figura 1 - Plano de referencia ANSP de la bomba
3.27 ANSP disponible: ANSP disponible según se determine por las condiciones de
instalación para un caudal específico
3.28 ANSP requerido: ANSP mínimo determinado por el fabricante/proveedor para una
bomba que tenga un desempeño especificado a un caudal, velocidad y líquido bombeado
(ocurrencia de posible cavitación, incremento del ruido y la vibración debido a la
cavitación, inicio de la caída de la altura o de la eficiencia, caída en una cantidad
determinada, limitación de la erosión de la cavitación)
3.29 ANSP3: ANSP requerido para una caída del 3% de la altura total de la primera etapa
de la bomba, como base estándar para uso en curvas de desempeño
3.30 número tipo: cantidad sin dimensión, calculada en el punto de mejor eficiencia que
se define mediante la fórmula siguiente:
en que:
Q'
= caudal por orificio; y
H'
= altura de la primara etapa.
NOTA - El número tipo se debe tomar al diámetro máximo del impulsor de primera etapa.
3.31 entrada de potencia de la bomba: potencia transmitida a la bomba mediante su
máquina motriz
7
NCh686
3.32 salida de potencia de la bomba: potencia mecánica transferida al líquido durante su
paso a través de la bomba:
Pu = ρ Q g H = ρ Q y
3.33 salida de potencia de la máquina motriz: potencia absorbida por la máquina motriz
de la bomba
3.34 eficiencia de la bomba: salida de potencia de la bomba dividida por la entrada de la
potencia de la bomba
3.35 eficiencia general: salida de potencia de la bomba dividida por la entrada de
potencia de la máquina motriz
Tabla 1 - Lista alfabética de letras básicas empleadas como símbolos
Símbolo
Cantidad
Unidad
A
Area
m2
D
Diámetro
m
E
Energía
J
e
Incertidumbre general, valor relativo
%
f
Frecuencia
g
Aceleración debido a la gravedad
H
Altura total de la bomba
m
HJ
Pérdidas en términos de altura de líquido
m
k
Rugosidad uniforme equivalente
m
K
Número tipo
l
Longitud
m
Masa
n
HZ, s-1
a
m/s2
(número puro)
m
kg
Velocidad de rotación
-1
s ,min-1
Altura positiva neta de succión
m
p
Presión
Pa
P
Potencia
W
q
Flujo nominal
ANSP
c
Q
Caudal
Re
Número Reynolds
kg/s
m³/s
(número puro)
(continúa)
8
NCh686
Tabla 1 - Lista alfabética de letras básicas empleadas como símbolos (conclusión)
Símbolo
Cantidad
Unidad
t
Factor de tolerancia, valor relativo
t
%
Tiempo
s
T
Torque
Nm
U
Velocidad promedio
m/s
v
Velocidad local
m/s
V
Volumen
m3
y
Energía especifica
J/kg
z
Altura por encima del plano de referencia
m
zD
Diferencia entre el plano de referencia ANSP de la bomba (ver el numeral
3.25) y el plano de referencia
m
η
Eficiencia
Θ
Temperatura
λ
ν
ρ
ϖ
Coeficiente de pérdida por fricción de tubería
(número puro)
°C
(número puro)
m2/s
Viscosidad cinemática
Densidad
kg/m3
Velocidad angular
rad/s
a) En principio, se debería emplear el valor local de g . No obstante, para el grado 2 es suficiente emplear
un valor de 9,81 m/s2. Para el cálculo del valor local g = 9,780 3 (1 + 0,005 3 seno2 ϕ ) -3 x 10-6z,
en que ϕ es la latitud y z es la altitud.
b) Un símbolo opcional para el caudal es
c) Un símbolo opcional para caudal es
Tabla 2 - Lista de letras y cifras empleadas como subíndice
Subíndice
Significado
1
Entrada
1’
Sección de medición de entrada
2
Salida
2’
Sección de medición de salida
Abs
Absoluto
Amb
Ambiente
D
Diferencia, referencia
F
Fluido de tuberías de medición
G
Garantizado
H
Altura total de bomba
Gr
Motor combinado/unidad de bomba (general)
M
Promedio
(continúa)
9
NCh686
Tabla 2 - Lista de letras y cifras empleadas como subíndice (conclusión)
Subíndice
M
Significado
Manómetro
N
Velocidad de rotación
P
Potencia
Q
Caudal (volumen)
Sp
Especificado
T
Traslado, torque
U
Util
V
Vapor (presión)
η
Eficiencia
X
En cualquier sección
4 Garantías
4.1 Objetos de garantías
Se debe definir un punto de garantía para un flujo de garantía QG y una altura de
garantía HG.
El fabricante/proveedor garantiza que bajo las condiciones especificadas y a la velocidad
especificada (o en algunos casos a la frecuencia y tensión especificados) la curva H(Q)
medida atravesará un intervalo de tolerancia (ver Tabla 10 y Figura 2), alrededor del punto
de garantía.
Otros intervalos de tolerancia (por ejemplo, los dados solamente por factores de tolerancia
positivos) se pueden acordar en el contrato.
Adicionalmente, se pueden garantizar una o más de las cantidades siguientes bajo las
condiciones especificadas y a la velocidad especificada:
a) La eficiencia de la bomba, ηG, o, en el caso de la unidad de la máquina motriz de la
bomba en general, la eficiencia combinada, ηgrG;
b) La altura positiva neta de succión requerida (ANSPR) en el flujo de garantía.
Para los casos a) y b), al caudal que se define en 6.4.2 y Figura 2.
Mediante acuerdo especial se pueden garantizar varios puntos de garantía y los valores
apropiados de eficiencia y la altura de succión positiva neta requerida a caudales
reducidos o incrementados. Se puede garantizar la entrada de potencia máxima para el
flujo de garantía o para un intervalo de operación. No obstante, esto puede requerir que se
acuerden intervalos de tolerancia mayores entre el comprador y el fabricante/proveedor.
10
NCh686
4.2 Otras condiciones de garantía
A menos que se acuerde de otro modo, se deben aplicar las condiciones siguientes a los
valores garantizados.
a) A menos que se establezcan las propiedades químicas y físicas del líquido que se
bombea, los puntos de garantía se deben aplicar para agua limpia y fría (ver 5.4.5.2)
b) Se debe acordar en el contrato la relación entre los valores de garantía bajo
condiciones de agua fría limpia y el probable desempeño bajo otras condiciones de
líquido.
c) Se deben aplicar garantías sólo para la bomba en la medida en que se ensayen
mediante métodos y en las disposiciones de ensayo especificadas en la presente
norma.
d) El fabricante/proveedor de la bomba no debe ser responsable de la especificación del
punto de garantía.
5 Ejecución de ensayos
5.1 Objetos de ensayos
5.1.1 Generalidades
Si no se acuerda de otra manera entre el fabricante/proveedor y el comprador, se debe
aplicar lo siguiente:
a) Precisión de acuerdo al grado 2.
b) Los ensayos se deben realizar en el banco de pruebas de la planta del fabricante o en
un laboratorio acreditado.
c) No se incluye el ensayo de ANSP.
Cualquier desviación de lo anterior se debe acordar entre el comprador y el
fabricante/proveedor. Esto se debería hacer tan pronto como sea posible, y
preferiblemente debería constar en el contrato.
Entre otras, tales desviaciones pueden ser:
-
Precisión de acuerdo con el Grado 1.
-
Ningún factor de tolerancia negativa (ver 4.1).
-
Factores de tolerancia correspondientes a Anexo A.
11
NCh686
-
Evaluación estadística de los resultados de medición de acuerdo con Anexo H.
-
Ensayos en un laboratorio neutral o en el sitio.
-
Desviaciones de los requisitos concernientes a la instalación de la bomba y aparatos
de medición.
-
Construcción simulada de bombas (por ejemplo, diferentes rotores en la misma
carcasa).
-
Un requisito para el ensayo ANSP.
En Anexo J se ofrece una lista de verificación de elementos donde se recomienda el
acuerdo entre el comprador y el fabricante/proveedor.
5.1.2 Ensayos contractuales - Cumplimiento de la garantía
Los ensayos tienen como fin cerciorarse del desempeño de la bomba y compararlo con la
garantía del fabricante/proveedor.
Se debe considerar que se ha cumplido con la garantía designada para cualquier cantidad
si, cuando se ensaya de acuerdo con la presente norma, el desempeño medido cae dentro
de la tolerancia especificada para la cantidad particular (ver cláusula 6).
Cuando se vaya a garantizar la ANSPR, se debe especificar el tipo de ensayo (ver 11.1.2).
Cuando se van a comprar bombas idénticas, el número de bombas a ensayar se debe
acordar entre el comprador y el fabricante/proveedor.
5.1.3 Revisiones adicionales
Durante el ensayo se puede observar si el comportamiento de la bomba es satisfactorio
con respecto a la temperatura de los empaques y rodamientos, a la fuga de aire o de
agua, a emisión acústica y vibraciones.
5.2 Organización de ensayos
5.2.1 Generalidades
Tanto el comprador como el fabricante/proveedor deben tener derecho a ser testigos de
estos ensayos.
5.2.2 Ubicación de los ensayos
5.2.2.1 Ensayos en la fábrica. Los ensayos de desempeño se deberían realizar en las
instalaciones del fabricante, o en un lugar acordado mutuamente entre el
fabricante/proveedor y el comprador.
12
NCh686
5.2.2.2 Ensayos en el sitio. Se hace necesario un acuerdo especial para los ensayos de
desempeño en el sitio siempre que se satisfagan todos los requisitos de la presente
norma. No obstante, se reconoce que con frecuencia las condiciones en la mayoría de
los sitios imposibilitan el pleno cumplimiento de esta norma. En estos casos pueden ser
aceptables los ensayos de desempeño en el sitio siempre y cuando las partes hayan
llegado a un acuerdo respecto al modo como se toman en consideración las impresiones
que inevitablemente se originaran debido a la desviación del requisito especificado.
5.2.2.3 Ensayo en laboratorio acreditado
5.2.3 Fecha de los ensayos
La fecha de los ensayos se debe acordar mutuamente por el fabricante/proveedor y el
comprador.
5.2.4 Personal
La exactitud en las mediciones depende no solamente de la calidad de los instrumentos
de medición empleados, sino también de la habilidad y pericia de las personas que
operan y leen los dispositivos de medición durante los ensayos. El personal encargado
de efectuar las mediciones se debe seleccionar con tanto cuidado como los
instrumentos por emplear en el ensayo.
Por lo general, se debe encargar la operación y lectura de aparatos de medición
complicados a especialistas con experiencia adecuada en las operaciones de medición.
La lectura de dispositivos de medición sencillos se puede confiar a los asistentes,
quienes se suponen (con previa instrucción) que efectúan las lecturas con el apropiado
cuidado y la precisión requerida.
Por mutuo acuerdo se puede designar un supervisor de ensayo que posea la adecuada
experiencia en operaciones de medición. Normalmente, cuando se realiza el ensayo en
las instalaciones del fabricante, el supervisor del ensayo es un miembro del personal del
fabricante de la bomba.
Durante los ensayos todas las personas encargadas de efectuar las mediciones están
subordinadas al jefe de ensayos, quien conduce y supervisa las mediciones, informa
acerca de las condiciones de ensayo y los resultados de los ensayos y luego esboza el
informe del ensayo. Todas las situaciones que surjan en conexión con las mediciones y
su ejecución, se someten a su decisión.
Las partes interesadas deben brindar toda la asistencia que el jefe de ensayos considere
necesario.
5.2.5 Estado de la bomba
Cuando los ensayos no se realizan en las instalaciones del fabricante, se debe dar la
oportunidad de ajustes preliminares tanto al fabricante como al instalador.
13
NCh686
5.2.6 Programa de ensayo
El supervisor debe preparar el programa y el procedimiento por seguir en el ensayo y
entregarlo tanto al fabricante/proveedor como al comprador con suficiente tiempo para
consideración y acuerdo.
Sólo los datos operacionales garantizados (ver 4.1) deben conformar la base del ensayo.
Los otros datos determinados por la medición durante los ensayos, deben tener
simplemente una función indicativa (informativa) y se deben establecer de este modo si
se incluyen en el programa.
5.2.7 Equipo de ensayo
Al decidir acerca del procedimiento de medición, se deben especificar al mismo tiempo
los aparatos de medición y registro.
El supervisor del ensayo debe ser responsable de verificar la correcta instalación del
aparato y su adecuado funcionamiento.
Todos los aparatos de medición se deben tratar en reportes que evidencien, mediante
calibración o comparación con otras normas ISO o IEC, que cumplen con el requisito del
numeral 6.2. Estos reportes se deben presentar, si se requiere.
En Anexo E se indica una guía acerca del período adecuado entre calibraciones de
instrumentos de ensayo.
5.2.8 Registros
El supervisor de ensayo y los representantes del fabricante/proveedor y comprador, si se
encuentran presentes, deben dar inicio a todos los registros de ensayos y cuadros de
registro. Cada uno de ellos debe tener una copia de todos los registros y cuadros.
La evaluación de los resultados del ensayo se debe hacer, en la medida de lo posible, al
tiempo que se desarrollan los ensayos y, en cualquier caso, antes de desmontar la
instalación e instrumentación a fin que las mediciones que presenten dudas se puedan
repetir sin demora.
5.2.9 Informe de los ensayos
Después de la correspondiente evaluación, los resultados del ensayo se deben resumir
en un informe que esté firmado por el supervisor solamente o, en conjunto, por él y los
representantes del fabricante/proveedor y del comprador.
Todas las partes especificadas en el contrato deben recibir una copia del informe.
El informe de los ensayos debería contener la información siguiente:
a) Lugar y fecha del ensayo de aceptación
14
NCh686
b) Nombre del fabricante, tipo de la bomba, número serial y posiblemente año de
construcción.
c) Diámetro del impulsor, ángulo de la cuchilla u otras identificaciones del impulsor.
d) Características garantizadas, condiciones operacionales durante el ensayo de aceptación.
e) Especificación de la máquina motriz de la bomba.
f)
Bosquejo de la disposición de los ensayos, diámetros de secciones de medición,
descripción de los procedimientos de ensayo y aparatos de medición empleados,
incluyendo datos de calibración
g) Lecturas
h) Evaluación y análisis de los resultados
i)
Conclusiones:
-
Comparación de los resultados de los ensayos y los valores garantizados.
-
Determinación de la acción tomada en conexión con cualquier acuerdo especial
que se haya hecho.
-
Recomendación de si se puede aceptar la bomba o si se debería rechazar y bajo
que condiciones (si las garantías no se satisfacen plenamente, la decisión de si se
puede aceptar la bomba o no depende del comprador).
-
Declaraciones que surgen de la acción tomada en conexión con cualquier
disposición especial que se haya realizado.
En Anexo I se presenta una hoja de ensayo de bombas, como guía.
5.3 Disposiciones del ensayo
5.3.1 Generalidades
En esta subcláusula se definen las condiciones necesarias para asegurar la medición
satisfactoria de las características de operación, teniendo en cuenta la precisión
requerida para ensayos de Grados 1 y 2.
NOTAS
1)
No se puede asumir que el desempeño de una bomba en una disposición de ensayo determinada,
aunque se haya medido con precisión, sea una indicación exacta de su desempeño en otra disposición.
2)
En cláusulas 7 y 8 se presentan recomendaciones y una guía general acerca de disposiciones de
tuberías adecuadas para asegurar mediciones satisfactorias y, si es necesario, se pueden emplear en
conjunto con las normas internacionales acerca de la medición de caudales en conductos cerrados, en
relación con los diferentes métodos (ver cláusula 7)
15
NCh686
5.3.2 Disposiciones de ensayo normalizadas
Las mejores condiciones de medición se obtienen cuando, en las secciones de medición,
el flujo:
-
Tiene una distribución de velocidad axialmente simétrica.
-
Tiene una distribución de presión estática uniforme.
-
Está libre de remolinos inducidos por la instalación.
Para los grados 1 y 2, en la práctica no se requiere verificación completa de estos
requisitos, puesto que no es posible su cumplimiento.
Es posible evitar una distribución de velocidad muy deficiente o los remolinos, evitando
cualquier doblamiento o una combinación de doblamientos, cualquier expansión o
cualquier discontinuidad en el perfil transversal, cerca de la sección de medición (menos
de cuatro diámetros).
Por lo general, el efecto de las condiciones de flujo de la entrada se incrementa con el
número tipo K de la bomba. Cuando K > 1,2, se recomienda simular las condiciones del
sitio.
Se recomienda que, para disposiciones de ensayo normalizadas que se conducen desde
tanques de reserva con una superficie libre o desde recipientes amortiguadores grandes
en un circuito cerrado, la longitud recta de la entrada L se debe determinar por la
expresión L/D=K + 5, en que D es el diámetro de la tubería. Esto es especialmente válido
para ensayos de grado 1.
Esta expresión también es válida para una instalación que incluya, a una distancia L
aguas arriba, un doblamiento sencillo en ángulo recto que no esté acondicionado con
paletas guiadoras. Bajo estas condiciones, no son necesarios los rectificadores de flujo
en la tubería entre el doblamiento y la bomba. No obstante, en un circuito cerrado donde
no hay tanque de reserva ni recipiente amortiguador, inmediatamente aguas arriba de la
bomba, es necesario garantizar que el flujo que ingresa a la bomba está libre de
remolinos inducidos por la instalación y tiene una distribución de velocidad simétrica
normal.
Se puede evitar un remolino significativo, mediante:
-
El diseño cuidadoso del circuito de ensayo aguas arriba de la sección de medición.
-
El uso adecuado de un rectificador de flujo.
-
La disposición adecuada de las conexiones a presión, a fin de minimizar su influencia
en la medición.
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NCh686
Se recomienda no instalar una válvula de estrangulación en la tubería de succión
(ver .4.4). No obstante, si no se puede evitar, por ejemplo para ensayos de cavitación,
el tramo de tubería recta entre la válvula y la entrada de la bomba deberían estar en
conformidad con los requisitos de 11.2.2.
5.3.3 Disposiciones de ensayo simuladas
Cuando por las razones mencionadas en las cláusulas anteriores se acuerda ensayar una
bomba bajo condiciones de sitio simuladas, es importante que en la entrada del circuito
simulado el flujo esté tan libre, como sea posible, de remolinos importantes inducidos
por la instalación y tenga una distribución de velocidad simétrica. Se deben tomar todas
las medidas necesarias a fin de asegurar que se logren estas condiciones.
Si es necesario, para ensayos de Grado 1 la distribución de la velocidad del flujo hacia el
circuito simulado se debe determinar mediante cuidadosos pasos de tubo Pitot, a fin de
establecer la existencia de las características de flujo requeridas. Si no, se pueden
obtener las características requeridas mediante la instalación de medios adecuados,
tales como un rectificador de flujo, adaptado para corregir el defecto en el flujo
(remolino o asimetría). En ISO 7194 se pueden encontrar las especificaciones de los
tipos de rectificadores de flujo más usados. No obstante, se debe tener precaución a fin
de garantizar que las condiciones de ensayo no se verán afectadas por las pérdidas de
presión asociadas con algunos dispositivos de rectificación.
5.3.4 Bombas ensayadas con accesorios
Si se especifica en el contrato, los ensayos normalizados se pueden realizar en una
combinación de una bomba y lo siguiente:
a) accesorios asociados en la instalación del sitio final; o
b) una reproducción exacta de la misma; o
c) accesorios introducidos para propósitos de ensayo y tomados como parte integrante
de la bomba misma.
El flujo en la entrada y salida de toda la combinación debe cumplir con los requisitos
especificados en 5.3.2.
Se deben tomar las mediciones de acuerdo con lo especificado en 8.2.2.
5.3.5 Instalación de bombeo bajo condiciones de inmersión
Cuando se ensayan o se instala una bomba, o una combinación de una bomba con sus
accesorios, en condiciones donde la conexión de la tubería normalizada según se
describe en 5.3.2 no se puede realizar debido a la inaccesibilidad o inmersión, las
mediciones se deben tomar de acuerdo con lo especificado en 8.2.3.
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5.3.6 Bombas tipo barreno (borehole) y para pozos profundos
Por lo general las bombas tipo barreno y para pozos profundos no se pueden ensayar
con sus tramos completos de tubo matriz de entrega y, en consecuencia, no se pueden
tener en cuenta la pérdida de altura en las partes omitidas y la potencia absorbida por
cualquier desviación de la misma. El rodamiento de empuje axial debe tener una carga
más ligera durante el ensayo que durante la instalación final. Las mediciones se deben
tomar de acuerdo con lo especificado en 8.2.3.
5.3.7 Bombas auto-cebantes
En principio, siempre se debe verificar la capacidad de cebadura de las bombas
autocebantes, en la altura de succión estática contractual con la tubería de entrada adjunta
equivalente a la de la instalación final. Cuando no se puede realizar el ensayo en la manera
antes descrita, se debe especificar en el contrato la disposición de ensayo a emplear.
5.4 Condiciones de ensayo
5.4.1 Procedimiento de ensayo
La duración del ensayo debe ser suficiente para obtener resultados consistentes con
respecto al grado de exactitud por alcanzar.
Todas las mediciones se deben realizar bajo condiciones estables de operación o bajo
condiciones inestables dentro de los límites establecidos en Tabla 4.
En el caso que no se pueden obtener mediciones previamente acordadas, debe ser
materia de acuerdo entre las partes interesadas.
La verificación de la garantía se debe obtener mediante registro de mínimo tres (ensayos
Grado 2) o cinco (ensayos Grado 1) puntos de medición agrupados exacta y uniformemente
alrededor del punto de garantía; por ejemplo 0,9 QG y 1,1 QG.
Cuando, por razones especiales, se hace necesario determinar el desempeño en un
intervalo, de condiciones de operación, se debe tomar una cantidad suficiente de puntos
de medición a fin de establecer el desempeño dentro de los límites de incertidumbre
establecidos en 6.1.2.
5.4.2 Estabilidad de la operación
5.4.2.1 Observaciones generales
Para los propósitos de la presente norma, se debe considerar lo siguiente:
a) Fluctuaciones: cambios de períodos cortos en el valor medido de una cantidad física
alrededor de su valor promedio, durante el tiempo que se realiza una lectura única.
b) Variaciones: aquellos cambios en el valor que ocurren entre lecturas.
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5.4.2.2 Fluctuaciones permisibles en las lecturas y uso de amortiguación
5.4.2.2.1 Observación visual directa de las señales reportadas por sistemas de medición
Para cada cantidad por medir en Tabla 3 se presenta la amplitud permisible de fluctuaciones.
Cuando la construcción u operación de una bomba es tal que se encuentran fluctuaciones
de gran amplitud, las mediciones se pueden realizar con un dispositivo de amortiguación, en
los instrumentos de medición o sus líneas conectoras, que sea capaz de reducir la amplitud
de las fluctuaciones a un valor dentro de los establecidos en Tabla 3.
Puesto que es posible que la amortiguación afecte de manera significativa la exactitud
de las lecturas, se debe hacer uso de un dispositivo de amortiguación simétrico y lineal,
por ejemplo un tubo capilar, el cual debe proporcionar una integración durante mínimo
un ciclo completo de fluctuaciones.
Tabla 3 - Amplitud permisible de fluctuaciones como
un porcentaje del valor promedio de la cantidad medida
Amplitud de fluctuaciones permisibles
Cantidad medida
Caudal
Grado 1
%
Grado 2
%
±3
±6
±1
±2
Altura total de bomba
Torque
Potencia de entrada
Velocidad de rotación
Al emplear un dispositivo de presión diferencial para medir el caudal, la amplitud permisible de las
fluctuaciones de la presión diferencial observada, debe ser ±6% para Grado 1 y ± 12% para Grado 2.
En caso de mediciones separadas de la presión total de entrada y la presión total de salida, la
amplitud máxima permisible de fluctuaciones se debe calcular sobre la altura total de la bomba.
5.4.2.2.2 Registro o integración automáticos de señales reportadas por sistemas de medición
Cuando las señales reportadas por sistemas de medición se registran o integran
automáticamente mediante el dispositivo de medición, la amplitud de fluctuación máxima
permisible de estas señales puede ser superior al valor dado en Tabla 3, si:
a) El sistema de medición empleado incluye un dispositivo integrador que transporta
automáticamente, con la exactitud requerida, la integración necesaria para calcular
el valor promedio durante un período de integración mucho más largo que el tiempo
de respuesta del sistema correspondiente.
b) La integración necesaria para calcular el valor promedio se puede realizar
posteriormente, a partir del registro continuo o muestreado de la señal análoga x (t).
(En el informe de ensayo se deberían especificar las condiciones de muestreo).
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NCh686
5.4.2.3 Número de conjuntos de observaciones
5.4.2.3.1 Condiciones estables
Las condiciones de ensayo se denominan estables, si el valor promedio de todas las
cantidades involucradas (caudal, altura total de la bomba, entrada de potencia, torque y
velocidad de rotación) es independiente del tiempo. En la práctica, las condiciones de
ensayo se pueden considerar como estables si las variaciones de cada cantidad,
observadas en el punto de operación de ensayo durante mínimo 10 s, no exceden los
valores dados en la parte superior de Tabla 3, se debe registrar sólo un conjunto de
lecturas de cantidades individuales para el punto de ensayo en consideración.
5.4.2.3.2 Condiciones inestables
En casos tales donde la inestabilidad de las condiciones de ensayo da lugar a dudas con
respecto a la exactitud de los ensayos, se debe seguir el procedimiento indicado a continuación.
En cada punto de ensayo se deben realizar lecturas repetidas de las cantidades medidas a
intervalos de tiempo aleatorios, pero mayores que 10 s; sólo se permite controlar la velocidad
de rotación y la temperatura. Todos los ajustes de la válvula de estrangulación, el nivel de
agua, el prensa estopa, el agua de equilibrio, etc., deben quedar sin alteración alguna.
La diferencia entre estas lecturas repetidas de las mismas cantidades será una medida
de la inestabilidad de las condiciones de ensayo, las cuales se ven parcialmente
influenciadas por la bomba bajo ensayo, lo mismo que por la instalación.
Se debe registrar el valor de cada lectura separada y de la eficiencia derivada de cada
conjunto de lecturas. La diferencia de porcentaje entre los valores mayor y menor de cada
conjunto de lecturas. La diferencia de porcentaje entre los valores mayor y menor de cada
cantidad no debe ser superior a la establecida en Tabla 4. Se debería observar que se permite
una diferencia más amplia si se incrementa el número de lecturas (ver Tabla 4).
Tabla 4 - Límites de variaciones entre mediciones repetidas de la
misma cantidad (con base en límites de confianza del 95%)
Diferencia permisible entre las lecturas mayores y menores de cada
cantidad, en relación con el valor promedio
Condiciones
Números de
conjuntos de
lecturas
Caudal, altura total de bomba,
entrada de potencia
Velocidad de rotación
Grado 1
%
Grado 2
%
Grado 1
%
Grado 2
%
Estables
1
0,6
1,2
0,2
0,4
Inestables
3
0,8
1,8
0,3
0,6
5
1,6
3,5
0,5
1,0
7
2,2
4,5
0,7
1,4
9
2,8
5,8
0,8
1,6
13
2,9
5,9
0,9
1,8
>20
2,0
6,0
1,0
2,0
20
NCh686
Estas diferencias máximas permisibles se asignan a fin de garantizar que las
incertidumbres debido a dispersión, tomadas en conjunto con las incertidumbres
sistemáticas dadas en Tabla 7, conlleven a incertidumbres de medición generales
inferiores a las presentadas en Tabla 8.
La media aritmética de todas las lecturas para cada cantidad se debe tomar como el
valor real para los propósitos del ensayo.
Si no se pueden lograr los valores presentados en Tabla 4, se debe averiguar la causa,
rectificarse las condiciones y elaborarse un nuevo conjunto completo de lecturas, es
decir, se deben rechazar todas las lecturas del conjunto original. Ninguna lectura o
selección de lecturas en el conjunto de observaciones se puede rechazar debido a que se
encuentre por fuera de los límites
En caso que la variación excesiva no se deba a errores de procedimiento o
instrumentación, y por lo tanto no se pueda eliminar, se pueden calcular los límites de
error mediante análisis estadístico.
5.4.3 Velocidad de rotación durante el ensayo
A menos que se acuerde de otro modo, los ensayos se pueden realizar a una velocidad
de rotación de ensayo dentro del intervalo del 50% al 120% de la velocidad de rotación
especificada para establecer el caudal, la altura total de la bomba y la entrada de
potencia. No obstante, se debería considerar que al apartarse en más del 20% de la
velocidad de rotación especificada, la eficiencia se puede ver afectada.
Para ensayos de ANSP, la velocidad de rotación de ensayo debería estar dentro del
intervalo de 80% a 120% de la velocidad de rotación especificada, siempre que el
caudal se encuentre dentro del 50% y 120% del caudal correspondiente a la máxima
eficiencia a la velocidad de rotación de ensayo.
NOTA - Para ensayos conformes con los requisitos de 11.2.1 y 11.1.2.2, siempre se puede permitir la
variación arriba mencionada. Para ensayos conformes con los requisitos de 11.1.2.3, tal variación se puede
permitir para bombas número tipo K menor o igual que 2; para bombas con número tipo K mayor que 2, se
debería llegar a un acuerdo entre las partes interesadas.
5.4.4 Ajuste de altura total de la bomba
Las condiciones de ensayo se pueden obtener, entre otros métodos, por estrangulación
tanto en las tuberías de entrada como de salida. Cuando se usa la estrangulación de la
tubería de entrada, se debe dar debida consideración a la posibilidad de cavitación del
aire que sale del agua, el cual podría afectar la operación de la bomba, el dispositivo de
medición del flujo, o ambos (ver 11.2.2).
21
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5.4.5 Ensayo en bombas para líquidos diferentes a agua fría limpia
5.4.5.1 Generalidades
El desempeño de una bomba varía de forma sustancial con la naturaleza del líquido que
se esté bombeando. Aunque no es posible dar reglas generales por medio de las cuales
se pueda emplear el desempeño con agua fría limpia, para predecir el desempeño de otro
líquido, con frecuencia es deseable para las partes acordar, sobre reglas empíricas,
ajustar las circunstancias particulares y ensayar la bomba con agua fría limpia.
Los Anexos F y G se pueden considerar como guías.
5.4.5.2 Características del agua fría limpia
Las características del agua correspondientes a lo que en la presente norma se
denomina agua fría limpia se deben encontrar dentro de los límites indicados en Tabla 5.
Tabla 5 - Especificación agua fría limpia
Características
Temperatura
Viscosidad cinemática
Densidad
Contenido sólido libre no absorbente
Contenido sólido disuelto
Unidad
Máximo
°C
40
2
m /s
1,75x10-6
kg/m3
1 050
3
2,5
3
50
kg/m
kg/m
El contenido de gas total disuelto y libre en el agua, no debe exceder el volumen de
saturación correspondiente:
-
Para un circuito abierto, a la presión y temperatura en el sumidero de la bomba.
-
Para un circuito cerrado, a las existentes en el tanque.
5.4.5.3 Características de líquidos para los cuales resultan aceptables los ensayos de
agua fría limpia
Las bombas para líquidos diferentes a agua fría limpia se pueden ensayar en cuanto a la
altura y tasa y eficiencia de flujo con agua fría limpia, si las especificaciones del líquido
se encuentran dentro de lo establecido en Tabla 6.
NOTA - Las curvas habituales de ANSPR de los fabricantes de bombas se establecen empleando agua fría
limpia y siempre se presentan los valores de ANSPR para agua fría limpia.
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NCh686
Tabla 6 - Características de los líquidos
Características de los líquidos
Viscosidad cinemática
Densidad
Contenido sólido libre no absorbente
Unidad
Mínimo
Máximo
2
m /s
Sin límite
10 x 10-6
kg/m3
450
2 000
-
5,0
3
kg/m
El contenido total de gas disuelto y libre en el líquido, no debe exceder el volumen de
saturación correspondiente:
-
Para un circuito abierto, a la presión y temperatura en el sumidero de la bomba.
-
Para un circuito cerrado, a las existentes en el tanque.
Los ensayos en bombas para líquidos diferentes a los arriba especificados están sujetos
a acuerdo especial.
En ausencia de un acuerdo especial, los ensayos de cavitación se deben realizar con
agua fría limpia. Se llama la atención al hecho de que los resultados se pueden ver
afectados por este procedimiento cuando el líquido por bombear no sea agua fría limpia.
6 Análisis de resultados de ensayo
6.1 Traslación de los resultados del ensayo a las
condiciones de la garantía
6.1.1 Generalidades
Por lo general, las cantidades requeridas para verificar las características garantizadas
por el fabricante/proveedor y las presentadas en el numeral 4.1 se miden bajo
condiciones más o menos diferentes a las que sirven de base para la garantía.
A fin de determinar si se habría cumplido con la garantía y si los ensayos se hubieran
realizado bajo las condiciones de garantía, es necesario trasladar las cantidades medidas
bajo diferentes condiciones, a aquellas medidas bajo condiciones de garantía.
6.1.2 Traslación de los resultados de ensayo en datos con base en la velocidad de
rotación (o frecuencia) especificada y densidad
Todos los datos de los ensayos obtenidos a una velocidad de rotación n dentro de la
desviación de la velocidad de rotación especificada nsp se deben trasladar a la base de la
velocidad de rotación especificada n sp.
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NCh686
Si la desviación de la velocidad de rotación de ensayo n a la velocidad de rotación
especificada nsp no excede las variaciones permisibles establecidas en el numeral 5.4.3,
y si la desviación del líquido de ensayo desde el líquido especificado se encuentra dentro
de los límites establecidos en el numeral 5.4.5.3, los datos medidos en cuanto al caudal
Q, la altura total de la bomba H, la entrada de potencia P y la eficiencia de la bomba η
se pueden convertir mediante las ecuaciones siguientes:
Y los resultados obtenidos para la ANSPR se pueden convertir por medio de la ecuación
siguiente:
Como una primera aproximación la ANSP, se puede emplear el valor x=2 si se han
cumplido las condiciones especificadas que se presentan en el numeral 5.4.3 para la
velocidad de rotación y el caudal y si el estado físico del líquido en la entrada del
impulsor es tal que no hay separación de gas que pueda afectar la operación de la
bomba. Si la bomba se opera cerca de sus límites de cavitación, o si la desviación de la
velocidad de ensayo a partir de la velocidad especificada excede las especificaciones
dadas en el numeral 5.4.3, los fenómenos se pueden ver influenciados por efectos
termodinámicos, la variación de la tensión de la superficie, o las diferencias en
contenido de aire disuelto u ocluido. Se han observado los valores del exponente x
entre 1.3 y 2 y se hace obligatorio un acuerdo entre las partes a fin de establecer la
fórmula de conversión por emplear.
En el caso de unidades de bomba de motor combinadas, o cuando las garantías se
refieren a una frecuencia y voltaje acordados, en lugar de una velocidad de rotación
acordada (ver 4.1), los datos de caudal, altura total de bomba, entrada de potencia y
eficiencia están sujetos a las leyes de traslación arriba mencionadas, siempre que se
remplace nsp por frecuencia fsp y n por la frecuencia f. No obstante, dicha traslación se
debe restringir a casos donde la frecuencia seleccionada durante el ensayo varíe como
máximo un 5% por encima o por debajo de la tensión que sirve de base a las
características garantizadas, los demás datos operacionales no requieren cambio.
Si se exceden las desviaciones arriba mencionadas, es decir ±1% para frecuencia
y ±5% para tensión, será necesario que el comprador y el fabricante/proveedor lleguen
a un acuerdo.
24
NCh686
6.1.3 Ensayo realizado con una ANSPA diferente del garantizado
No se puede aceptar el desempeño de la bomba a una ANSPA alta, después de corregir
la velocidad de rotación dentro de los intervalos permitidos en el numeral 5.4.3, para
indicar el desempeño a una ANSPA inferior.
No obstante, se puede aceptar el desempeño de la bomba a una ANSPA baja, después de
corregir la velocidad de rotación dentro de los intervalos permitidos en 5.4.3, para
indicar el desempeño a una ANSPA superior, siempre que se haya verificado la ausencia
de cavitación de acuerdo con 11.1.2.2 u 11.1.2.3.
6.2 Incertidumbres de la medición
6.2.1 Generalidades
Cada medición está sujeta inevitablemente a una incertidumbre, incluso si el
procedimiento de medición y los instrumentos empleados, lo mismo que los métodos de
análisis cumplen plenamente con las reglas existentes y en especial con los requisitos de
la presente norma.
6.2.2 Determinación de la incertidumbre aleatoria
Para los propósitos de la presente norma, la incertidumbre aleatoria en la medición de
una variable se toma como dos veces la desviación estándar de esta variable, la
incertidumbre se puede calcular e indicar como tal para cualquier medición de acuerdo
con ISO 5198.
Cuando los errores parciales (la combinación de los cuales genera la incertidumbre) son
independientes entre sí, son pequeños y numerosos y tienen una distribución de
Gaussian, existe un 95% de probabilidades de que el verdadero error (es decir, la
diferencia entre el valor medido y el valor verdadero) sea menor que la incertidumbre.
6.2.3 Incertidumbre sistemática máxima permisible
La incertidumbre de una medición depende parcialmente de la incertidumbre residual en
el instrumento o en el método de medición empleado. Después de que se han removido
todos los errores conocidos por calibración, medición cuidadosa de dimensiones,
adecuada instalación, etc., queda un error que nunca desaparece y que no puede
reducirse por repetición de las mediciones si se emplean el mismo instrumento y el
mismo método de medición. Este componente del error se denomina incertidumbre
sistemática.
En cláusulas 7 a 11 se describen diferentes métodos de medición y dispositivos por
emplear a fin de determinar el caudal, la altura total de la bomba, la velocidad de
rotación, la entrada de potencia de la bomba, y el valor ANSPR en el intervalo de
exactitud requerido para ensayos de acuerdo con los Grados 1 y 2.
25
NCh686
Se pueden emplear dispositivos o métodos que se reconozcan por calibración o
referencias a otras normas para lograr una medición con una incertidumbre sistemática,
sin exceder los valores máximos permisibles presentados en Tabla 7. Estos instrumentos
o métodos deben tener la aceptación de las partes interesadas.
Tabla 7 - Valores permisibles de incertidumbres sistemáticas
Amplitud permisible de fluctuaciones
Cantidad
Grado 1
%
Grado 2
%
±1,5
±2,5
±0,35
±1,4
Torque
±0,9
±2,0
Altura total de bomba
±1,0
±2,5
Entrada de potencia de la máquina motriz
±1,0
±2,0
Caudal
Velocidad de rotación
6.2.4 Incertidumbre de medición general
La incertidumbre aleatoria debida ya sea a las características del sistema de medición o
a las variaciones de la cantidad medida o a ambas aparece directamente como una
dispersión de las mediciones. A diferencia de la incertidumbre sistemática, la
incertidumbre aleatoria se puede reducir incrementando el número de mediciones de la
misma cantidad bajo las mismas condiciones.
La incertidumbre de medición general se debe calcular por medio de la raíz cuadrada de
la suma de los cuadrados de las incertidumbres sistemática y aleatoria.
Las incertidumbres de medición generales se deben determinar, en la medida de lo
posible, después del ensayo teniendo en cuenta las condiciones de medición y operación
pertinentes al ensayo.
Si se cumple con las recomendaciones relacionadas con la incertidumbre sistemática,
según lo establecido en el numeral 6.2.3, y todos los requisitos relacionados con el
procedimiento de ensayo, según lo determinado en la presente norma, se puede suponer
que la incertidumbre general (a un nivel de confianza del 95%) no excederá los valores
presentados en Tabla 8.
26
NCh686
Tabla 8 - Valores permisibles de incertidumbres de medición generales
Símbolo
Grado 1
%
Grado 2
%
Caudal
eQ
±2,0
±3,5
Velocidad de rotación
en
±0,5
±2,0
Torque
eT
±1,4
±3,0
Altura total de bomba
eH
±1,5
±5,5
±2,0
±4,0
Cantidad
Entrada de potencia de la máquina motriz
ePgr
Entrada de potencia de la bomba (calculada a partir
del torque y la velocidad de rotación)
eP
Entrada de potencia de la bomba (calculada a partir
de la potencia de la máquina motriz y la eficiencia
del motor)
eP
6.2.5 Determinación de la incertidumbre de la medición en la eficiencia
La incertidumbre general en la eficiencia general y en la eficiencia de la bomba debe
calcularse mediante las fórmulas siguientes:
Empleando los valores dados en Tabla 8, los cálculos conducen a los resultados
presentados en Tabla 9.
Tabla 9 - Valores resultantes de incertidumbres de eficiencia generales
NOTA - Considerar 10.4 para incertidumbres adicionales referidas a pérdidas.
Las incertidumbres como se presentan en Tablas 8 y 9 indican las posibles desviaciones
del valor de una cantidad encontrada por medición a partir de su valor verdadero
27
NCh686
6.3 Valores de factores de tolerancia
Debido a las incertidumbres de fabricación durante la realización del ensayo se
presentan las desviaciones geométricas para los diagramas en cada bomba.
Al comparar los resultados del ensayo con los valores garantizados (punto de
operación), se deben permitir tolerancias, incluyendo las posibles desviaciones en fechas
de operación entre la bomba ensayada y una bomba sin ninguna incertidumbre de
fabricación.
Se debería señalar que estas tolerancias en el comportamiento de operación de la bomba
son relacionadas con la bomba real y no con las condiciones de ensayo y las
incertidumbres de medición.
A fin de simplificar la verificación de los valores garantizados, se recomienda la
introducción de los factores de tolerancias.
Estos factores de tolerancia ±tQ, ±tH y tη en el caudal, la altura total de la bomba y la
eficiencia de la bomba, respectivamente, se deben aplicar al punto de garantía QG, HG.
En ausencia de un acuerdo especifico sobre los valores por emplear, se deben emplear
los valores presentados en Tabla 10.
Tabla 10 - Valores de factores de tolerancia
Cantidad
Símbolo
Grado1
%
Grado 2
%
Caudal
tQ
±4,5
±8
Altura total de la bomba
tH
±3
±5
Eficiencia de la bomba
tη
-3
-5
En el contrato se pueden acordar otros intervalos de tolerancia (por ejemplo, solamente
los dados por factores de tolerancia positivos).
El desempeño de las bombas producidas en serie y con selección realizada a partir de
curvas de desempeño típicas publicadas en catálogos y las bombas con una entrada de
potencia menor que 10 kW puede variar. Los factores de tolerancia para dichas bombas
se indican en Anexo A.
6.4 Verificación de las garantías
6.4.1 Generalidades
La verificación de cada garantía se debe realizar comparando los resultados obtenidos de
los ensayos con los valores garantizados en el contrato (incluyendo sus tolerancias
asociadas).
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NCh686
6.4.2 Verificación del caudal, altura y eficiencia garantizadas
Los resultados de las mediciones se deben trasladar a la velocidad (o frecuencia)
especificada de acuerdo con 6.1.2 y se deben representar contra el caudal, Q. Las curvas
que mejor encajen en los puntos medidos representarán el desempeño de la bomba.
A lo largo del punto de garantía QG. HG se traza una intersección de tolerancia con la
línea horizontal ± tQ QG y la línea vertical ± tH. HG.
Se dice que la garantía respecto a la altura y caudal se ha cumplido, si la curva H(Q)
corta o al menos toca la línea vertical y/o horizontal (ver Figura 2).
La eficiencia se debe derivar de la curva medida H(Q) donde se intersecta con la línea
recta que pasa a través del punto de trabajo especificado QG. HG y el cero de los ejes
QH y a partir del sitio donde una línea vertical hace intersección con la curva η(Q).
La condición de garantía con respecto a la eficiencia se encuentra dentro de la tolerancia
si el valor de eficiencia en este punto de intersección es mayor o igual que ηG (1 - tη)
(ver Figura 2).
NOTA - Si los valores medidos de Q y H son mayores que los valores garantizados QG y HG pero se
encuentran dentro de las tolerancias QG + (tG.QG) y además la eficiencia se encuentra dentro de la
tolerancia, la entrada real de potencia puede ser mayor que la asumida en la hoja de datos.
6.4.3 Verificación de la ANSP garantizada
Para verificar el efecto de la cavitación y el valor de la ANSPR garantizada, se debe
cumplir con los requisitos presentados en el numeral 11.1.
Altura total de bomba, m
Figura 2 - Verificación de la garantía respecto al caudal, altura y eficiencia
29
NCh686
6.5 Obtención de características especificadas
6.5.1 Reducción del diámetro del impulsor
Cuando a partir de los ensayos, los resultados indican que las características de la
bomba son mayores que las especificadas, por lo general se realiza una reducción del
diámetro del impulsor.
Si la diferencia entre los valores especificados y los valores medidos es pequeña, es
posible evitar una nueva serie de ensayos aplicando proporcionalmente las reglas que
permiten la evaluación de las características nuevas.
La aplicación de este método y las condiciones prácticas para reducir el diámetro del
impulsor deben estar sujetas a mutuo acuerdo.
El Anexo B de la presente norma ofrece algunas indicaciones que se pueden aplicar
cuando la reducción del diámetro de salida promedio del impulsor no excede el 5% para
las bombas de tipo número K ≤ 1,5.
6.5.2 Variación de la velocidad
Si una bomba con velocidad variable no cumple o excede las garantías, se pueden
recalcular los puntos de ensayo para una velocidad de rotación diferente, siempre que no
se exceda la velocidad de rotación máxima permisible. En ausencia de un acuerdo
especifico, la velocidad de rotación máxima permitida puede tomarse como igual
que 1,02 nsp en tales casos, no se requiere un nuevo ensayo.
7 Medición del caudal
7.1 Medición por peso
En ISO 4185 se indica toda la información necesaria para la medición del caudal líquido
mediante el método de peso.
El método del peso, el cual proporciona sólo el valor del caudal promedio durante el
tiempo tomado para llenar el tanque de peso, se puede considerar como el método de
medición de caudal más preciso. Se ve afectado por los errores relacionados con el
pesaje, la medición del tiempo de relleno, la determinación de la densidad teniendo en
cuenta la temperatura del fluido, y también puede haber errores en conexión o con la
desviación del flujo (método estático) o con fenómenos dinámicos en el tiempo del peso
(método dinámico).
30
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7.2 Método volumétrico
En ISO 8316 se indica toda la información necesaria para la medición del caudal líquido
mediante el método volumétrico.
El método volumétrico se acerca a la precisión del método de peso y, de manera similar,
sólo provee el valor del caudal promedio durante el tiempo que se emplea en llenar la
capacidad estimada.
La calibración del tanque de reserva puede obtenerse midiendo el nivel del agua después
de verter volúmenes sucesivos de agua, determinados por masa o mediante una pipeta
calibrada, en el tanque de reserva.
El método volumétrico se ve afectado por errores relacionados con la calibración del
tanque, la medición de los niveles, la medición del tiempo de relleno y también por
errores en conexión con la desviación del flujo. Además, se debe verificar la
hermeticidad al agua del tanque de reserva y realizarse una corrección de fugas, si es
necesario.
No obstante, existe una variante del método volumétrico que puede emplearse en el sitio
y para caudales mayores, donde se puede usar un tanque de reserva natural como la
capacidad estimada, cuyo volumen se ha determinado por procedimientos geométricos o
topográficos. En la versión actualizada de IEC 60041 se dará una guía acerca del empleo
de este método. No obstante, se debe hacer énfasis en que la exactitud de este método
es bastante inferior a causa de la dificultad en la medición de los niveles que no podría
ser ni estable ni uniforme.
7.3 Dispositivos de presión diferenciales
La construcción, instalación y empleo de placas de orificio, boquillas y tubos Venturi son
el tema de ISO 5167-1, mientras que ISO 2186 ofrece especificaciones acerca de la
conexión de tubería para el manómetro.
Se deben respetar los tramos rectos mínimos, aguas arriba del dispositivo de presión
diferencial; estos se especifican en ISO 5167-1 para diversas configuraciones de
tubería. Si es necesario colocar el dispositivo de presión diferencial aguas abajo de la
bomba (lo cual no está comprendido en las normas a las que se hace referencia) se
puede considerar, para propósitos de la presente norma, que la bomba crea disturbio en
el flujo equivalente a una inclinación única de 90° ya sea en el mismo plano que la
voluta de la bomba o en el último nivel de una bomba multiniveles o en el ramal de
salida de la bomba.
También se debería observar que el diámetro de la tubería y el número Reynolds deben
estar dentro de los intervalos especificados en ISO 5167-1, para cada tipo de
dispositivo.
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NCh686
Se debe garantizar que el aparato de medición del flujo no se vea influenciado por la
cavitación o desgasificación que pueda ocurrir, por ejemplo, en una válvula de control.
Por lo general, la presencia de aire se puede detectar mediante la operación de las
ventosas de aire en el dispositivo de medición.
Debe ser posible, se debe verificar el aparato de medición de presión diferencial
mediante comparación con manómetro de columna líquida o un manómetro de peso
muerto, o con otros patrones de calibración de presión.
Si se cumplen todos los requisitos de las normas pertinentes, se pueden emplear los
coeficientes de descarga establecidos en las normas, sin calibración.
7.4 Vertederos de placa delgada
En ISO1438-1 se presentan las especificaciones para la construcción, instalación y
utilización de vertederos rectangulares de placa delgada. En ISO 4373 se especifica el
dispositivo de medición de nivel.
Se debe prestar especial atención a la gran sensibilidad de estos dispositivos a las
condiciones de flujo aguas arriba y por lo tanto a la necesidad de cumplir con los
requisitos del canal de acceso.
Para la aplicación de la presente norma, la división de escala más pequeña de todos los
instrumentos empleados para la medición de la altura sobre el vertedero debe ser menor
que 1,5 % del caudal a medir.
7.5 Métodos de área de velocidad
Estos métodos se abordan en ISO 3354 e ISO 3966, que tienen que ver con mediciones
de descarga en conductos cerrados por medio de medidores de corriente y tubos
estáticos Pitot, respectivamente. Estas normas ofrecen todas las especificaciones
necesarias relacionadas con las condiciones de aplicación, selección y operación del
aparato, medición de las velocidades locales y cálculo del caudal mediante integración
de la distribución de la velocidad.
La complicación de estos métodos no justifica su uso para ensayos de Grado 2, pero
algunas veces éstos son los únicos que se pueden aplicar al ensayar bombas con
grandes caudales para ensayos de Grado 1.
A excepción de instalaciones de tubería muy largas, resulta preferible que la sección de
medición se coloque aguas arriba a fin de evitar demasiada turbulencia o flujo de
remolino.
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7.6 Métodos rastreadores
Estos métodos, aplicados a la medición del caudal en las tuberías, se indican en ISO 2975,
cuyas diferentes partes cubren tanto el método de dilución (inyección a tasa constante)
y el método de tiempo de tránsito, cada uno de los cuales emplea rastreadores
radioactivos químicos.
Al igual que con los métodos de área de velocidad, los métodos rastreadores se
justifican solo para ensayos Grado 1. Se recomienda que sólo los emplee personal
especializado; el uso de rastreadores está sujeto a ciertas restricciones de seguridad.
7.7 Otros métodos
Se pueden emplear algunos aparatos tales como las turbinas, flujómetros de vórtice o
área variable, electromagnéticos (ver ISO 9104) o, incluso ultrasónicos, siempre y
cuando se calibren con anticipación mediante uno de los métodos principales descritos
en 7.1 ó 7.2. Cuando se instalen en forma permanente en una instalación de ensayo, se
debe tener en cuenta la posibilidad de una revisión periódica de su calibración.
La calibración debe considerar la totalidad del flujómetro y el sistema de medición
asociado. Normalmente la calibración se debería realizar bajo las condiciones reales de
operación (presión, temperatura, calidad del agua, etc.) prevalecientes durante los
ensayos. Se debe poner atención a fin de garantizar que el flujómetro no se vea
afectado por la cavitación durante los ensayos.
Los flujómetros de turbina y electromagnéticos no requieren tramos muy largos de
tuberías recta aguas arriba (un tramo de cinco veces el diámetro de la tubería es
suficiente en la mayoría de los casos) y alcanzan una muy buena precisión. Los
flujómetros ultrasónicos son muy sensibles a la distribución de la velocidad y deben
calibrarse bajo las condiciones reales de operación. Se recomienda restringir el uso de
flujómetros de área variable a ensayos Grado 2.
8 Medición de la altura total de la bomba
8.1 Generalidades
8.1.1 Principios de medición
La altura total de la bomba se calcula de acuerdo con su definición (ver 3.19).
Expresada como una altura de la columna de líquido bombeado, representa la energía
transmitida por la bomba por peso unitario de líquido.
El concepto de altura se puede remplazar por el de energía especifica (y = gH, ver 3.20)
que representa la energía transmitida por la bomba por masa unitaria de líquido; aunque
es menos común, se debe recomendar su uso.
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Las diferentes cantidades especificadas en la definición de altura total de la bomba
en 3.19 se deberían determinar como regla en la sección de entrada S1 y la sección de
salida S2 de la bomba (o del conjunto de la bomba y accesorios que está sujeto a
ensayos). En la práctica, por conveniencia y exactitud en la medición, las medidas se
realizan generalmente en la sección transversal S1’ y S2’ en alguna forma aguas arriba de
S1 y aguas abajo de S2 (ver Figura 3). Por lo tanto, se debe tener en cuenta las pérdidas
por fricción en la tubería, es decir, HJ1 entre S1 y HJ2 entre S2 y S2’ (y posiblemente las
pérdidas de altura locales), y la altura total de la bomba se determina mediante.
en que:
H1’ y H2’ son la altura total en S1’ y S2’.
En 8.2 se definen las secciones de medición en diferentes tipos de instalaciones y un
método de cálculo de las pérdidas de altura.
8.1.2 Diferentes métodos de medición
Dependiendo de las condiciones de instalación de la bomba en la disposición del circuito,
la altura total de la bomba se puede determinar ya sea midiendo por separado las alturas
totales de entrada y salida, o midiendo la presión diferencial entre la entrada y la salida o
adicionando la diferencia en carga de velocidad, si hay alguna (ver Figura 10).
Las alturas totales también se pueden deducir a partir de las mediciones de presión en
conductos o a partir de las mediciones de nivel de agua en depósitos. Para estos casos,
8.2 a 8.4 tratan acerca de la selección y disposición de la sección de medición, los
diferentes dispositivos de medición que se pueden emplear, y la determinación de la
carga de velocidad.
8.1.3 Incertidumbre de la medición
La incertidumbre de la medición de la altura total de la bomba se debe obtener mediante
combinación de las incertidumbres calculadas de cada término del cual se compone; por
lo tanto, la manera de conducir este cálculo depende de los métodos de medición
empleados y sólo es posible dar alguna información general para los diferentes errores
involucrados, de la siguiente manera:
a) Por lo general, los errores en términos de altura son despreciables en comparación
con otras fuentes de error.
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b) Los errores en términos de la carga de velocidad surgen por una parte de los errores
realizados en la medición del caudal y en la medición del área de la sección, y por
otra parte del hecho de que el tomar U2/2g como evaluación de la carga de velocidad
promedio es sólo una aproximación que se hace más exacta a medida que la
distribución de la velocidad se hace más uniforme. Estos errores pueden alcanzar
una importancia significativa, en valor relativo, para las bombas de baja altura de
elevación.
c) Los errores en las mediciones de nivel o presión se deben evaluar en cada caso en
particular considerando no solo el tipo de aparato empleado sino también las
condiciones de uso (calidad de las conexiones a presión, hermeticidad al agua de las
tuberías conectores, etc.) y las características del flujo (inestabilidad, fluctuaciones,
distribución de la presión, etc.).
8.2 Definición de las secciones de medición
8.2.1 Bomba ensayada en una instalación normalizada
8.2.1.1 Sección de medición de entrada
Cuando se ensaya una bomba en una disposición de ensayo normalizada, según lo
descrito en 5.3.2, normalmente la sección de medición de la entrada se debe localizar a
una distancia de dos diámetros aguas arriba de la brida de entrada de la bomba, cuando
la longitud de la tubería de entrada lo permita. Si no se cuenta con esta longitud
(por ejemplo en el caso de una boca acampanada corta), en ausencia de un acuerdo
anterior, el tramo recto disponible se debería dividir de modo que se sacara el mejor
provecho posible de las condiciones locales aguas arriba y aguas abajo de la sección de
medición (por ejemplo, en la proporción 2 aguas arriba y 1 aguas abajo).
La sección de medición de entrada se debería localizar en una sección recta de la tubería
del mismo diámetro y coaxial con la brida de entrada de la bomba, de modo que las
condiciones de flujo sean tan cercanas como sea posible a las recomendadas en 5.3.2.
Si se haya presente un doblamiento a una distancia corta aguas arriba de la sección de
medición, y si sólo están en uso una o dos conexiones a presión (ensayos Grado 2),
estas deberían ser perpendiculares al plano del doblamiento. Ver Figuras 3 y 4.
Para ensayos Grado 2, si la proporción de la carga de velocidad de la entrada a la altura
total de la bomba es muy baja (menor que 0,5%) y si el conocimiento de la altura total
de la entrada en si no es muy importante (este no es el caso para ensayos ANSP),
puede ser suficiente que la toma de presión (ver 8.4.1) se localice en la brida de la
entrada en si y no a dos diámetros aguas arriba.
La altura total de entrada se deriva de la altura especificada medida, de la altura del
punto de medición por encima del plano de referencia y de la carga de velocidad
calculada como si prevaleciera una distribución de velocidad uniforme en la tubería de
succión.
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Pueden ocurrir errores en la medición de la altura de entrada de la bomba en flujo parcial
debido a remolino previo. Estos errores se pueden detectar y se deberían corregir de la
manera siguiente:
a) Si la bomba aspira desde un tanque de reserva de superficie libre donde el nivel de
agua y la presión que actúa en él son constantes, la perdida de la altura entre el
tanque de reserva y la sección de medición de la entrada, en ausencia de remolino
previo, sigue una ley de cuadrados con caudal. El valor de la altura total de entrada
debería seguir la misma ley. Cuando los efectos del remolino previo conduzca a una
desviación de su relación a caudales bajos debería corregirse la altura total de
entrada medida para tomar en cuenta esta diferencia (ver Figura 5).
b) Si la bomba no absorbe desde un tanque de reserva con un nivel y presión
constantes, se debe seleccionar otra sección de medición suficientemente lejos
aguas arriba donde se sepa que no hay remolino previo y entonces sea posible
predecir las pérdidas de altura entre las dos secciones (aunque no directamente
alrededor de la altura total de entrada) de la misma manera como se mencionó
arriba. Ver Figuras 3 y 4.
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NOTAS
1)
La posición inclinada de la bomba debe demostrar que z1 y z1 ó z2 y z2 respectivamente pueden ser
diferentes, lo cual implica una diferencia de la presión correspondiente.
2)
El diagrama muestra solo el principio y no los detalles técnicos.
Figura 3 - Determinación de la altura total de la bomba
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Convenciones
1 Línea de altura total (energía total)
NOTA - En este caso para un eje horizontal,
.
Figura 4 - Ilustración isométrica de la determinación de la altura total de la bomba
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a
b
Valor real
Afectado por el remolino previo
Figura 5 - Corrección de la altura total de entrada
8.2.1.2 Sección de medición de salida
La sección de medición de salida normalmente se debe localizar a una distancia de dos
diámetros desde la brida de salida de la bomba. Para bombas con carga de velocidad de
salida menor que 5% de la altura total de la bomba, la sección de medición de salida
para ensayos Grado 2 puede localizarse en la brida de salida.
La sección de medición de salida debería organizarse en una sección recta de tubería
coaxial con la brida de salida de la bomba y del mismo diámetro. Cuando se empleen
sólo una o dos conexiones a presión (ensayos Grado 2), éstas deberían ser
perpendiculares al plano de la voluta o de cualquier doblamiento existente en el cuerpo
de la bomba (ver Figura 6).
La altura total de salida se deriva de la altura especificada medida, a partir de la altura
del punto de medición por encima del plano de referencia, y a partir de la carga de
velocidad calculada como si prevaleciera una distribución de velocidad uniforme en la
tubería de descarga. La determinación de la altura total puede verse influenciada por un
remolino del flujo inducido por la bomba o por una distribución irregular de velocidad o
presión. Entonces la toma de presión puede localizarse a una distancia mayor aguas
abajo. Se deben tener en cuenta las pérdidas de altura entre la brida de salida y la
sección de medición (ver 8.2.4)
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NCh686
Figura 6 - Toma de presión perpendicular al plano de la voluta o al plano de un doblamiento
8.2.2 Bomba ensayada con accesorios
Si se hacen los ensayos en la combinación de la bomba y la totalidad o parte de sus
accesorios conectores aguas arriba o aguas abajo, considerándose éstos parte integral
de la bomba, la disposición 8.2.1 se aplica a las bridas de entrada y de salida de los
accesorios en lugar de las bridas de entrada y salida de la bomba. Este procedimiento
tiene como desventaja para la bomba todas las pérdidas de altura causadas por los
accesorios.
No obstante, si la garantía se refiere solamente al desempeño de la bomba, las perdidas
de altura por fricción y las pérdidas de altura posiblemente locales entre la sección de
medición de altura total de entrada y la brida de entrada, HJ1, y entre la brida de salida y
la sección de medición de altura total de salida, HJ2, se deben determinar de acuerdo con
el método descrito en 8.2.4 y se deben tomar en cuenta en el cálculo de la altura total
de la bomba.
Lo mismo se aplica si los accesorios hacen parte de la instalación y por lo tanto no son
parte de la bomba.
8.2.3 Bombas sumergidas y para pozos profundos
Las bombas de este tipo no pueden ensayarse en disposiciones normalizadas según lo
descrito en 5.3.2; en Figura 7 se muestran esquemáticamente sus condiciones de
instalación.
La altura total de entrada es igual a la altura por encima del plano de referencia del nivel
de superficie libre del líquido desde el cual la bomba absorbe, más el equivalente de
altura para la presión manométrica prevaleciente por encima de esta superficie.
40
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De acuerdo con las circunstancias, la altura total de salida puede determinarse o por una
medición de presión en la tubería de descarga (ver 8.2.1.2) o, si la bomba descarga en
un depósito de superficie libre, por una medición de nivel en este depósito. En este
caso, y siempre que el líquido se encuentre realmente en reposo cerca al punto de
medición del nivel, la altura de salida es igual a la altura por encima del plano de
referencia del nivel de superficie libre del líquido en el cual la bomba descarga, más la
altura equivalente a la presión manométrica prevaleciente por encima de esta superficie.
Este procedimiento tiene como desventaja para la bomba las pérdidas de altura entre las
secciones de medición.
De ser necesario, las pérdidas de altura por fricción entre las secciones de medición y
los límites contractuales de la bomba pueden determinarse de acuerdo con el método
descrito en 8.2.4. En la medida de lo posible, las pérdidas de altura locales debidas a las
singularidades del circuito y a diversos accesorios (filtro de succión válvula de retención
del vapor, codo de descarga, válvula, expandidores, etc.) se deben especificar al
preparar el contrato por la parte que suministra estos accesorios, Si esto parece
imposible, el comprador y el fabricante/proveedor deben acordar el valor por adoptar
antes de los ensayos de aceptación.
Puesto que por lo general las bombas para pozos profundos [ver Figura 7 a)] no se
ensayan con sus tuberías verticales completas, a menos que se realice el ensayo de
aceptación en el sitio, el fabricante/proveedor deben evaluar y especificarle las pérdidas
de altura por fricción en las partes faltantes al comprador. Si fuera necesario verificar las
características especificadas por un ensayo en el sitio, esto debe estar específicamente
en el contrato.
Para ensayo de bombas de este tipo, las garantías se pueden aplicar o no, también a los
accesorios.
41
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Figura 7 - Medición de la altura total de bomba H para diferentes tipos de bombas sumergidas
42
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8.2.4 Pérdidas por fricción en la entrada y la salida
Las garantías establecidas en 4.1 se refieren a las bridas de entrada y salida de la
bomba, y los puntos de medición de presión están en general a una distancia de estas
bridas (ver 8.2.1 a 8.2.3). Por lo tanto, puede ser necesario adicionar a la altura total de
la bomba medida las pérdidas de altura debidas a la fricción (HJ1 y HJ2) entre los puntos
de medición y las bridas de la bomba.
Dicha corrección se debería aplicar sólo si:
HJ1 + HJ2 = 0,005 H para Grado 2; ó
HJ1 + HJ2 = 0,002 H para Grado 1.
Si la tubería entre los puntos de medición y las bridas no presenta obstrucción, es recta,
de sección transversal circular constante, y de longitud L entonces:
El valor de λ se debería derivar de:
en que:
k
=
aspereza uniforme equivalente de la tubería;
D
=
diámetro de la tubería;
=
aspereza relativa (número puro).
En Anexo C se muestra si se requiere una corrección y, de ser necesaria, cómo
calcularla.
Si la tubería es diferente a la que no presenta obstrucción, es recta, de sección
transversal circular constante, la corrección por aplicar debe estar sujeta a acuerdo
especial en el contrato.
43
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8.3 Medición del nivel de agua
8.3.1 Disposición de la sección de medición
En el sitio de medición, el flujo debe ser estable y no debe haber perturbación local. Si la
superficie de agua libre se ve alterada por ondas pequeñas u ondulación puede ser
necesario, dependiendo del tipo de dispositivo de medición empleado, contar con un
pozo amortiguador o una cámara de calma en comunicación con el depósito por medio
de una placa perforada. Los orificios de la placa deben ser lo suficientemente pequeños
(con diámetro aproximado de 3 mm a 5 mm) para amortiguar las fluctuaciones de
presión.
8.3.2 Aparatos de medición
Se pueden emplear diferentes tipos de aparatos de medición del nivel del agua, de
acuerdo con las circunstancias (superficie libre accesible, estable o alterada, etc.) y con
la exactitud requerida con respecto a la altura total de la bomba. Los dispositivos más
comúnmente empleados son:
a) Escalas verticales o inclinadas, fijas a una pared.
b) Escalas de punto o de gancho, que requieren de pozo amortiguador y un marco de
soporte fijo, que debe estar cerca y por encima de la superficie libre.
c) Escalas de placa, que consisten de un disco metálico horizontal suspendido de una
cinta de acero graduada.
d) Escalas de flotador, se emplean sólo en un pozo de amortiguación.
e) Manómetros líquidos en forma absoluta o diferencial, según se describe en 8.4.3.1.
f)
Aparatos de burbujeo, que emplean una purga de aire comprimido.
g) Transductores de presión inmersos.
Los tres últimos tipos son especialmente adecuados cuando no es accesible la superficie
libre.
Tales aparatos se describen en ISO 4373.
44
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8.4 Mediciones de presión
8.4.1 Conexiones a presión
Para ensayos de Grado 1, debe haber cuatro conexiones a presión estáticas,
simétricamente dispuestas alrededor de la circunferencia de cada sección de medición,
como se muestra en Figura 8 a).
Para ensayos de Grado 2 normalmente es suficiente contar con una sola toma de
presión estática en cada sección de medición, pero cuando el flujo puede verse afectado
por un remolino o una asimetría, pueden ser necesarios dos ó más [ver Figura 8 b)].
Convenciones
1
(Ventilación) respiradero
2
Desagüe
3
Tubería de conexión con el instrumento de medición de presión
a) Grado 1. Cuatro tomas de presión conectada por un distribuidor de anillo
b) Grado 2. Una toma de presión (o dos en posición opuesta)
Figura 8 - Toma de presión para ensayos de Grados 1 y 2
45
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en que:
d = 3 mm a 6 mm ó diámetro de tubería de 1/10, lo que sea menor.
a) Pared gruesa
b) Pared delgada
Figura 9 - Requisitos para conexiones a presión estáticas
Excepto en el caso particular cuando su posición se determina por la disposición del
circuito (ver 8.2.1.1 y 8.2.1.2), la toma (o tomas) de presión no debería localizarse en el
punto más alto o más bajo de la sección transversal, o cerca de éste.
Las conexiones a presión estática deben cumplir con los requisitos mostrados en Figura 9 y
deben estar libres de protuberancias e irregularidades, su nivel debe ser normal en
relación con la pared interior de la tubería.
El diámetro de la toma de presión debe estar entre 3 mm y 6 mm o igual 1/10 del
diámetro de tubería, cualquiera que sea el más pequeño. La longitud de un orificio de
toma de presión no debe ser inferior a dos y media veces su diámetro.
El diámetro interior de la tubería que contiene la toma debe estar limpio, liso y ser
resistente a la reacción química con el líquido que se está bombeando. Cualquier
recubrimiento, tal como pintura aplicada al diámetro interior debe estar intacto. Si la
tubería se suelda longitudinalmente, el orificio de la toma se debe desplazar tanto como
sea posible de la soldadura.
Cuando se emplean varias conexiones a presión, las tomas se deben conectar a través
de llaves de cierre a un distribuidor de anillo de área de sección transversal no menor
que la suma de las áreas de sección transversal de las tomas, de modo que la presión de
cualquier toma puede medirse, si se requiere. Antes de hacer observaciones, se debe
tomar la presión en cada toma individual abiertas en forma sucesiva a la condición de
ensayo normal de la bomba. Si una de las lecturas muestra una diferencia de más
del 0,5% de la altura total con respecto a la media aritmética de las cuatro mediciones,
o si muestra una desviación de más de uno multiplicado por la carga de velocidad en la
sección de medición, se debe averiguar la causa de esta dispersión y rectificar las
condiciones de medición antes de iniciar el ensayo real.
46
NCh686
Cuando se emplean las mismas conexiones a presión para la medición de ANSP, esta
desviación no debe exceder el 1% del valor de ANSP o uno multiplicado por la carga de
velocidad de la entrada.
Las tuberías que conectan las conexiones a presión a posibles dispositivos de
amortiguación (ver 5.4.2.2) y a instrumentos deben ser mínimo iguales en diámetro
interior al de las conexiones a presión. El sistema debe estar libre de fugas.
Cualquier punto alto en la línea de las tuberías conectoras debe tener una válvula de
purga a fin de evitar que queden atrapadas burbujas de aire durante las mediciones.
Siempre que sea posible, se recomienda emplear tubería transparente a fin de determinar
si existe aire en la tubería. En ISO 2186 se ofrecen indicaciones relacionadas con las
tuberías de conexión.
8.4.2 Corrección para la diferencia de altura
La corrección de la lectura de presión PM para la diferencia de altura (ZM - Z) entre la
mitad de la sección y el plano de referencia del instrumento de medición d expresión
debe realizarse mediante la ecuación siguiente:
en que:
ρf= densidad del fluido en la tubería de conexión
Se debe tener cuidado al garantizar y demostrar que la longitud total de la tubería de
conexión contiene el mismo fluido. Los posibles errores se minimizan mediante tuberías
0).
de conexión horizontales (ZM - Z
8.4.3 Aparatos de medición de presión
8.4.3.1 Manómetro de columna líquida
Para medir presiones bajas pueden emplearse manómetros de columna líquida que no se
necesitan calibrar.
Los líquidos manométricos empleados con mayor frecuencia son el agua y el mercurio,
aunque también se pueden emplear otros líquidos con una densidad apropiada para las
presiones por medir. De ser posible se debería evitar el uso de columnas líquidas de
altura menor que 50 mm. Esta longitud se puede modificar con un manómetro inclinado
o empleando otro líquido manométrico. Si esto es imposible, se debe dar especial
atención a los errores de medición.
47
NCh686
A fin de minimizar los efectos capilares, el diámetro interior de los tubos del manómetro
debe ser mínimo de 6 mm para escalas de mercurio y 10 mm para escalas de agua y
otros líquidos, y debe ser el mismo en ambos brazos.
Se debe mantener la limpieza del líquido en el manómetro y de la superficie interna de
los tubos a fin de evitar errores debidos a la variación en la tensión de la superficie.
El diseño del manómetro debe ser tal que se minimicen los errores.
El intervalo entre dos graduaciones de escala normalmente debe ser de 1 mm.
Los manómetros de columna líquida pueden ser de extremo abierto o cerrados con el
aire en el circuito que conecta ambos brazos comprimido a la cantidad requerida para
permitir la lectura de la altura diferencial en las escalas, o formados por un tubo en U
lleno de líquido manométrico. En el primer caso, las presiones se miden desde un plano
de referencia fijo y por encima de la presión atmosférica circundante, la cual se toma
como constante. Los dos últimos tipos permiten que se obtenga la altura total de la
bomba a partir de una medición diferencial única (ver Figura 10).
Cuando la tubería conectada se llena con aire, puede suceder que una columna residual
(de altura h) del líquido bombeado permanezca a nivel del mercurio, entonces la fórmula:
a) Manómetro diferencial de aire-agua
b) Manómetro diferencial de mercurio
NOTA - Los diagramas muestran sólo el principio pero no los detalles técnicos.
Figura 10 - Determinación de la altura total de la bomba por manómetro diferencial
48
NCh686
8.4.3.2 Manómetros de peso muerto
Para presiones que excedan la posibilidad del manómetro de la columna líquida, un
manómetro de peso muerto o de pistón resulta de uso práctico en su forma simple o
diferencial. No obstante, sólo se puede emplear más allá de una mínima presión
correspondiente al peso del ensamble rotatorio.
El diámetro efectivo del manómetro de tipo simple se puede tomar como equivalente a la
media aritmética del diámetro del pistón Dp, medido en forma directa, y del diámetro el
cilindro Dc. Este se puede usar entonces para calcular presiones sin calibración adicional
si se satisface la condición siguiente antes del ensayo:
La fricción entre el pistón y el cilindro se pueden eliminar prácticamente mediante
rotación del pistón a una velocidad mínima de 30 min-1.
Resulta deseable verificar el manómetro de peso por comparación con un manómetro de
columna líquida para determinar el diámetro de pistón efectivo sobre un intervalo de
presión tan amplio como sea posible.
8.4.3.3 Escalas de presión del resorte
Este tipo de escala emplea la deflexión mecánica de un circuito de tubo, plano o en
espiral (escala de disco Bourdon) o una membrana para indicar presión.
Si este tipo de aparato se emplea para medir la presión en la entrada o salida, se
recomienda que:
a) Cada aparato se emplee dentro de su intervalo de medición óptimo (por encima del
40% de su escala total).
b) El intervalo entre dos graduaciones de escala consecutivas esté dentro de 1,5 mm y 3
mm.
c) Tales divisiones correspondan a un máximo del 5% de la altura total de la bomba.
La calibración de este aparato de medición se debe verificar regularmente.
49
NCh686
La Figura 11 muestra una disposición para determinar el plano de referencia de las
escalas de presión del resorte.
Convenciones
1 Plano de referencia del manómetro
2 Abierto a la atmósfera
Figura 11 - Disposición para determinación del plano de referencia de escalas de presión del resorte
50
NCh686
8.4.3.4 Otros tipos de manómetros
Existe una gran diversidad de transductores de presión, absolutos o diferenciales, con
base en la variación de diversas propiedades mecánicas y/o eléctricas. Estos se pueden
usar siempre que se alcance la exactitud, repetibilidad y confiabilidad requeridas, el
transductor se emplee dentro de su escala de medición óptima, y el transductor junto
con su equipo electrónico se calibren en forma regular por comparación con un
dispositivo de presión de mayor exactitud y confiabilidad.
9 Medición de la velocidad de rotación
La velocidad de rotación puede medirse contando las revoluciones por un intervalo
medido de tiempo, mediante un tacómetro indicador directo, un dinamo tacométrico o
un alternador, un contador óptico o magnético, o un estroboscopio.
En el caso de una bomba accionada por un motor de c.a., la velocidad de rotación
también se puede deducir de las observaciones de la frecuencia de rejilla (grid) y datos
del deslizamiento del motor sea que los suministre el fabricante del motor o que se
midan directamente (por ejemplo, empleando una espiral de inducción). La velocidad de
rotación se determina entonces por la fórmula siguiente:
en que:
i
=
número de polos del motor;
f
=
frecuencia de parrilla medida, en hertz (Hz);
j
=
número de imágenes contadas durante el intervalo de tiempo ∆t
con un estroboscopio sincronizado con la rejilla.
Donde la velocidad de la rotación no puede medirse en forma directa (por ejemplo, por
bombas sumergibles) por lo general resulta suficiente verificar la frecuencia y tensión de
la rejilla.
51
NCh686
10 Medición de la entrada de potencia de la bomba
10.1 Generalidades
La entrada de potencia de la bomba se debe derivar de la medición de la velocidad de
rotación y torque, o determinar a partir de mediciones de la entrada de potencia eléctrica
a un motor eléctrico de eficiencia conocida, directamente acoplado a la bomba.
Cuando se emplean la entrada de potencia a un motor eléctrico acoplado a un engranaje
intermedio, o la velocidad de rotación y torque medidos por un medidor de torque entre
el engranaje y el motor como medio para determinar la entrada de potencia de la bomba,
el método para determinar las pérdidas debidas al engranaje reductor debe establecerse
en el contrato.
De ser necesario, ver ISO 5198 para mayor información acerca de los métodos descritos
en los numerales siguientes:
10.2 Medición del torque
El torque debe medirse mediante un dinamómetro adecuado o un medidor de torque
capaz de cumplir con los requisitos de Tabla 8.
La medición del torque y la velocidad de rotación deben ser simultánea, dentro de los
límites prácticos.
10.3 Mediciones de potencia eléctrica
Cuando se emplea la entrada de potencia eléctrica a un motor eléctrico acoplado
directamente a la bomba como medio de determinación de la entrada de potencia de la
bomba, el motor se debe operar sólo bajo condiciones donde la eficiencia se conozca
con suficiente exactitud. La eficiencia del motor se debe determinar de acuerdo con las
recomendaciones de IEC 60034-2 y la debe establecer el fabricante del motor.
Esta eficiencia no tiene en cuenta las perdidas del cable del motor
La entrada de potencia eléctrica al motor de c.a. se debe medir por un método de dos
vatímetros o tres vatímetros. Esto permite el uso de vatímetros monofásicos, o de un
vatímetro que mida dos o tres fases en forma simultánea, o integre medidores vatiohoras.
En el caso de un motor de c.c. se puede emplear un vatímetro o un amperímetro y un
voltímetro.
52
NCh686
10.4 Casos especiales
10.4.1 Bombas con extremos inaccesibles
En el caso de unidades de motor-bomba combinadas (por ejemplo, bombas sumergibles
o monobloque; o bomba separada y bomba con garantía de eficiencia general), la
potencia de la unidad se debe medir en las terminales del motor si son accesibles.
Cuando se involucra una bomba sumergible, la medición se debe efectuar en el extremo
de ingreso de los cables, las perdidas del cable se deben tener en cuenta y especificar
en el contrato. La eficiencia determinada debe ser la de la unidad combinada propia,
excluyendo las perdidas del cable y el iniciador.
10.4.2 Bombas para pozos profundos
En este caso, se debe considerar la potencia absorbida por el rodamiento de empuje y el
sistema de ejes y los rodamientos.
Puesto que las bombas para pozos profundos en general no se ensayan con la tubería
vertical entera adjunta, a menos que el ensayo de aceptación se realice en el sitio el
fabricante/proveedor debe calcular y establecer las perdidas del rodamiento de empuje y
del eje vertical.
10.4.3 Unidades de bomba de motor con rodamiento axial común (diferentes a las
bombas de acople cerrado)
En este caso, si la potencia y la eficiencia del motor y los de la bomba se deben
determinar por separado, se debe tener en cuenta la influencia del empuje axial y
posiblemente del peso del rotor de la bomba en las pérdidas del rodamiento de empuje.
10.4.4 Medición de la eficiencia general de la unidad de bomba
A fin de determinar la eficiencia de una unidad de bombeo, sólo se miden la entrada y
salida de potencia, con la máquina motriz trabajando bajo las condiciones especificadas
en el contrato. En este ensayo, no se establece la proporción de perdidas entre el agente
de la máquina motriz y la bomba ni ninguna perdida asociada con la maquinaria
intermedia tal como una caja de engranajes o dispositivos de velocidad variable.
11 Ensayos de cavitación
11.1 Generalidades
11.1.1 Objeto de los ensayos de cavitación
La presente norma trata sólo las mediciones relacionadas con el desempeño hidráulico
de la bomba (variaciones de la altura, flujo, eficiencia) y no con otros efectos que se
pueden causar por cavitación (ruido, vibraciones, daño material, etc.).
53
NCh686
En ningún caso se deben emplear los ensayos de cavitación para verificar que la bomba
está libre de erosión por cavitación durante su vida de servicio.
La cavitación se puede detectar como una disminución en la altura o eficiencia a un
determinado caudal o como una disminución en el caudal o eficiencia en una altura
determinada. Principalmente se emplea el criterio de caída de altura a un determinado
caudal. En el caso de bombas multietapas, la caída de altura debe ser relativa a la altura
de la primera etapa, la cual se debería medir, si resulta accesible.
En la mayoría de los casos los ensayos de cavitación se deben realizar con agua limpia.
Los ensayos de cavitación en el agua no pueden predecir con exactitud el
comportamiento de la bomba con líquidos diferentes al agua fría (ver 5.4.5).
En el caso de los ensayos con líquidos a elevada temperatura o cerca de puntos críticos,
puede ser difícil o incluso imposible medir el ANSP con la exactitud requerida (ver
11.3.3.)
11.1.2 Tipos de ensayo
11.1.2.1 Verificación de las características garantizadas en una ANSPA especificada
Se puede realizar una verificación simplemente para determinar el desempeño hidráulico
de la bomba en la ANSPA especificada sin explorar cuales son los efectos de la
cavitación.
La bomba cumple con los requisitos si la altura total de la bomba garantizada y la
eficiencia se obtienen de acuerdo con 6.4.1 bajo el caudal especificado y bajo la ANSPA
especificada.
11.1.2.2 Verificación de la ausencia de influencia de cavitación en el desempeño a una
ANSPA especificada
Se puede realizar una verificación para demostrar que el desempeño hidráulico de la
bomba no se ve afectado por cavitación a las condiciones de operación especificadas.
La bomba cumple el requisito si un ensayo a un valor de ANSP superior que el ANSPA
especificado arroja la misma altura total y eficiencia al mismo caudal.
11.1.2.3 Determinación de ANSP3
En este ensayo se reduce la ANSP en forma progresiva hasta la caída de la altura total
(de la primera etapa) a caudal constante alcanza el 3%. Este valor de ANSP es ANSP3
(ver Tabla 11 y Figuras 12 a 14).
54
NCh686
Para bombas de altura muy baja, se puede acordar una caída de altura mayor.
Tabla 11 - Métodos para determinar ANSP3
Tipo de
instalación
Sumidero
abierto
Sumidero
abierto
Sumidero
abierto
Variable
independiente
Válvula de
estrangulación
de entrada
Válvula de
estrangulación
de salida
Válvula de
estrangulación
de salida
Válvula de
estrangulación
de entrada
Nivel de agua
Altura total,
caudal,
ANSPA, nivel
de agua
Altura total,
caudal,
ANSPA, nivel
de agua
Constante
Cantidades de
variación de
la cual
depende
Sobre control
Curva
de Ver Figura12 a)
características
de
altura
versus
tasa
de flujo y
ANSP
Curva
de Ver Figura 12 b)
características
de
ANSP
versus caudal
Sumidero
abierto
Sumidero
abierto
Válvula de
Nivel de agua
estrangulación
de entrada
Caudal
Caudal
Válvula de
estrangulación
de entrada y
salida
Altura total
ANSPA
caudal
Altura total,
ANSPA
válvula de
estrangulación
de salida
(para tasa de
flujo
constante)
ANSPA
Altura total,
válvula de
estrangulación
de salida.
Circuito
cerrado
Presión en el
tanque
Caudal
Altura total,
ANSPA,
válvula de
estrangulación
de salida
(para caudal
constante;
cuando la
altura
comienza a
caer
Circuito
cerrado
Temperatura
(presión de
vapor)
Caudal
ANSPA altura
válvula de
estrangulación
de salida
(para caudal
constante;
cuando la
altura
comienza a
caer)
Sumidero o
circuito
cerrado
Presión Temperatura
en el
(presión de
tanque
vapor)
Válvula de
estrangulación de
entrada y salida
Circuito
cerrado
ANSPA
Altura total y caudal,
cuando se alcanza
cierto nivel de
cavitación
Ver Figura 13 a)
Ver Figura 14 a)
Ver Figura 13 b)
Ver Figura 14 b)
55
NCh686
11.1.2.4 Otros ensayos de cavitación
Se pueden emplear otros criterios de cavitación (por ejemplo, incremento de ruido) y los
tipos correspondientes de ensayos de cavitación. En este caso se hace necesario un
acuerdo especial en el contrato.
11.2 Instalaciones de ensayo
11.2.1 Generalidades
El ensayo descrito en 11.1.2 se puede llevar a cabo mediante alguno de los métodos
indicados en Tabla 11 y en cualquiera de las instalaciones descritas en los numerales
siguientes.
Es posible variar dos parámetros de control y así mantener constante el caudal durante
un ensayo, aunque generalmente esto es más difícil.
11.2.2 Características generales del circuito
El circuito debe ser tal que cuando aparezca cavitación en la bomba, no debe ocurrir en
ninguna otra parte en un grado que afecte la estabilidad o la operación satisfactoria de
la instalación o la medición del desempeño de la bomba.
56
NCh686
Se debe garantizar que la cavitación y las burbujas y la desgasificación producida por
cavitación en la bomba no afecten el funcionamiento de la instrumentación, en especial
el dispositivo de medición del flujo.
Las condiciones de medición en el dispositivo para pruebas de cavitación, sea que éste
sea el mismo que el empleado para la determinación de curvas de eficiencia o no, deben
estar en conformidad con las condiciones especificadas en 5.3 y 5.4.
Los tipos de instalaciones descritas en 11.2.4 pueden requerir válvulas de regulación
especiales en la entrada y salida a fin de evitar la cavitación en estos elementos que
pudiera influir en los resultados.
Algunas veces puede evitarse la cavitación el flujo a través de una válvula de
estrangulación mediante el empleo de dos o más dispositivos de estrangulación
conectados en serie, o realizando arreglos para que la válvula de estrangulación
descargue directamente a un recipiente cerrado o a un tanque interpuesto entre la
válvula de estrangulación y la entrada de la bomba. Se puede requerir deflectores y
medios de extracción de aire de dichos recipientes, en especial cuando la ANSP es baja.
Cuándo una válvula de estrangulación se encuentra parcialmente cerrada, es necesario
cerciorarse de que la tubería esté llena de líquido y que las distribuciones de presión y
velocidad en la sección de medición de entrada sean uniformes. Esto puede lograrse
mediante el uso de un dispositivo rectificador de flujo adecuado y/o una tubería recta
larga de mínimo 12 D de longitud en la entrada de la bomba.
11.2.3 Características del líquido de ensayo
El líquido debe estar limpio y claro y no debería contener material sólido. En la medida
de lo posible se debería remover el gas libre antes del ensayo.
Es necesaria la desaereación del agua empleada para un ensayo de cavitación sólo si la
bomba se va a emplear en la práctica con el agua desaereada.
Contrariamente, a fin de evitar la desgasificación en cualquier parte de la bomba, el
agua del circuito no se debería sobresaturar.
Se deben cumplir las condiciones generales de flujo estipuladas en 5.3 y 5.4 en especial
en la entrada de la bomba.
57
NCh686
11.2.4 Tipos de instalación
NOTAS
1)
En 11.2.4.1 a 11.2.4.3 se describen diferentes tipos de instalaciones que se pueden emplear. Es
posible que tales instalaciones no sean adecuadas para líquidos diferentes a agua fría puesto que la
incertidumbre en la medición de la temperatura puede producir un error excesivo en la determinación de
la presión de vapor.
2)
Los ensayos que emplean las instalaciones descritas en 11.2.4.1 y 11.2.4.2 arrojarán los resultados
más precisos y confiables en comparación con los ensayos que emplean la instalación descrita en
11.2.4.3.
11.2.4.1 Disposición del circuito cerrado
La bomba se instala en un circuito de tubería a presión, nivel o temperatura, se ha
alterado la ANSP sin influir en la altura de la bomba o el caudal hasta que ocurra la
cavitación en la bomba.
Se puede requerir arreglos para enfriar o calentar el líquido en el circuito a fin de
mantener la temperatura exigida, y también se pueda necesitar un tanque de separación
de gas
Puede ser necesario un circuito de recirculación de líquido a fin de evitar una diferencia
de temperatura inaceptable en el tanque de ensayo
El tanque debe tener un tamaño suficiente y estar diseñado de tal manera que se evite el
arrastre de gas en el flujo de entrada de la bomba. Adicionalmente se pueden requerir
tamices de calma en el estanque si la velocidad promedio excede los 0,25 m/s.
11.2.4.2 Sumidero abierto con control de nivel
La bomba extrae liquido a través de una tubería de succión sin obstrucción desde un
sumidero en el cual puede ajustarse el nivel del liquido libre (ver Figura 16)
11.2.4.3 Sumidero abierto con bomba de estrangulación
La presión del líquido que ingresa a la bomba se ajusta mediante una válvula de
estrangulación instalada en la tubería de entrada en el nivel más bajo posible en la
práctica (ver Figura 17).
11.3 Determinación de la ANSP requerida por la bomba
11.3.1 Métodos para la medición de diferentes cantidades
Si no se acuerda de otro modo los métodos para la medición de la altura, el caudal, la
velocidad de rotación y (de ser necesario) la entrada de potencia durante los ensayos de
cavitación son aquellos determinados en cláusulas 7 a 10.
58
NCh686
Se requiere cuidado especial para garantizar que en la medición de la cavitación del flujo
no se afecte la exactitud del flujómetro. También es necesario tener cuidado de evitar el
ingreso de aire a través de las uniones y casquillos (por ejemplo, mediante el uso de un
sello de agua/líquido de barrera).
Si las condiciones de ensayo son tan inestables que requieren lecturas repetidas, se
permiten variaciones en la ANSP hasta un máximo de:
-
1,5 veces los valores dados para la altura en Tabla 7; ó
-
0,2 m.
Cualquiera sea lo mayor.
11.3.2 Determinación de la presión
La presión del vapor del líquido de ensayo que ingresa en la bomba debe determinarse
con suficiente exactitud a fin de cumplir con 11.3.3. Cuando la presión del vapor se
deriva de los datos estándar y la medición de la temperatura.
La fuente de los datos estándar
fabricante/proveedor y el comprador.
por
emplear
se
debe
acordar
entre
el
El elemento activo de una sonda de medición de la temperatura debe ser mayor que 1/8
del diámetro de tubería desde la pared de la tubería de entrada. Si la inmersión del
elemento de medición de la temperatura en el flujo de la entrada es menor que el exigido
por el fabricante del instrumento, entonces se requerirá de una calibración en la
profundidad de inmersión.
Se debe tener cuidado para garantizar que las sondas de medición de la temperatura
insertas en la tubería de la entrada de la bomba no influyan en las medidas de la presión
de la entrada.
11.3.3 Factor de tolerancia para ANSPR
El valor máximo permisible de la diferencia entre la ANSPR medida y garantizada es:
-
Para el Grado 1:
-
Para el Grado 2:
Cualquiera que sea el mayor.
La garantía se cumple, empleando la fórmula siguiente, si:
(ANSPR)G +tANSPR (ANSPR) G = (ANSPR)medido
(ANSPR)G + (0,15 m, respectivamente 0,3 m) = (ANSPR)medido
59
NCh686
Las Figuras 15 a 17 muestran el principio pero no los detalles técnicos y se pueden
tomar como ejemplos.
NOTA - El enfriamiento por medio de un espiral se puede reemplazar por una inyección de agua
fría por encima de la superficie libre de líquido y extracción de agua calentada.
Convenciones
1 Espirales de enfriamiento o calefacción
2 Tamices de calma
3 Hacia el vacío o control de presión
4 Boquilla de rociado para desaireación de líquidos
5 Fluviómetro
6 Válvula de control del flujo
7 Válvula de aislamiento
8 Punto de medición para contenido de gas
9 Bomba de ensayo
Figura 15 - Ensayos de cavitación: Variación de ANSP por medio de un circuito
cerrado que controle la presión y/o temperatura
60
NCh686
Convenciones
Convenciones
1
Bomba de ensayo
1
Bomba de ensayo
2
Hacia la válvula de control del flujo y
fluviómetro
2
Hacía la válvula de control del flujo y
fluviómetro
3
Nivel de agua ajustable
3
Válvula de control de presión de la entrada
Figura 16 - Ensayos de cavitación: Variación de
ANSP por control del nivel del líquido en el
sumidero de entrada de la bomba
Figura 17 - Ensayos de cavitación: Variación de
ANSP mediante una válvula de control de presión
en la entrada
61
NCh686
Anexo A
(Normativo)
Factores de tolerancia para bombas producidas en serie con selección
realizada a partir de curvas de desempeño típicas y para bombas con
una entrada de potencia de máquina motriz menor que 10 kW
(pertinentes a las bombas de serie Grado 2)
NOTA - Este anexo se aplica solo al intervalo de funcionamiento permisible de la bomba.
A.1 Bombas producidas en serie con selección realizada a partir de las
curvas de desempeño típicas
Las curvas de desempeño en catálogos representan los desempeños promedio (no los
mínimos) de una serie de bombas del mismo tipo. Esto se aplica también a la eficiencia y
la entrada de potencia. Por lo tanto son necesarias tolerancias incrementadas e incluso
tolerancias de potencia.
Cuando el fabricante/proveedor hace referencia en su catálogo a este anexo, se deben
emplear los factores máximos siguientes:
-
Para el caudal, tQ = ± 9%
-
Para la altura total de la bomba, tH = ± 7%
-
Para la entrada de potencia de la bomba, tP = ± 9%
-
Para la entrada de potencia de la máquina motriz, tPgr = ± 9%
-
Para la eficiencia, t? = - 7%
A.2 Bombas con una entrada de potencia menor que 10 kw
Para bombas con entrada de potencia de máquina motriz menor que 10 kW pero mayor
que 1 kW, donde las perdidas por fricción en diversos componentes mecánicos se hacen
relativamente importantes y no fácilmente predecibles, los factores de tolerancia dados
en Tabla 10 pueden ser inaplicables, En este caso los factores de tolerancia deben ser
los siguientes:
-
Caudal, tQ = ± 10%
-
Altura total de la bomba, tH = ± 8%
62
NCh686
El factor de tolerancia en la eficiencia, t? si no se acuerda de otro modo, se puede
calcular como sigue:
en que:
Pgr
=
máxima entrada de potencia de la máquina motriz en kilovatios sobre el
intervalo de operación. Se permite un factor de tolerancia tPgr
empleando la fórmula siguiente:
NOTA - Para bombas con entrada de potencia muy pequeña (menor que 1kW), se puede decidir otro
acuerdo especial entre las partes.
63
NCh686
Anexo B
(Normativo)
Determinación de diámetros reducidos de impulsor
Si las características de la bomba son mayores que las características especificadas, por
lo general se realiza una reducción del diámetro del impulsor.
La regla siguiente se puede aplicar sujeta al acuerdo mencionado en 6.5.1 cuando la
proporción de la reducción del diámetro de salida promedio del impulsor es menor que
5% para bombas de tipo número K≤1,5 si la forma de las aspas permanece inalterada
después del corte (ángulo de salida, aguzamiento, etc.).
La ley que permite la evaluación de la nueva característica es:
en que:
64
D
=
diámetro tal como se da en Figura B.1;
t
=
ensayo;
r
=
reducido.
NCh686
Figura B.1 - Diámetros reducidos del impulsor
Se puede suponer que la eficiencia esta prácticamente inalterada entre los puntos
operantes para bombas del número tipo K≤1,0 y para una reducción del diámetro del
impulsor de máximo 3%.
65
NCh686
Anexo C
(Normativo)
Pérdidas por fricción
La fórmula dada en 8.2.4 para pérdidas de altura debidas a fricción involucra un cálculo
externo, el cual en muchos casos podría conllevar a la conclusión de que no necesita
aplicarse corrección.
La Figura C.1 se presenta una verificación preliminar para los casos cuando se requiera
hacer un cálculo, para ensayos de Grado 1 y en Figura C.2, para ensayos de Grado 2.
Estas se aplican a tuberías de acero rectas de sección transversal circular constante,
manejando agua fría. Se supone que las tuberías de entrada y salida son de igual
diámetro, y los puntos de medición se encuentran dos diámetros aguas arriba y aguas
debajo de las bridas de entrada y salida respectivamente (ver 8.2.1).
Si las tuberías son de diferentes diámetros, se recomienda emplear el diámetro de la
tubería más pequeña. Entonces si se indica ninguna corrección, no hace falta realizar el
cálculo.
Si se indica corrección, se puede emplear Figura C.3 (la cual se aplica solamente a
tuberías de acero que manejan agua fría) a fin de determinar el valor de λ. En los casos
donde las tuberías son de otro material o el líquido no es agua fría, puede emplearse el
gráfico de Moody dado en Figura C.4, o, si se prefiere, se puede resolver la fórmula para λ
dada en 8.2.4. Para la rugosidad de la tubería K se pueden tomar los valores
presentados en Tabla C.1.
Tabla C.1 - Rugosidad uniforme equivalente K para tuberías
Material (nuevo) de tubería comercial
Rugosidad uniforme equivalente k de la superficie
Vidrio, bronce estirado, cobre o plomo
Liso
Acero
0,05
Hierro fundido asfaltado
0,12
Hierro galvanizado
0,15
Hierro fundido
0,25
Concreto
0,30 a 3,0
Acero de remaches
1,0 a 10,0
66
NCh686
Altura total
de la bomba, m
Figura C.1 - Gráfico para ensayos grado 1 que muestra las velocidades
por encima de las cuales se requieren correcciones de pérdida
(Para secciones de medición colocadas 2D aguas arriba y aguas debajo de las bridas de
la bomba).
67
NCh686
Altura total
de la bomba, m
Figura C.2 -. Gráfico para ensayos grado 2 que muestra las velocidades
por encima de las cuales se requieren correcciones de pérdida
(Para secciones de medición colocadas 2D aguas arriba y aguas debajo de las bridas de
la bomba)
68
NCh686
Figura C.3 - Coeficiente universal para pérdida de altura
69
NCh686
Figura C.4 - Valores de coeficiente universal para pérdidas de altura (grafico de Moody)
70
NCh686
Anexo D
(Informativo)
Conversión a unidades SI
Cantidad
Símbolo de
la Unidad SI
(volumen)
Caudal
m3/s
Gasto
másico de
Flujo
kg/s
Presión
Pa
Densidad
kg/m3
Potencia
W
Viscosidad
(viscosidad
Dinámica)
Viscosidad
Cinemática
Pas
m2/s
Varias unidades
Nombre
litro por segundo
metro cúbico por hora
litro por hora
litro por minuto
galón imperial por minuto
pie cúbico por segundo
galón (US) por minuto
barril (US) por hora (petróleo)
Tonelada por segundo
tonelada por hora
kilogramo por hora
libra por segundo
kilopondio por centímetro cuadrado
kilogramo-fuerza
por
centímetro
cuadrado
bar
hectopieza
torr
milímetro de mercurio convencional
milímetro de agua convencional
poundal por pie cuadrado
atmósfera estándar
libra-fuerza por pulgada cuadrada
kilogramo por decímetro cúbico
gramo por centímetro cúbico
libra por pie cúbico
kilovatio
metro kilopondio por segundo
I.T kilocaloría por hora
caballo de vapor
caballos de fuerza
unidad térmica británica por hora
metro kilogramo-fuerza por segundo
Poise
Dina
segundo
por
centímetro
cuadrado
gramo por segundo centímetro
kilopondio segundo por metro
cuadrado
Poundal segundo por pie cuadrado
Stokes
Pie cuadrado por segundo
Factores de
conversión
Símbolo
l/s
m3/h
l/h
l/min
gal(UK)/min
pie3/s
gal(US)/min
barrel (US)/h
t/s
t/h
kg/h
libra/s
10-3
1/3600
1/3600000
1/60000
75,77x10-6
28,3168x10-3
63,09x10-6
44,16x10-6
103
1/3,6
1/3600
0,45359237
kp/cm2
kgf/cm2
98066,5
98066,5
bar
hpz
torr
mmhg
mmH20
pdl/pie2
atm
librafuerza/pulgada2(psi)
kg/dm3
g/cm3
lb/ft3
kW
kp – m/s
kcalIT/h
ch
hp
Btu/h
kgf –m/s
105
105
133,322
133,322
9,80665
1,48816
101325
6894,76
103
103
16,0185
103
9,80665
1,163
735,5
745,7
0,293071
9,80665
P
Dyn – s/cm2
10-1
10-1
g/s –cm
kp – s/m2
10-1
9,80665
pdl –s/ft2
1,48816
St=cm2/s
Ft2/s
10-4
92,903x10-3
71
NCh686
Anexo E
(Informativo)
Guía para períodos de tiempo adecuados entre
calibraciones de instrumentos de ensayo
La información dada en Tabla E.1, parcialmente con base en las normas Hydraulic
Institute Test Standards, 1988, Centrifugal Pumps 1-6 se ofrece sólo a manera de guía.
El intervalo de tiempo real entre las calibraciones depende de la experiencia con que se
cuente para cualquier instalación de ensayo y equipo asociado y se debería especificar
en el procedimiento de aseguramiento de la calidad para el dispositivo para pruebas.
Tabla E.1 - Períodos de tiempo adecuados entre la calibración de instrumentos de ensayo
Valores en años a menos que se indiquen como “mo”, que quiere decir meses.
Equipo
Caudal
Tanque de peso
Tanque volumétrico
Período
Equipo
Período
Potencia
1
Dinamómetro
6mo
10
Barra de torque
Venturi
a
Motor calibrado
Boquilla
a
Vat-amperi-voltí-metro,portátil
1
Placa orific
a
Vat-amperi-viltu-metro, permanente
3
Turbina
1
Medidor de toque con deformímetro
Electromagnético
1
Engranajes intermedios hasta de 375 kW
10mo
Azud
a
Engranajes intermedios por encima de 375 kW
20mo
Medidor de corriente
2
Velocidad
Ultrasónico
6mo
Tacómetro (general)
4mo
Dispositivos sensibles a la frecuencia
Presión
Manómetro de resorte
Peso muerto
Electrónico
No se exige Magnéticos
Manómetros de columna líquida No se exige Opticos
Transductores
a)
4mo
6mo
3
1
10
10
Estroboscopios
5
Medidor de torque (velocidad)
1
No se requiere a menos que se sospeche cambio dimensional crítico.
72
1
NCh686
Anexo F
(Informativo)
Gráfico de corrección de desempeño para líquidos viscosos
La
de
su
en
Figura F.1 es un gráfico de corrección del desempeño para determinar el desempeño
una bomba centrífuga convencional que maneja un líquido viscoso cuando se conoce
desempeño en agua. Las curvas de corrección no son exactas para ninguna bomba
particular.
Cuando es muy importante tener información precisa, se recomienda realizar los
ensayos de desempeño con el líquido viscoso particular que va a manejarse.
Puesto que Figura F.1 se basa en consideraciones empíricas más que en teóricas, la
extrapolación más allá de los límites mostrados se saldría por fuera del intervalo de
experiencia que estos gráficos cubren y no se recomienda.
Esto es aplicable sólo para las bombas de diseño hidráulico convencional, en el intervalo
de operación normal, con impulsores abiertos o cerrados. No se debe usar para bombas
de flujo mixto o flujo axial, o para bombas de diseño hidráulico especial para cualquier
líquido viscoso o no-uniforme.
La Figura F.1 se aplica sólo cuando se cuenta con ANSP adecuada a fin de evitar la
cavitación.
Se debería emplear sólo para líquidos Newtonianos (uniformes). Los geles, pulpas, pasta
de papel y otros líquidos no uniformes pueden producir resultados muy diversos,
dependiendo de las características particulares de los líquidos.
En este anexo se emplean los símbolos y definiciones determinados en Tabla F.1
Tabla F.1 - Símbolos y definiciones adicionales empleados en Anexo F
Símbolo
Cantidad
Definición
Qvis
Caudal viscoso
Caudal al bombear un líquido viscoso
Hvis
Altura viscosa
Altura al bombear un líquido viscoso
ηvis
Eficiencia viscosa
Eficiencia al bombear un líquido viscoso
Pvis
Entrada de potencia viscosa
Entrada de potencia requerida por la bomba
para las condiciones viscosas
Qw
Caudal de agua
Caudal al bombear agua
Hw
Altura de agua
Altura al bombear agua
ηw
Eficiencia de agua
Eficiencia al bombear agua
ρ
Densidad
(continúa)
73
NCh686
Tabla F.1 - Símbolos y definiciones adicionales empleados en Anexo F (conclusión)
Símbolo
CQ
Cantidad
Definición
Factor de corrección del caudal
CH
Factor de corrección de la altura
Cη
Factor de corrección de la eficiencia
QNW
Caudal de agua a la que se obtiene máxima
eficiencia
Las ecuaciones siguientes se emplean para determinar el desempeño viscoso cuando se
conoce el desempeño del agua de la bomba.
CH y Cη se determinan a partir de Figura F.1, la cual se basa en el desempeño del agua.
A partir de la curva de eficiencia, se localiza el caudal de agua (1,0 x QNW) a la cual se
obtiene la máxima eficiencia.
A partir de este caudal, se determina el caudal: (0,6 x QNW), (0,8 x QNW) y (1,2 x QNW).
Se ingresa al gráfico en la parte inferior con el caudal a la mejor eficiencia (1,0 x QNW),
se asciende a la altura desarrollada (una etapa (Hw) a este caudal, luego en forma
horizontal (sea hacia la izquierda o hacia la derecha) hasta la viscosidad deseada, y
luego se sigue hacia delante hasta las diferentes curvas de corrección.
Se leen los valores de Cη y CQ, y de CH para todos los cuatro caudales.
Se multiplica cada altura por su correspondiente factor de corrección de altura para
obtener las alturas corregidas. Se multiplica cada valor de eficiencia por C? para obtener
los valores de eficiencia corregidas que se aplican al correspondiente cauda corregida.
Se representa la altura corregida y la eficiencia corregida contra el caudal corregida. Se
trazan curvas continuas a través de estos puntos. La altura en desconexión se puede
tomar como aproximadamente la misma que para el agua.
Se calcula la entrada de potencia viscosa (Pvis) a partir de la fórmula dada anteriormente.
74
NCh686
Se representan estos puntos y se traza una curva continua a través de ellos que debería
ser similar y aproximadamente paralela a la curva de entrada de potencia para agua.
NOTA - Los valores mostrados en esta figura son promedios de ensayos de bombas centrífugas de un solo
nivel (etapa) convencionales de DN 50 a DN 200 que manejen petróleos. Estos datos se basan en las
normas del Instituto Hidráulico (HIS), 1985.
Figura F.1 - Gráfico de corrección de desempeño para líquidos viscosos
75
NCh686
Anexo G
(Informativo)
Reducción de ANSPR para bombas que
manejan líquidos hidrocarburos y agua a alta temperatura
La Figura G.1 es un gráfico compuesto de reducciones de ANSPR que se pueden esperar
para líquidos hidrocarburos y agua a alta temperatura, con base en los datos de
laboratorio disponibles de los ensayos realizados en los fluidos mostrados, representados
como una función de la temperatura del fluido y la presión del vapor a dicha
temperatura.
Se recomienda observar las limitaciones y precauciones siguientes en el uso de Figura G.1.
Hasta no haber ganado experiencia específica con la operación de bombas bajo
condiciones donde se aplica este gráfico, la reducción de la ANSPA se debería limitar al
50% de la ANSPR requerida por la bomba para agua fría.
Este gráfico se basa en bombas que manejan líquidos puros. Cuando en un líquido se
encuentra aire arrastrado u otros gases no condensables, el desempeño de la bomba
puede verse afectado en forma adversa incluso con valores de ANSPR normal y sufriría
adicionalmente con la reducción en la ANSPA. Cuando se encuentran presentes aire
disuelto u otros gases no condensables y cuando la presión absoluta en la entrada de la
bomba fuera lo suficientemente baja para liberar dichos no condensables de la solución,
es posible que el valor de ANSPA tenga que incrementarse por encima del requerido
para agua fría a fin de evitar el deteriora del desempeño de la bomba debido a tal
liberación.
Para mezclas de hidrocarburos, la presión del vapor puede variar significativamente con
la temperatura y se deberían hacer determinaciones de presión de vapor especificas para
temperaturas de bombeo reales.
Al usar el gráfico para líquidos de alta temperatura, y en especial con agua, se debe dar
debida consideración a la susceptibilidad del sistema de succión a cambios transitorios
en temperatura y presión absoluta, que pudieran requerir de un margen de seguridad de
ANSPR que excediera en gran medida la reducción de otro modo disponible para
operación de estado estable.
Debido a la ausencia de datos disponibles que demuestren reducción de ANSPR mayor
que 3 m, el gráfico se ha limitado y no se recomienda la extrapolación más allá del
límite.
76
NCh686
Se ingresa a Figura G.1 en la parte inferior del gráfico con temperatura de bombeo, en
grados Celsius, y se procede verticalmente hacia arriba hasta la presión del vapor.
Desde este punto, se sigue a lo largo o en forma paralela a las líneas pendientes hasta el
lado derecho del gráfico, donde se puede leer la reducción de la ANSPR en la escala
provista. Si este valor es mayor que la mitad del valor ANSPR para agua fría, se deduce
la mitad del valor de ANSPR del agua fría del agua fría, se deduce este valor del gráfico
del valor ANSPR. Del agua fría para obtener la ANSPR corregida.
NOTAS
1)
La información disponible se limita a los líquidos para los cuales se muestra la relación temperaturapresión de vapor en la figura. No se recomienda la aplicación de este gráfico a líquidos diferentes a los
hidrocarburos y el agua, sin base experimental.
2)
La reducción de ANSPR que se aplica en realidad al valor de ANSPR para agua fría es:
-
el valor leído en la escala de la derecha del gráfico;
-
o la mitad de la ANSPR para agua fría.
Cualquiera que sea el menor.
77
NCh686
NOTA - Estos datos se basan en las normas del Instituto (HIS), 1985
Figura G.1 - Reducción de ANSPR para bombas que manejan líquidos hidrocarburos y agua a alta temperatura
78
NCh686
Anexo H
(Informativo)
Evaluación estadística de los resultados de la medición
H.1 Símbolos
En Tabla H.1 se muestran símbolos adicionales empleados en este anexo.
Tabla H.1 - Símbolos adicionales
Símbolos
Definición
a, r
Parámetros estadísticos
a’, r´
Parámetros estadísticos
H
Proporción
Valor
N
p
de
promedio
punto
de
de
la
ensayo
de
altura
total
proporción
de
altura
total
Número de puntos de ensayo en el intervalo 0,95QG hasta
1,05 QG
Proporción de punto de ensayo de entrada de la bomba
Valor promedio de la proporción de potencia de entrada de
la bomba
Q
Tasa de proporción de punto de ensayo de flujo
Valor promedio de proporción de caudal
Sq
Sh
SP
Sqh
Sqp
NOTA - Las anteriores sumatorias son para mediciones de punto de ensayo en el intervalo 0,95 QG
hasta 1,05 QG.
79
NCh686
H.2 Uso y validez de este anexo
El análisis estadístico de dos variables puede emplearse para evaluar el valor promedio
de una en un determinado valor de la otra. El método estadístico en particular
presentado en este anexo puede aplicarse si la distribución de los puntos de ensayo
alrededor del valor especificado cumple con ciertos requisitos.
H.3 Número y distribución de conjuntos de observaciones
Se debe tomar un mínimo de nueve conjuntos de observaciones. Los puntos de ensayo
resultantes deben distribuirse de forma tal que cuando se corrijan a la velocidad de
rotación especificada o a la frecuencia especificada empleando 6.1.2. las mediciones del
caudal deben extenderse ± 5% del caudal especificada. De estos puntos de ensayo
mínimo tres deben estar en la banda de caudal del 3% al 5% positivos y mínimo tres
deben estar en la banda de caudal del 3% al 5% negativos.
Para facilidad de la aplicación del método estadístico, resulta benéfico tomar una
cantidad mayor al número mínimo de puntos de ensayo en el 5% de la tasa especificada
de banda de flujo. Se recomiendan 20 puntos cuando sea práctico.
H.4 Evaluación de los valores promedio
H.4.1 Valor promedio de la altura total de la bomba
El valor promedio de la altura total de la bomba se calcula empleando la ecuación:
H.4.2 Valor promedio de la potencia de entrada de la bomba
El valor promedio de la potencia de entrada de la bomba se calcula empleando la
ecuación:
80
NCh686
H.4.3 Evaluación de los resultados del ensayo
Los valores del parámetro estadístico se dan mediante las ecuaciones siguientes:
NOTA - Las ecuaciones para a y a´ contienen Sqh y Sqp respectivamente para garantizar que se obtengan los
valores positivos o negativos adecuados para la pendiente de la curva de desempeño.
Se debería mencionar que también se puede emplear el análisis estadístico para evaluar,
a partir de conjuntos de observaciones tomados de acuerdo con H.3. EL intervalo de
confianza del 95% de la altura total y la potencia de entrada al caudal especificada. Esto
se describe con mayor detalle en la referencia (ver Anexo K, Bibliografía [17]) donde
también se ofrece un programa de computador para facilitar los cálculos.
81
NCh686
Anexo I
(Informativo)
Hoja de ensayo de la bomba
La hoja de ensayo de la bomba que se ilustra en el presente anexo se ofrece como guía
para presentar los resultados del ensayo de la bomba y ayudar a su interpretación. No
tiene como propósito incluir toda la información requerida a partir de un ensayo de
bomba y pueden ser necesarias modificaciones, dependiendo del tipo de bomba, su
aplicación y el modo de cálculo.
82
NCh686
Hoja de Ensayo de la Bomba
Comprador
Tipo
Bomba
Valores
garantizados
Liquido bombeado
Motor
de
Condiciones
ensayo
de
Resultado
medición
de
Naturaleza del ensayo
Numero de orden del fabricante
Nº de orden
Caudal (QG)
Velocidad de rotación (nsp)
Altura total (HG)
Temperatura (t)
Densidad (ρ)
Fabricante
Tipo
Eficiencia (ηG)
Presión de vapor (Pv)
Caudal
Método
medición
Numero de hoja
Altura de
entrada
Método
empleado
Constante
Temperatura ambiente
Certificado de ensayo
Potencia
Altura de salida
ANSP
Presión barométrica
Diámetro de entrada
Diámetro de salida
Diámetro del impulsor
Entrada de potencia (PG)
Altura neta positiva de succión (ANSP)
Viscosidad cinemática (v)
Grado de acidez (pH)
Numero
de
fases Tensión
Velocidad de rotación
Corriente
Torque
Potencia
Velocidad
rotación
Corrección de la altura
hasta el plano de referencia
Temperatura del liquido de ensayo
Caudal
Unidades
1
2
3
4
5
de
Engranaje
Entrada
Salida
6
7
8
9
10
11
Velocidad de rotación
Intervalo de tiempo
Lectura
Flujo medido
Lectura de altura de la salida
Lectura de altura de la entrada
Altura de salida
Altura de entrada
(continúa)
83
NCh686
(conclusión)
Altura
Potencia (torque)
Valores referidos
A la velocidad de
Rotación
especificada
∆U²/2g
Diferencia de posición de medición
Altura total de la bomba
(ANSP)
Salida de potencia de bomba Pu
Tensión
Corriente
Lectura de vatímetro 1
Lectura de vatímetro 2
Total de lecturas de vatímetro
Entrada de potencia del motor
Eficiencia del motor
Lectura del torque
Eficiencia del engranaje
Salida de potencia del motor
Entrada de potencia del motor
Eficiencia general
Eficiencia de la bomba
Caudal
Altura total
Potencia
ANSP
Notas
84
Fecha
Jefe de ensayos
Representantes
del comprador
del proveedor
NCh686
Anexo J
(Informativo)
Lista de verificación
La siguiente es una lista de verificación de elementos para los cuales se recomienda llegar
a un acuerdo entre el fabricante/proveedor y el comprador antes del ensayo. Se debería
observar que no siempre será necesario llegar a dicho acuerdo sobre todos estos
elementos durante la elaboración del contrato.
1) Selección del grado del ensayo (ver 5.1).
2) Cobertura de las garantías:
a) Bomba sin motor o unidad combinada de motor bomba (ver 10.4.3).
b) Bomba con o sin accesorios (ver 5.3.4).
c) Valores garantizados (por ejemplo, caudal, altura total, entrada de potencia,
eficiencia, ANSPR, etc.) para uno o varios puntos de operación (ver 4.1).
3) Asuntos contractuales, tales como número de bombas por ensayar en un lote de
Bombas idéntica (ver 5.1.2).
4) Cualquier otro aspecto del comportamiento de la bomba por verificar durante el
Ensayo (ver 5.2.6).
5) Ubicación de los ensayos (ver 5.2.2).
6) Fecha de los ensayos (ver 5.2.3).
7) Persona encargada del ensayo cuando éste no se realiza en la planta del fabricante
(ver 5.2.4).
8) Selección de métodos de medición (ver cláusulas 7 a 10).
9) Equipo de ensayo (ver 5.2.7).
10) Organización del ensayo para ensayo de desempeño (ver 5.3.2, 5.3.3, 8.2.1) y para
ensayos de cavitación (ver 11.2.3).
11) Arreglo para comprobar la habilidad de cebadura de las bombas autocebantes
(ver 5.3.7).
12) Método de predicción del desempeño de la bomba a partir de un ensayo que emplee
Agua fría limpia (ver 5.4.5).
85
NCh686
13) Desviación de velocidad rotacional por fuera del intervalo permisible (ver 5.4.3
y 6.1.2).
14) Exponente de la fórmula de traslación para ANSPR (ver 6.1.2).
15) Desviaciones de tensión y frecuencia por fuera de la tolerancia permisible
(ver 6.1.2).
16) Valores de tolerancia en el punto de trabajo y otros puntos operantes (ver 4.1, 6.3,
11.3.3).
17) Entrada y pérdidas de transmisión en bombas para pozos verticales (ver 8.2.3,
10.4.2).
18) Pérdidas por fricción y de presión singulares en la entrada y salida (ver 8.2.4 y
Anexo C)
19) Pérdidas de cable (ver 10.4.1).
20) Pérdidas de engranaje (ver 10.4.4).
21) Método de verificación de las garantías con respecto a la cavitación (ver 11.1.2).
22) Líquido por emplear para ensayos de desempeño (ver 4.2) y para los ensayos de
cavitación (ver 11.2.3).
23) Costos de ensayo (ver Anexo E).
86
NCh686
Anexo K
(Informativo)
Bibliografía
[1]
ISO 31
(todas las partes)
Cantidades, unidades y símbolos.
[2]
ISO 2372
Mechanical Vibration of machines with Operating Speeds
from 10 to 200 Rev/s - Basis for Specifying Evaluation
Standards.
[3]
ISO 2975-1
Measurement of Water Flow in Closed Conduits - Tracer
Methods - Part 1:General.
[4]
ISO 2975-2
Measurement of Water Flow in Closed Conduits - Tracer
Methods - Part 2: Constant Rate Injection Method Using Nonradioactiva Tracers.
[5]
ISO 2975-3
Measurement of Water Flow in Closed Conduits - Tracer
Mehods - Part 3: Constant Rate Injection Method Using
Radioactive Tracers.
[6]
ISO 2975-6
Measurement of Water Flow in Closed Conduits - Tracer
Methods - Part 6: Transit Time method Using Non-radioactive
Tracers.
[7]
2975-7
Measurement of Water Flow in Closed Conduits - Tracer
Methods - Part 7: Transit Time Method Using Radioactive
Tracers.
[8]
ISO 3740
Acoustics - Determination of Sound Power Levels of Noise
Sources - Guidelines for the use of Basis Standards.
[9]
ISO 3744
Acoustics - Determination of Sound Power Levels of Noise
Sources - Engineering Method in an Essentially Free Field over
a Reflecting Plane.
[10]
ISO 3745
Acoustics - Determination of Sound Power Levels of Noise
Sources Precision Methods for Anechoic and Semi-anechoic
Rooms.
[11]
ISO3746
Acoustics - determination of Sound Power Levels of Noise
Sources Using Sound Pressure - Survey Method Using an
Enveloping Measurement Surface over a Reflecting Plane.
87
NCh686
[12]
ISO 3495
Mechanical Vibration of Large Rotating Machines with Speed
Range from 10 to 200 r/s - Measurement and Evaluation of
Vibration Severity in situ.
[13]
ISO 4185
Measurement of Liquid Flow in Closed Conduits - Weighing
Method.
[14]
ISO 6081
Acoustics - Noise Emitted by Machinery and Equipment Guidelines for The Preparation of Test Codes of Engineering
Grade Requiring Noise Measurements At the Operator’s or
Bystander’ Position.
[15]
IEC 60041: 3)
International Code for the Field Acceptance Test of Hydraulic
Turbines.
[16]
IEC 60497
International Code for Model Acceptance Tests of Storage
Pumps.
[17]
E. Grist and R.P, Hentschke, The Verification of Centrifugal Pump Performance
Guarantees by Acceptance Test - An Alternative Method. I Mech. Eng. London,
March 1988.
88
NCh686
Anexo L
(Informativo)
Justificación de los cambios editoriales
Tabla L.1 - Cambios editoriales
Cláusula/subcláusula
Anexo F
(informativo)
Cambios editoriales
Se elimina.
Justificación
Eliminado a solicitud de la Autoridad
Competente (SISS) por considerar el
ámbito costos de los ensayos, el cual
no es aplicable a nivel nacional.
89