Las bombas son equipos de gran importancia a nivel industrial y comercial, son equipos que tienen aplicaciones en diferentes industrias como la agrícola en el riego, en la automotriz con el sistema de frenado en vehículos, en la industria de refrigeración y calefacción en sistemas de acondicionamiento, industria del petróleo con la extracción y distribución del petróleo, entre otras. El recurso de estos equipos normalmente se suministra mediante un motor eléctrico o motor de combustión interna, que proporciona energía mecánica para transformarla en energía cinética, utilizada para mover diferentes fluidos a través de diferentes conductos. Según la comisión europea [1], los sistemas de bombeo utilizan casi el 22 % de la energía producida por motores eléctricos. De acuerdo con Vallejo [2], las bombas se clasifican en dos principales grupos, las de desplazamiento positivo y las rotodinámicas. Dentro de las bombas rotodinámicas se encuentran las bombas centrífugas, que representan más del 50% de las bombas utilizadas en el mercado.
Debido a la importancia de los sistemas de bombeo, se han estado desarrollado diferentes investigaciones en estos equipos. En 2018, Hou y col. [3] realizaron un método de análisis de producción local de entropía en un sistema de una bomba centrífuga de agua, basado en el modelo de turbulencia de tensiones de Reynolds y la conservación de la energía. Determinaron la producción de entropía con modelos que incluían producción de entropía en la pared, producción de entropía turbulenta y producción de entropía viscosa. Los resultados muestran que, la producción de entropía en la pared y la producción de entropía turbulenta representaron una gran parte de la producción total de entropía, alrededor del 48.61% y el 47.91%, respectivamente, lo que indicaba que la fricción en la pared y la fluctuación turbulenta eran los principales factores que afectaban la pérdida de energía. En 2022, Zhou y col. [4] realizaron una revisión de la producción de entropía, incluido el análisis de pérdida de energía, el análisis de cavitación y el diagnóstico de fallas en una bomba y una turbina. Presentan diferentes métodos, como la teoría de disipación de energía cinética, para obtener la pérdida de energía, mejorar el desempeño de la bomba y comprender las causas de las fallas de la bomba.
De acuerdo con las necesidades que se presenten, la correcta elección de una bomba es importante, ésta depende de parámetros como el caudal del fluido, la eficiencia energética, la cabeza, entre otros, asegurando que el equipo seleccionado cumpla estas necesidades. Las curvas características son importantes, porque muestran si a las condiciones a las que se encuentra operando una bomba, se presentan el mejor desempeño.
En este trabajo se desarrollan y presentan las curvas características de una bomba eléctrica de 1/2 hp. Para la construcción de estas curvas características, se realiza el análisis energético y exergético al sistema de bombeo, éste está compuesto por un motor eléctrico, una bomba hidráulica, una válvula de giro completo y un manómetro diferencial. El sistema de bombeo opera con agua como fluido de trabajo y a diferentes porcentajes de apertura de la válvula para conocer su comportamiento a diferentes caudales. Se calculan parámetros de desempeño del sistema, como la potencia de la bomba, el flujo de irreversibilidades, el flujo de calor disipado en el motor eléctrico, así como la eficiencia energética y exergética de la bomba, la cabeza y el NPSH, graficándolos en función del caudal, mostrando así, las curvas características de la bomba en función de la energía y exergía. Para una apertura de la válvula del 28%, se encuentra que, la potencia suministrada a la bomba es de 0.49 kW, el flujo de irreversibilidades de 0.243 kW, el flujo de calor disipado en el motor eléctrico de 0.47 kW, la eficiencia energética de 28.34% y la cabeza de 6.3 m., entre otros.
