ES2206295T3 - Procedimiento y dispositivo para la regulacion de la presion en un conducto de alimentacion de una bomba centrifuga. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la regulación de la presión en un conducto de alimentación (2), que parte de una bomba centrífuga (1) en la que está conectada una estrangulación (14), en la que el ajuste de la estrangulación (14) está ajustada exclusivamente mediante la presión de salida de la bomba centrífuga (1), caracterizado porque para el ajuste de la regulación de la estrangulación, una cámara parcial (19) limitada por un émbolo de mando (16), que actúa sobre la estrangulación (14), se mantiene por debajo de la presión inicial de la bomba centrífuga (1), se impulsa por el fluido que sale de ésta, para desembocar en la cámara parcial (19) un conducto de mando (18), que sale en la dirección del flujo desde la estrangulación (14) del conducto de alimentación (2).

Description

Procedimiento y dispositivo para la regulación de la presión en un conducto de alimentación de una bomba centrífuga.

La presente invención se refiere a un dispositivo para la regulación de la presión en un conducto de alimentación que parte de una bomba centrífuga, a la que se conecta un estrangulador. La presente invención se refiere también a un conducto de alimentación con un dispositivo para la regulación de la presión, pudiéndose alimentar el conducto de alimentación desde una bomba centrífuga, e intercalándose en el conducto de alimentación una estrangulación.

Si con una bomba centrífuga se impulsa un fluido o un depósito de presión, entonces trabaja la bomba centrífuga sobre su línea característica de la bomba en el que la contrapresión en el depósito en el punto de funcionamiento definido. Esto lleva a que la bomba centrífuga con una contrapresión reducida genera una elevada tasa de impulsión. Ésta está unida finalmente con un incremento de la potencia de crecimiento de la bomba, lo que representa requerimientos correspondientes en el grupo de accionamiento y en la alimentación de energía de la bomba centrífuga. Además, existe el peligro de cavitación en la bomba centrífuga propiamente dicha. El fluido impulsado por la bomba centrífuga puede ser agua u otro líquido.

Para que también con una caída de presión se pueda solucionar sin un grupo de accionamiento dimensionado correspondiente para la bomba centrífuga y se excluya el peligro de cavitación, se han tomado hasta ahora dos medidas alternativas.

La primera solución prevé montar en el conducto de alimentación un estrangulador mecánico fijo (solución pasiva). De este modo se limita la potencia de la bomba centrífuga y no se produce cavitación. La bomba centrífuga, sin embargo, debe aportar permanentemente, también con una elevada contrapresión, una potencia más elevada que con una disposición sin estrangulación.

La segunda variante prevé una válvula de regulación accionada y activada eléctricamente en el conducto de alimentación (solución activa). En comparación a la solución pasiva, la solución activa se distingue porque con la presión usual en el conducto de alimentación no tiene lugar ninguna estrangulación en el conducto de alimentación y por ello no es necesario ninguna potencia de bomba elevada, mientras que con una caída de presión en el conducto de alimentación, la estrangulación activada limita la potencia de bomba y evita la cavitación. La solución activa necesita para ello un suministro de energía exterior combinado con sensórica y procesado de señales.

Por el documento GB 346,968 se conoce un concepto para el ajuste de una presión en un conducto que parte de una bomba centrífuga, en el que se impulsa un émbolo de ajuste que actúa conjuntamente con la válvula de estrangulación dispuesta en un conducto que se presuriza con la presión del fluido de circulación. De este modo se toma con ello la presión de salida de la bomba de circulación para el ajuste de la estrangulación. Sin embargo, con este sistema no se ha previsto un ajuste fino de las características de ajuste, de tal manera que para una exactitud de ajuste son necesarios siempre mandos externos.

La presente invención tiene por objeto proponer un procedimiento para la regulación de la presión en un conducto de alimentación que parte de una bomba centrífuga, que no precisa ningún sobredimensionado de la bomba centrífuga así como de la unidad de accionamiento correspondiente y de la fuente de energía y, a pesar de ello, se puede realizar sin dispositivos de estrangulación, para cuyo funcionamiento hace falta un suministro externo de energía y el procesado de señales eléctricas. Un dispositivo previsto para la realización del procedimiento debe reaccionar sin demoras en cuanto a las modificaciones de presión. Además, se debe indicar un conducto de alimentación adecuado para la realización de procedimiento.

El punto de servicio de la bomba centrífuga debe permanecer lo más invariable posible en la curva característica de la bomba, incluso con una medida de presión en el conducto de alimentación.

El objeto, proponer un procedimiento, se consigue según la invención gracias a que se ajusta la posición de la estrangulación exclusivamente mediante la presión de salida de la bomba centrífuga, en el que para el ajuste de la posición de estrangulación se presuriza una cámara parcial limitada por un émbolo de mando que actúa sobre la estrangulación con un medio que se mantiene con la presión de salida de la bomba de circulación que sale de éste en el que la cámara parcial desemboca un conducto de mando, que parte en la dirección del flujo 3 de la estrangulación del conducto de alimentación. De este modo se consigue la ventaja de que el gasto en aparatos con relación a la solución activa es mínimo, pero las ventajas de la solución activa permanecen con relación a la solución pasiva. No se tiene que mantener ninguna bomba centrífuga potente sólo debido a una posible caída de presión en el conducto de alimentación. A pesar de ello, no se puede llegar a ninguna cavitación.

Un cierre completo del conducto de alimentación se puede evitar por una medida complementaria. De este modo se consigue la ventaja de que incluso con la regulación defectuosa, no se impide por completo la circulación de fluidos. Con una elevada contrapresión se garantiza siempre un cierto flujo de impulsión. Con una contrapresión baja en el conducto de alimentación, la potencia de transporte de la bomba centrífuga no puede sobrepasar un valor máximo.

El objeto de proponer un conducto de alimentación dotado de un dispositivo adecuado, se consigue según la invención gracias a que la estrangulación tiene una pieza de cierre dispuesta en el conducto de alimentación y que reduce su sección transversal, que mecánicamente está unida con una cámara parcial de un accesorio de mando con un émbolo de mando, que limita la cámara parcial, desembocando en la cámara parcial un conducto de mando, que parte en la dirección del flujo desde la estrangulación del conducto de alimentación, y aplicándose una fuerza al émbolo de mando en su cara alejada de la cámara parcial.

Con el empleo de una estrangulación de esta clase se incrementa la fiabilidad del dispositivo, minimizando al mismo tiempo el gasto especialmente con relación a la solución activa. Las ventajas de la solución activa sin embargo, se mantienen. No se necesita ni una bomba centrífuga sobredimensionada o un grupo sobredimensionado, ni una estrangulación costosa, que deba efectuarse con un suministro de energía y con un dispositivo electrónico de regulación. A pesar de ello, no se produce una cavitación en la bomba centrífuga. Una renovación hidráulica mediante un fluido propio permite, además, una reacción ventajosa rápida modo sin retardo de la armadura.

Por ejemplo, si la estrangulación tiene en el conducto de alimentación una pieza de cierre y la sección transversal se reduce, por ejemplo, un cono de válvula o una placa corredera, que mecánicamente está unida con él en una cámara parcial de un accesorio de mando con un émbolo de mando, que limita la cámara parcial. En la cámara parcial desemboca un conducto de mando, que sale entre la bomba centrífugas y la estrangulación del conducto de alimentación. En su lado alejado de la cámara parcial está impulsado el émbolo de mando por una fuerza. Esta fuerza se puede producir por un medio alimentado, por ejemplo, aire comprimido, pero también puede generarse por un muelle mecánico.

Cuanto mayor sea la presión en el conducto de alimentación, tanto mayor será la presión en la cámara parcial del accesorio de mando por debajo del émbolo de mando. El émbolo de mando se levanta entonces contra la fuerza del lado opuesto que actúa sobre él, con lo cual la estrangulación se continúa abriendo. Con una reducción de la presión en el conducto de alimentación, sobrepasa ésta la fuerza que actúa en la dirección sobre la estrangulación sobre el émbolo de mando y la estrangulación se mueve en la dirección de la posición de cierre. Se puede pasar sin un suministro de energía externo para la armadura de mando y sin una regulación electrónico costosa.

Por ejemplo, la estrangulación presenta una alimentación de cierre mecánica. De este modo se consigue la ventaja de que incluso con una regulación defectuosa es posible siempre todavía un flujo de fluido por la estrangulación.

El procedimiento y el dispositivo según la invención se explicarán con mayor detalle mediante el dibujo:

La figura 1 muestra un dispositivo conocido para limitar una presión (solución pasiva) y las curvas características correspondientes,

La figura 2 muestra otro dispositivo para la regulación de una presión (solución activa) y las curvas características correspondientes,

La figura 3 muestra el dispositivo según la invención y las curvas características correspondientes,

La figura 4 muestra como detalle de la figura 3 los componentes esenciales del dispositivo según la invención.

Cada una de las figuras 1 a 3 muestran una bomba centrífuga 1 accionada con un motor M. Esta está unida a un conducto de alimentación 2 que desde un depósito 3 llega a un depósito de presión 4. En los diagramas a se han representado las curvas características 5, 7, 8 y las curvas características de la instalación 12a, b, 13a, b como relación entre la presión P en el conducto de alimentación 2, visto en la dirección del flujo detrás de la bomba centrífuga 1, y el caudal Q a través de la bomba centrífuga 1. El punto de servicios de la bomba centrífuga 1 es un punto de corte de las curvas características de la bomba 5, 8 y de las curvas características de la instalación 12a, b y 13a, b.

El dispositivo conocido, que se muestra en la figura 1, contiene una estrangulación invariable 6, que está enlazada en la dirección del flujo detrás de la bomba centrífuga 1 en el conducto de alimentación 2. Debido a la estrangulación 6 se obtiene en vez de las curvas características de bomba 7 (sin estrangulación 6), la curva característica de la bomba 8 que discurre con la presión P más baja. El punto de servicio de la bomba centrifuga es el punto de corte de la curvas características 12a o 13a y de la característica de la bomba 8. Éste proporciona un caudal Q1 con la alta presión P1 o un mayor caudal Q2 con la presión más baja P2. También sin estrangulación 6 resultaría con la alta presión P1 un caudal aceptable (valor Q de los puntos de corte de la curvas características de la instalación 12a y característica de la bomba 7). Con una presión más baja P2 se consigue, sin embargo, un caudal no tan grande Q2 y con ello un funcionamiento exento de cavitación de la bomba centrifuga 1 sólo cuando debido a la estrangulación 6 en la curva característica 8 es relevante en vez de la curva característica 7.

La desventaja de esta forma de realización se encuentran en que la bomba centrífuga 1, de acuerdo con la curva característica 7, se debe sobredimensionar para conseguir con una elevada contrapresión P1 y con la existencia todavía de una estrangulación 6 un caudal adecuado Q1. La estrangulación 6 es necesaria para limitar con una contrapresión P2 el caudal Q2, de tal manera que no se pueda originar ningún peligro de cavitación en la bomba centrífuga 1. Se deben mantener, por consiguiente, preparados una bomba de circulación 1 y un motor M correspondientes con una potencia muy elevada. También los dispositivos para el suministro de energía deben sobredimensionarse para ello correspondientemente. Aunque la potencia de la bomba centrífuga 1 se ha de dimensionar de acuerdo con la curva característica 7, la potencia de la bomba que se dispone efectivamente, sólo se representa por la curva característica de la bomba 8 que discurre con una presión P más baja.

La figura 2 muestra otro dispositivo conocido, con la cavitación a evitar en la bomba centrifuga 1. Para ello se ha dispuesto en el conducto de alimentación 2, en la dirección del flujo, detrás de la bomba centrífuga 1, una estrangulación 9 regulable activamente. Para esta estrangulación 9 se necesita un motor de ajuste 10, que necesita energía externa, así como un sensor de presión 11 con una unidad de evaluación. La regulación de la estrangulación 9 puede tener lugar de tal manera que con una contrapresión P1 suficientemente elevada, con la que no hay que temer ninguna cavitación, discurre la característica de la instalación 12b prácticamente invariable con relación a una característica sin estrangulación 9. Si, a pesar de ello, la contrapresión o un valor bajo P2, se activa la estrangulación 9 y se cierra hasta tal punto que se obtiene una nueva curva característica 13b, que define el punto de servicio de bomba centrífuga en la línea característica de la bomba 5, como punto de intersección con el mismo caudal Q1/Q2 que la curva característica 12b sin la estrangulación 9.

El dispositivo según la invención, que se muestra en la figura 3, permite la misma curva de la instalación 12b, 13b como el equipo de la figura 2. También el punto de servicio de la bomba 1 en la característica de la bomba 5 es igual. Para alcanzar este objetivo, que permite un funcionamiento de la bomba centrífuga 1 sin cavitación, es necesaria sin embargo una costosa regulación de una estrangulación 9. La estrangulación 14, que se presenta según la invención en el lugar de la estrangulación 9 de la figura 2, se distingue más bien porque la presión en la bomba centrifuga 1 se regula sólo mediante el fluido impulsado con la bomba centrifuga 1 sin fuente de energía externa y sin señales de mando pasivas. La potencia de la bomba centrifuga 1 está diseñada para la alta presión P1 en el conducto alimentado. En caso de que la presión en el conducto alimentado caiga, siguiendo la curva característica de la bomba 5 se llegaría a una curva característica de la instalación 12b sólo desplazada del punto incremento del caudal Q en el conducto de alimentación 2 y con ello a un incremento de la potencia de impulsión de la bomba centrífuga 1. Para que con una contrapresión P2 más baja, la bomba centrífuga 1 genere el mismo caudal Q1/Q2 como con la presión más elevada P1, se introduce en el conducto de alimentación 2 la estrangulación pasiva regulable 14. Esta estrangulación invariable 14 se efectúa sin suministro externo de energía, sin sensor de presión y sin unidad de evaluación.

Excepto la estrangulación 6, 9, 14 coinciden los dispositivos según las figuras 1, 2 y 3.

La construcción de la estrangulación 14 según la invención, así como su funcionamiento se explican a continuación mediante la figura 4, que es un detalle de la figura 3.

La figura 4 muestra la bomba centrifuga 1 y la estrangulación 14 en el conducto alimentación 2. Una pieza de cierre 15 que se modifica la estrangulación 2 está unido mecánicamente a la sección transversal del conducto alimentación 2 de la estrangulación 14, que en general es una corredera mecánica, por ejemplo, está unida mediante una barra, con un émbolo de mando 16 en un acceso libre de mando 17. Un conducto de mando 18, que desemboca desde el conducto de alimentación 2 en la dirección del flujo detrás de la bomba centrífuga 1 y antes del estrangulación 14, desemboca en el acceso libre mando 17 y concretamente en su recinto parcial 19, que mediante el pistón de mando 16 limita la pieza de cierre 15. Una contrafuerza sobre el émbolo de mando 16 se genera en el accesorio mando 17 por un muelle mecánico 20. El muelle 20 está apoyado en la carcasa del accesorio mando 17 y en el émbolo de mando 16.

Si la presión en el conducto de alimentación 2 baja, se desplaza el émbolo de mando 16 a través del muelle 20 hacia abajo, y reduce la pieza de cierre 15 la sección del flujo del estrangulador 14. Entonces no se llega a una potencia de accionamiento sobreelevada de la bomba centrífuga y tampoco a la cavitación, ya que la presión en la bomba centrifuga 1 no baja fuertemente. Tan pronto como la presión del conducto de alimentación 2 sube nuevamente, se eleva el émbolo de mando 16 contra la fuerza del muelle 20 y aumenta la sección transversal del estrangulador. No precisa tener ninguna bomba centrífuga preparada, cuya potencia se tenga que superar e incluso con una presión en general relativamente elevada en el conducto de alimentación 2 una sección transversal estrecha.

Para que la estrangulación 14, no pueda cerrar incluso con una presión muy reducida en el conducto alimentación 2 de una manera defectuosa, con lo cual sería imposible una alimentación, la estrangulación 14 está dotada de un alimentador de presión de cierre mecánico 21, que aloja la pieza de cierre 14 y evita un cierre completo de la estrangulación 14, ya que entre la limitación de cierre 21 y la pared de la estrangulación 14 siempre permanece abierta una sección transversal de la estrangulación aunque reducida.

Con el procedimiento y con el dispositivo según la invención, se evita un deterioro de la bomba centrífuga 1 como consecuencia de que la presión en el conducto de alimentación 2 y posibles cavitaciones subsiguientes, sin que tenga que emplearse una bomba centrífuga innecesariamente más potente y también costosos dispositivos de regulación eléctricos y electrónicos.

En vez de una bomba centrifugó 1 se puede emplear también otra bomba adecuada.

Claims (4)

1. Procedimiento para la regulación de la presión en un conducto de alimentación (2), que parte de una bomba centrífuga (1) en la que está conectada una estrangulación (14), en la que el ajuste de la estrangulación (14) está ajustada exclusivamente mediante la presión de salida de la bomba centrífuga (1), caracterizado porque para el ajuste de la regulación de la estrangulación, una cámara parcial (19) limitada por un émbolo de mando (16), que actúa sobre la estrangulación (14), se mantiene por debajo de la presión inicial de la bomba centrífuga (1), se impulsa por el fluido que sale de ésta, para desembocar en la cámara parcial (19) un conducto de mando (18), que sale en la dirección del flujo desde la estrangulación (14) del conducto de alimentación (2).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se evita un cierre completo del conducto de alimentación (2).

3. Conducto de alimentación (2), provisto de un dispositivo para la regulación de presión, pudiéndose intercalar el conducto de alimentación desde una bomba centrífuga (1), introduciendo el conducto de alimentación una estrangulación (14), que tiene una pieza de cierre de (15) situada en el conducto de alimentación (2) y su sección transversal, caracterizado porque la pieza de cierre (15) está unido mecánicamente a una cámara parcial (19) de un acceso libre de mando (17) con un émbolo de mando (16), que limita la cámara parcial (19), que desemboca en la cámara parcial (19) de un conducto de mando (18), que sale desde la dirección del flujo desde la estrangulación (14) del conducto de alimentación (2) que el émbolo de mando (16) está impulsado en su lado alejado de la cámara parcial (19) por una fuerza.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque la estrangulación (14) presenta una limitación de cierre mecánica (21).