Las leyes de afinidad expresan la relación matemática entre variables como la capacidad, carga total y potencia de bombas centrífugas y de flujo axial cuando cambia la velocidad o el diámetro del impulsor. Se proporcionan ecuaciones para calcular estos valores cuando uno de estos factores cambia y el otro permanece constante. Como ejemplo, se muestra cómo usar las leyes de afinidad para determinar los nuevos valores de capacidad, carga y potencia si el diámetro de un impulsor se recorta de 6 a 5 pulgadas manteniendo

1. Leyes de afinidad
DATOS TÉCNICOS
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Las leyes de afinidad expresan la relación
matemática entre varias variables involucradas en
el rendimiento de las bombas. Se aplican a todos
tipos de bombas centrífugas y de flujo axial. Éstas
son las siguientes:
Q = Capacidad, GPM
H = Carga total, pies
BHP = Potencia al freno
N = Velocidad de la bomba, RPM
D = Diámetro del impulsor (pulg.)
Use las ecuaciones
1 a 3 cuando la
velocidad cambia
y el diámetro
del impulsor
permanece
constante.
Use las ecuaciones
4 a 6 cuando el
diámetro del
impulsor cambia
y la velocidad
permanece
constante.
1. Q1 =
N1
Q2
N2
2. H1 =
N1
2
H2
N2
3. BHP1 =
N1
3
BHP2
N2
( )
( )
1. Q1 =
D1
Q2
D2
2. H1 =
D1
2
H2
D2
3. BHP1 =
D1
3
BHP2
D2
( )
( )
Para ilustrar el uso de estas leyes,
observemos un (1) punto en particular de la
curva de una bomba (figura 1). El diámetro
del impulsor para esta curva es de 6
pulgadas. Aplicando las Leyes de Afinidad,
determinaremos qué le ocurre a este punto
si recortamos el impulsor a 5 pulgadas.
A partir de esta curva de 6 pulg. de
diámetro, obtenemos la siguiente
información:
D1
= 6 pulg. de diám. D2
= 5 pulg. de diám.
Q1
= 200 GPM Q2
= A determinarse
H1
= 100 Pies H2
= A determinarse
BHP1
= 3 cab. de fuerza BHP2
= A determinarse
Se utilizarán las ecuaciones 4 a 6 anteriores
manteniendo la velocidad (N) constante y se
reordenar·n para resolver lo siguiente:
Ecuación 4 Q2
=
D2 x Q1
D1
Ecuación 5 H2
=
D2
2
x H1
D1
Ecuación 6 BHP2
=
D2
3
x BHP1
D1
(
(
La información de 6 pulg. se pone en las
fórmulas y se calcula el nuevo punto de
5 pulg. de diámetro:
Q2
=
5 pulg. de diám.
x 200 GPM = 167 GPM
6 pulg. de diám.
H2
=
5 pulg. de diám. 2
x 100 Pies = 69 Pies
6 pulg. de diám.
BHP2
=
5 pulg. de diám. 3
x 3 BHP = 1.73 BHP
6 pulg. de diám.
(
(
El punto de rendimiento de carga/capacidad de 5 pulg. de diámetro puede
trazarse en el gráfico (figura 1; punto 2). Seleccionado puntos de carga/capacidad
adicionales en la línea de la curva de 6 pulg. de diámetro aplicando este
procedimiento, se puede producir una nueva línea de curva de carga/capacidad
para el impulsor de 5 pulg. de diámetro.
También puede usarse el mismo procedimiento y las ecuaciones 1 a 3 cuando la
velocidad de la bomba cambia y el diámetro del impulsor se mantiene constante.
Cálculo del recorte del impulsor
aplicando las Leyes de Afinidad:
Ejemplo:
Asuma un requerimiento de 225 GPM
con 160 pies de carga (punto 2, figura
2). Note que este punto cae entre 2
líneas de la curva existente con
impulsores de diámetros estándar.
Para determinar el diámetro del
impulsor recortado para cumplir con
nuestro requerimiento, trace una línea
desde el punto requerido (punto 2)
perpendicular a una línea de la curva
existente. Note que el punto 1 tiene
un impulsor de 63
⁄4 pulg. de diámetro
(D) y que produce 230 GPM (Q1) a un
valor de TDH de 172 pies (H1).
Aplique la Ley de Afinidad 5 para
resolver para nuestro nuevo diámetro
(D2) del impulsor.
Punto 1 (conocido)
D1
= Impulsor de 63
⁄4 pulg. de diám.
H1
= TDH de 172 pies
Q1
= 230 GPM
Punto 2 (desconocido)
D2
= Desconocido
H2
= TDH de 160 pies
Q2
= 225 GPM
Reordenando la ley 5 para
resolver para D2
:
D2
= D1
x
H2
H1
D2
= 6.75 x
160
172
D2
= 6.55 = 69
⁄16"
Verifique que el impulsor nuevo cumplirá con la capacidad requerida:
Reordenando la ley 4 para resolver para Q2
:
Q2
=
D2 x Q1
=
6.55
x 230 = 223
D1
6.75
20
140
100
CAPACIDAD (Q)
CARGATOTAL(H)
FIGURA 1
0
40
60
80
120
100
0 200 300 400 GPM
6 PULG. DE DIÁM.
5 PULG. DE DIÁM.
PUNTO 1
PUNTO 2
240
100
CAPACIDAD (Q)
CARGATOTAL(H)
FIGURA 2
0
40
80
160
120
0 200 300 400 GPM
200
50 150 250 350
57⁄8"
53⁄8"
45
⁄8"
41
⁄8"
PUNTO 2
PUNTO 1
50 60
65 70
73
73
70
65
60
8'
10'
15'
20'
12'
15
HP
10
HP7.5
HP5
HP
3
HP
63
⁄4 PULG.
DE DIÁM.
EF. 0.40