¿Cómo se dimensiona una bomba de alimentación de caldera?

El dimensionamiento adecuado de la bomba de alimentación de la caldera es esencial para garantizar el funcionamiento y la eficiencia óptimos de la caldera. La bomba de alimentación de la caldera es responsable de suministrar agua a la caldera con la presión y el caudal requeridos. Las bombas de tamaño incorrecto pueden provocar problemas como un suministro de agua inadecuado, un consumo excesivo de energía y una falla prematura de la bomba. Para dimensionar correctamente una bomba de alimentación de la caldera, siga estos pasos:

Paso 1: Determinar la salida de vapor de la caldera

El primer paso para dimensionar una bomba de alimentación de caldera es determinar la salida máxima de vapor de la caldera. Esta información se puede encontrar en las especificaciones del fabricante de la caldera o calcularse en función de la superficie de calentamiento de la caldera y la presión de vapor.

Para calcular la salida de vapor, utilice la siguiente fórmula:

Salida de vapor (lb/h) = Área de superficie de calentamiento (ft²) × Tasa de evaporación (lb/ft²/h)

La tasa de evaporación depende del tipo de caldera y de la presión de funcionamiento. Por ejemplo, una caldera acuotubular que funciona a 150 psig puede tener una tasa de evaporación de 5 lb/ft²/h.

Paso 2: Calcular el caudal de agua de alimentación

Una vez que se conoce la salida de vapor de la caldera, se puede calcular el caudal de agua de alimentación necesario. El caudal de agua de alimentación debe ser suficiente para reemplazar el agua evaporada en forma de vapor y tener en cuenta las pérdidas debidas a purgas o fugas.

Para calcular el caudal de agua de alimentación, utilice esta fórmula:

Caudal de agua de alimentación (gpm) = Salida de vapor (lb/h) ÷ (500 × [1 - Tasa de purga])

La constante 500 representa la cantidad aproximada de libras de agua por hora, lo que equivale a 1 galón por minuto (gpm). La tasa de purga es el porcentaje de agua que se descarga deliberadamente de la caldera para controlar la concentración de sólidos disueltos. Una tasa de purga típica varía de 1% a 5%.

Paso 3: Determine la presión de descarga de la bomba requerida

La bomba de alimentación de la caldera debe superar la presión de funcionamiento de la caldera y cualquier pérdida de presión en el sistema de agua de alimentación. Para determinar la presión de descarga de la bomba requerida, sume la presión de funcionamiento de la caldera a la pérdida de carga total en las tuberías, válvulas y accesorios de agua de alimentación.

Presión de descarga de la bomba (psig) = Presión de funcionamiento de la caldera (psig) + Pérdida de carga total (pies) ÷ 2,31

La constante 2,31 se utiliza para convertir pies de altura a psi.

Paso 4: Seleccione una bomba según el caudal y la presión de descarga

Una vez que se conoce el caudal de agua de alimentación requerido y la presión de descarga de la bomba, se puede seleccionar una bomba de alimentación de caldera que cumpla con estas especificaciones. Consulte los catálogos del fabricante de la bomba o trabaje con un proveedor de bombas para elegir una bomba con una curva de rendimiento que cumpla con sus requisitos.

Al hacer su selección, tenga en cuenta factores como la eficiencia de la bomba, los materiales de construcción y el tamaño del motor. Elija una bomba con una alta eficiencia para minimizar el consumo de energía y los costos operativos.

Paso 5: Considere la redundancia y la expansión futura

Al dimensionar una bomba de alimentación de caldera, es importante tener en cuenta la redundancia del sistema y la posible expansión futura. Instalar varias bombas en paralelo puede proporcionar capacidad de respaldo en caso de falla de la bomba y permitir mayores caudales si la salida de vapor de la caldera se amplía en el futuro.

Dimensione cada bomba para que pueda manejar al menos 50% del caudal total requerido para garantizar una redundancia adecuada. Este enfoque también permite que las bombas funcionen en sus puntos de máxima eficiencia, lo que reduce el consumo de energía y extiende la vida útil de la bomba.

Ejemplo de cálculo de bomba de alimentación de caldera

Veamos un ejemplo de dimensionamiento de una bomba de alimentación de caldera para una caldera acuotubular con las siguientes especificaciones:

• Superficie de calefacción: 5.000 ft²
• Presión de funcionamiento: 150 psig
• Tasa de evaporación: 5 lb/ft²/h
• Tasa de purga: 3%
• Pérdida de carga total: 50 pies

Paso 1: Calcular la salida de vapor

Salida de vapor = 5000 ft² × 5 lb/ft²/h = 25 000 lb/h

Paso 2: Calcular el caudal de agua de alimentación

Caudal de agua de alimentación = 25 000 lb/h ÷ (500 × [1 - 0,03]) = 51,5 gpm

Paso 3: Determine la presión de descarga de la bomba requerida

Presión de descarga de la bomba = 150 psig + 50 pies ÷ 2,31 = 171,6 psig

Paso 4: Seleccione una bomba
Con base en el caudal calculado de 51,5 gpm y la presión de descarga de 171,6 psig, seleccione una bomba con una curva de rendimiento que cumpla o supere estos requisitos.

Paso 5: Considere la redundancia
Para redundancia, instale dos bombas en paralelo, cada una dimensionada para al menos 50% del caudal total (25,75 gpm).

Si sigue estos pasos y utiliza las fórmulas proporcionadas, podrá dimensionar con precisión una bomba de alimentación de caldera para garantizar un rendimiento óptimo de la caldera, eficiencia energética y confiabilidad. Recuerde tener en cuenta factores como la redundancia y la expansión futura al realizar la selección final de la bomba.