GRUNDFOSINFORME TÉCNICOVELOCIDAD ESPECÍFICApor Steve Wilson

E l término “velocidad específica” es muy mal comprendido en la industria de las bombas, más aún, términos que surgen de las discusiones sobre velocidad específica se usan sin un conocimiento total de las implicaciones. Es útil y necesaria una compren-sión básica de la velocidad específica para el análisis y la selección de bombas y para discutir los tipos de impulsores. Este documento de ninguna manera pre-tende ser un tratado completo sobre velocidad especí-fica, sino una visión general básica. Los interesados en el tema, deben realizar estudios más profundos.

DEFINICIÓN DE VELOCIDAD ESPECÍFICAVelocidad específica es la velocidad en RPM a la que tendría que operar un impulsor determinado si se redujera (o incrementara) proporcionalmente su tamaño como para entregar una capacidad de un GPM con una carga de un pie. Por sí mismo, esto parece sin sentido, pero desde una perspectiva más amplia, la velocidad específica (N

S) se vuelve un valor sin dimen-

sión que describe las características hidráulicas de una bomba, y más específicamente del impulsor(es) de una bomba. Los diseñadores usan la velocidad especí-fica, junto con leyes de modelado y otras herramientas como las leyes de afinidad para fijar la forma de la curva, predecir eficiencias teóricas, HP´s, etc.

Observe que en la Definición y el Cálculo de la Veloci-dad Específica:

La N• S de una bomba se calcula usando el BEP de

la bomba con diámetro completo.

Para las bombas multipasos, la • NS se calcula sola-

mente para la primera etapa.

Si un cliente pregunta la • NS específica de una

bomba propuesta, la NS debe calcularse usando

el BEP de la bomba con el diámetro propuesto.

INFORMACIÓN BÁSICA SOBRE VELOCIDAD ESPECÍFICALa velocidad específica está ampliamente asociada con el ángulo de descarga del impulsor, con relación a la succión. Las bombas en las que la descarga del impulsor está directamente radial a la succión; esto es, donde el flujo transita “rápidamente” desde un plano al otro, tienen velocidad específica baja y les llaman “impulsores con paletas radiales” o de “flujo radial”. La N

S estará entre 500 y 1700. Estas bombas

normalmente mostrarán un “bajo índice gasto-car-ga”. En el “otro extremo de la escala”, el fluido será descargado desde el impulsor a lo largo del mismo eje que entra. Estos impulsores (o hélices) tienen altas velocidades específicas, generalmente arriba de 9000, y se les conoce como impulsores (o hélices) de flujo axial y tienen un “alto índice gasto-carga”.

Entre estos dos extremos encontramos:

Impulsores de Flujo Mixto, con un intervalo de • NS

desde aprox. 4000 a 9000 empiezan a moverse lejos del eje de succión, pero descargan entre los ángulos axial y radial, y generalmente muestran un índice de alto flujo a carga moderada.

Los Impulsores con Paletas Francis, entre flujo • radial y mixto, con valores de N

S desde aprox.

1700 a 4000. Los impulsores con paletas Francis a menudo se discuten en la industria y simple-mente son impulsores con curvatura en las paletas de modo que la circulación desde el eje de la succión al eje radial se completa más gra-dualmente.

VELOCIDAD ESPCÍFICA GRUNDFOS INFORME TÉCNICO | 2

La Figura 1 ilustra la apariencia general de impulso-res de distintos diseños de velocidad específica, con la succión en la parte inferior.

VELOCIDAD ESPECÍFICA Y LA CURVA DE LA BOMBALa velocidad específica de la bomba determinará la pendiente de la curva (teórica) general, desde el cierre hasta la escalada. Los impulsores con veloci-dad específica baja mostrarán curvas con “carga plana” y las bombas con velocidad específica alta mostrarán curvas más pronunciadas. (Recuerde que la velocidad específica se toma para una etapa solamente). Muchas bombas multipasos mostrarán curvas pronunciadas cuando todas las etapas se muestran juntas, pero tienen una N

S baja).

VELOCIDAD ESPECÍFICA Y REQUERIMIEN-TOS DE POTENCIAIgual que las bombas con valores bajos de N

S

tienen curvas bajas HQ, sus requerimientos de po-tencia continuarán aumentando conforme el flujo se incrementa. Las bombas con velocidad especí-fica alta (impulsores y flujo mixto) muestran carac-terísticas de “disminución” de HP: El requerimiento de HP es mayor en el cierre y disminuye conforme se incrementa el flujo. (Se debe tener cuidado al apagar bombas con alto N

S , sea que estén funcio-

nando o en prueba y asegurarse que la potencia del motor no está sobrecargada). De nuevo, los im-pulsores con paletas Francis, caen entre estos dos extremos, con curvas de potencia que suben desde

VELOCIDAD ESPCÍFICA GRUNDFOS INFORME TÉCNICO | 3

el cierre pero se aplanan conforme se incrementa el flujo. La Figura 2 brinda una ilustración gráfica de las formas de la curva relativa para ambos: HQ y Potencia.

VELOCIDAD ESPECÍFICA Y EFICIENCIAEl impacto de la velocidad específica sobre la efi-ciencia teórica ha sido bien estudiado y verificado con pruebas. Tanto Karassik, en el Pump Handbook (Pág. 2.203) y Lobanoff, en Centrifugal Pumps: Design and Application (Págs. 15-18) revelan los resultados de los estudios: Las bombas con velocidades especí-ficas de 2000-3500 (Impulsores con Paletas Francis) mostrarán las eficiencias más altas en teoría y en pruebas. Naturalmente que como se discutió en el documento “High and Broad Band Efficiency (Alta Eficiencia y de Banda Ancha), la construcción y la configuración de la bomba provocará diferencias entre los resultados teóricos y los reales. Además, no es práctico o posible utilizar la misma gama de velocidades específicas para todas las condiciones deseadas de servicio o instalaciones.

CONCLUSIONESComprender la velocidad específica en general, es útil para entender la forma de la curva, los reque-rimientos de potencia, la eficiencia y el diseño de la bomba. Es una herramienta básica para el diseñador de bombas. Entender las naturalezas hidráulica y física de las trayectorias de flujo con diferentes (o similares) valores N

S puede ser una herramienta va-

liosa para evaluar tanto las instalaciones propuestas como las existentes.