Es fácil subestimar la importancia de una bomba de betún al diseñar un sistema de apoyo para una planta de mezcla de asfalto. Aunque el tanque de almacenamiento sea lo suficientemente grande y el betún esté a la temperatura de operación correcta, la planta de asfalto puede tener que esperar por el ligante si la bomba de transferencia no puede suministrar el caudal necesario en condiciones reales de operación.
Por lo tanto, la bomba adecuada no debe seleccionarse únicamente en función del caudal indicado en el catálogo. El dimensionamiento de la bomba debe comenzar con la demanda real de betún y, a continuación, tener en cuenta el tiempo de transferencia, la densidad, la viscosidad, la resistencia de la tubería, la elevación estática, la temperatura, los requisitos de circulación y la curva de funcionamiento de la bomba.
Esta guía explica cómo calcular el caudal preliminar de una bomba de betún para una planta de mezcla de asfalto y qué condiciones técnicas adicionales deben comprobarse antes de la selección final de la bomba.
¿Por qué es importante el caudal de la bomba de betún?
Durante la producción de asfalto, el betún caliente debe transportarse de forma fiable desde el sistema de almacenamiento hasta la planta de mezcla. Si el sistema de suministro entrega el ligante a un ritmo menor que el consumo de la planta, la continuidad de la producción depende del sistema de transferencia y no de la capacidad nominal de la planta.
Una bomba de tamaño insuficiente puede causar:
- Suministro insuficiente de betún durante el período de máxima producción.
- Largos tiempos de transferencia de tanque a tanque
- Nivel inestable del tanque de trabajo
- Mayor tiempo de descarga del buque cisterna
- Tiempo de espera en la planta de asfalto
Sin embargo, elegir una bomba innecesariamente grande no siempre es mejor. Un mayor caudal puede aumentar la velocidad del flujo en la tubería, las pérdidas hidráulicas, la demanda del motor y la presión en las válvulas y los filtros.
El objetivo es ajustar la capacidad de bombeo al proceso real.
Paso 1: Calcular la demanda horaria de betún
El primer cálculo es el consumo de ligante de la planta de mezcla de asfalto.
Demanda horaria de betún = Producción de la planta de asfalto × Contenido de betún
Asumir:
- Capacidad de la planta de asfalto: 160 t/h
- Contenido de betún: 5%
La demanda teórica de betún es:
160 × 0,05 = 8 t/h
Por lo tanto, la planta requiere aproximadamente 8 toneladas de betún por hora para producir 160 toneladas de asfalto por hora con un contenido de ligante de 5%.
El porcentaje de ligante debe provenir del diseño de mezcla aprobado. Las capas base, de rodadura, SMA y las mezclas asfálticas modificadas pueden utilizar diferentes contenidos de ligante.
Paso 2: Convertir el flujo másico en flujo volumétrico
La producción de asfalto se suele expresar en toneladas por hora, mientras que la capacidad de bombeo se suele expresar en metros cúbicos por hora.
La conversión es:
Caudal volumétrico = Caudal másico de betún ÷ Densidad del betún
Si se utiliza una densidad de betún ilustrativa de 0,98 t/m³:
8 ÷ 0,98 ≈ 8,16 m³/h
Por lo tanto, el volumen continuo requerido es aproximadamente 8,16 m³/h.
El valor de densidad indicado anteriormente es solo una estimación preliminar. La densidad real varía según el tipo de ligante y la temperatura. Para los cálculos finales, se deben utilizar los datos de materiales específicos del proyecto.
Paso 3: Comprobar los requisitos de transferencia de lotes
El consumo continuo de la planta de asfalto no siempre es el factor que determina el tamaño de la bomba.
Es posible que una bomba también deba transferir betún entre tanques, descargar un camión cisterna o trasladar material desde una máquina de fusión hasta el almacenamiento en un tiempo limitado.
Supongamos que se deben transferir 20 toneladas de betún caliente en 45 minutos.
Utilizando una densidad ilustrativa de 0,98 t/m³:
20 ÷ 0,98 ≈ 20,41 m³
45 minutos equivalen a 0,75 horas:
20,41 ÷ 0,75 ≈ 27,2 m³/h
Por lo tanto, el flujo de transferencia por lotes requerido es aproximadamente 27,2 m³/h.
Esta cifra es muy superior a la demanda de producción continua de asfalto de 8,16 m³/h.
Una regla preliminar práctica es:
Caudal de bombeo requerido = el mayor entre la demanda del proceso continuo y el caudal de transferencia por lotes requerido
Paso 4: Evaluar una reserva operativa
Un valor de flujo teórico no contempla variaciones operativas. Dependiendo del proyecto, el diseñador puede considerar capacidad adicional para:
- fluctuaciones de la producción
- Futura expansión de la planta
- Variación de temperatura
- Resistencia del filtro
- Obstrucción de tuberías
- Desgaste de la bomba
- Diferentes grados de aglutinante
A modo de ejemplo, al aplicar una reserva de diseño 20% a 8,16 m³/h se obtiene:
8,16 × 1,20 ≈ 9,8 m³/h
Esto no significa que la norma 20% sea un requisito universal. La reserva adecuada debe seleccionarse de acuerdo con el proceso real y la filosofía operativa.
Ejemplo de cálculos de caudal de bomba
La siguiente tabla asume un contenido de ligante de 5%, una densidad ilustrativa de 0,98 t/m³ y una reserva ilustrativa de 20%.
| Producción de la planta de asfalto | Demanda de betún | Flujo teórico | Flujo con reserva ilustrativa 20% |
|---|---|---|---|
| 80 t/h | 4 t/h | 4,08 m³/h | 4,90 m³/h |
| 120 t/h | 6 t/h | 6,12 m³/h | 7,35 m³/h |
| 160 t/h | 8 t/h | 8,16 m³/h | 9,80 m³/h |
| 240 t/h | 12 t/h | 12,24 m³/h | 14,69 m³/h |
Se trata de cálculos de caudal, no de la selección final de la bomba.
El caudal por sí solo no es suficiente.
Una bomba con una capacidad nominal de 10 m³/h no necesariamente suministra 10 m³/h en todas las instalaciones.
El punto de funcionamiento real depende de la curva de la bomba y de la resistencia del sistema completo.
La bomba podría tener que superar:
- Fricción de tubo recto
- Codos y tees
- Válvulas
- Filtros
- Caudalímetros
- Elevación estática
- Intercambiadores de calor
- Restricciones en los equipos de recepción
Por lo tanto, la selección final de la bomba debe definir ambos aspectos:
Caudal requerido + presión diferencial requerida
La viscosidad del betún es fundamental.
La viscosidad del betún varía sustancialmente con la temperatura. Cuando la temperatura disminuye, el ligante se vuelve más difícil de bombear y la resistencia hidráulica aumenta.
Esto puede resultar en:
- Menor caudal real suministrado
- Mayor par de la bomba
- Mayor presión diferencial
- Inicio más difícil
- Mayor riesgo de obstrucción
Por lo tanto, el rendimiento de la bomba debe evaluarse con la viscosidad esperada a la temperatura real de funcionamiento.
El diámetro de la tubería debe coincidir con el caudal de la bomba.
Una bomba de mayor tamaño no puede compensar una tubería de tamaño incorrecto. Un flujo excesivo a través de una tubería pequeña puede producir alta velocidad y pérdida de presión.
Para la siguiente etapa del diseño del sistema, consulte:
Cómo calcular el diámetro de la tubería de betún para una planta de mezcla de asfalto.
La selección de la bomba y la tubería debe realizarse como un único cálculo hidráulico.
Bomba de transferencia vs. bomba de circulación
Bomba de transferencia
Una bomba de transferencia mueve el betún entre equipos, por ejemplo:
- Buque cisterna a tanque de almacenamiento
- Decantador de bidones al tanque de almacenamiento
- Fundidor de bolsas al tanque de almacenamiento
- Tanque principal al tanque de trabajo
- Tanque de almacenamiento para planta de asfalto
Bomba de circulación
Una bomba de circulación devuelve el material a través de un circuito cerrado para mantener el movimiento, estabilizar la temperatura y mantener la ruta de transferencia lista para su funcionamiento.
La tasa de circulación no necesariamente equivale a la tasa de consumo de la planta de asfalto.
Consideraciones especiales para el betún modificado
El betún modificado con SBS y el betún modificado con caucho granulado pueden tener características de viscosidad y fluidez sustancialmente diferentes a las del betún convencional de grado de penetración.
Evaluar:
- Viscosidad real a temperatura de funcionamiento
- Contenido de polímero o caucho granulado
- Características de las partículas cuando corresponda
- Tasa de circulación requerida
- Calefacción por bomba
- Compatibilidad del sello
- par motor
- Calefacción de tuberías
No se debe asumir automáticamente que una bomba adecuada para betún convencional es adecuada para cualquier ligante modificado.
Coordinar el flujo de la bomba con el almacenamiento y la calefacción.
La capacidad de bombeo debe estar respaldada por suficiente material caliente en el sistema de almacenamiento.
Para conocer el tamaño de almacenamiento, consulte:
Para cálculos de calefacción, consulte:
El sistema debe evaluarse de la siguiente manera:
Capacidad de almacenamiento → Capacidad de calefacción → Caudal de la bomba → Tubería
Información necesaria para la selección de la bomba.
- Capacidad de la planta de asfalto
- Porcentaje promedio y máximo de betún
- Tipo y grado de betún
- Temperatura de funcionamiento
- Flujo continuo requerido
- Cantidad de transferencia por lotes
- Tiempo de transferencia requerido
- Longitud y diámetro de la tubería
- Diferencia de elevación estática
- Válvulas, codos y filtros principales
- Circulación obligatoria
- Fuente de alimentación
- Temperatura ambiente
Preguntas frecuentes
¿Qué caudal de bombeo requiere una planta de asfalto de 160 t/h?
Con un contenido de ligante de 5%, una planta de 160 t/h consume teóricamente 8 t/h de betún. Utilizando una densidad ilustrativa de 0,98 t/m³, se obtienen aproximadamente 8,16 m³/h. La capacidad final de la bomba también depende de la carga de transferencia, la pérdida de presión, la viscosidad y la reserva operativa.
¿Una bomba de 10 m³/h es suficiente para una demanda de 8 m³/h?
No necesariamente. El caudal nominal de la bomba debe comprobarse a la presión diferencial requerida y a la viscosidad real del betún.
¿Se puede utilizar la misma bomba para la transferencia y la circulación?
En algunos sistemas, sí. Primero se deben evaluar la disposición de las válvulas, la secuencia de funcionamiento, el caudal requerido y la redundancia.
¿Afecta la temperatura del betún a la capacidad de la bomba?
Sí. Generalmente, una temperatura más baja aumenta la viscosidad, incrementando la carga de la bomba y la resistencia de la tubería.
Conclusión
El dimensionamiento de la bomba de betún debe comenzar con el consumo de la planta de asfalto, pero también debe considerar todo el proceso de transferencia.
La secuencia de ingeniería preliminar es:
Producción de la planta de asfalto → Demanda de betún → Caudal volumétrico → Tiempo de transferencia → Pérdida de presión → Carga de bombeo
FEITENG suministra depósitos de almacenamiento de betún, equipos de fusión, sistemas de aceite térmico, bombas, tuberías calefactadas y soluciones completas para la manipulación de betún.
Para obtener una recomendación específica para su proyecto, envíenos la producción de su planta de asfalto, el porcentaje de ligante, el tipo de betún, la temperatura de funcionamiento, la distancia de transferencia y el tiempo de transferencia requerido.
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Correo electrónico: [email protected]
Sitio web: www.bitumenmachine.com
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