Apuntes Curso Básico Bombas Centrifugas

5/23/2018 Apuntes Curso B sico Bombas Centrifugas

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Curso Bsico Bombas Centrfugas

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Ing. Roselia Rodrguez / Colegio de Ingenieros del Estado Carabobo (CEIDEC)


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CONTENIDO GENERAL

IntroduccinGlosario

1. Fluidos. Propiedades de los Fluidos1.1 Peso y Masa1.2 Peso Especfico1.3 Presin

2. Sistemas de Bombeo3. Mquinas Hidrulicas. Bombas

3.1 Concepto3.2. Clasificacin de las bombas3.3. Aplicacin de los diferentes tipos de Bombas

3.3.1. Bombas de Diafragma (reciprocante)3.3.2. Bombas de Engranaje (Rotativas).

4. Bombas Centrfugas4.1 Caractersticas de Bombas Centrfugas.4.2 Tipo: Flujo Radial.

4.2.1 Partes de una Bomba Centrifuga4.2.2 Parmetros Importantes en una Bomba Centrifuga4.2.3 Leyes de afinidad para Bombas Centrifugas

4.3 Seleccin de la Bomba Adecuada4.4 Seleccin Preliminar de una bomba4.5 Condiciones de Succin y descarga

4.5.1 Cabeza de Succin positiva neta (NPSH)r4.5.3 Condiciones inadecuadas en la Succin

4.6 Otros parmetros hidrulicos5. Diagnstico de Fallas en Bombas Centrfugas.

5.1 Listado de Comprobacin de Problemas Tpicos en BombasCentrifugas

5.2 Cavitacin en bombas. Efectos adversos.5.3 Fallas por instalacin defectuosa de la bomba

6. Mantenimiento de Bombas6.1 Sellos y Cojinetes en Bombas

6.1.2 Partes de un sello6.1.3 En el montaje y mantenimiento


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Introduccin

En todos los procesos productivos industriales y hasta en el mbito domstico, es

necesario movilizar fluidos, desde un nivel de presin o energa esttica a otro,

bien sea que ellos estn en estado lquido, semi-slido o gaseoso, para su uso

inmediato, o para su almacenamiento, drenaje y finalmente su desecho.

Es por ello, que las bombas se han convertido, en una parte esencial de esos

procesos y el estudio y conocimiento sobre ellas es esencial, para todas aquellas

personas que se desenvuelven en el rea industrial.

Estos apuntes contienen aspectos que van desde un glosario de trminos, que

pone en contacto al lector, con definiciones que se usarn a lo largo del desarrollo

de este trabajo, tambin se incluyen generalidades de los fluidos, y su importancia

para el tema de bombas tratado.

En cuanto a las bombas como eje central del curso, se aborda el tema desde lo

ms sencillo a considerar que son las mquinas hidrulicas, pasando por una de

las distintas formas de clasificacin y aplicacin de los diferentes tipos de bombas

En ese universo tan extenso de las bombas, se har un recorrido de una manera

sencilla sobre las bombas centrfugas radiales, seleccionada por su amplio

espectro en la aplicacin y solucin a diversos requerimientos en los procesos

industriales. Entre los aspectos desarrollados estn las caractersticas de ese tipo

de bombas, sus partes, los parmetros importantes que la rigen, se mostrarn los

puntos a considerar para seleccionarla, a travs de curvas particulares que

muestran el comportamiento de la bomba se podr determinar su punto de trabajo

ptimo.

As como se abordar su funcionamiento adecuado a su tipo tambin, se tocarn

algunos puntos para diagnosticar fallas en dichas bombas y recomendar como

realizarle un mantenimiento pertinente. .


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Glosario de trminos.

Es necesario, hacer un breve repaso por trminos relacionados con el tema a

tratar, las bombas. Entre los ms importantes estn:

Rodete o impulsor:es una parte importante en la bomba centrifuga es el

encargado de transformar la energa cintica en presin dinmica.

Carga Esttica: es la altura expresada en metros (m) de lquido de la

columna de fluido, que acta sobre la succin (entrada) o la descarga

(salida) de una bomba.

Carga Esttica de Succin: si la bomba, se encuentra ubicada por debajo

del nivel libre de bombeo, la distancia vertical entre ese nivel y el eje de la

bomba se denomina Carg a esttic a de Succ in.

Elevacin Esttica de Succin: si la bomba, se encuentra arriba del nivel

libre de bombeo, la distancia entre el nivel de lquido a bombear y el eje

central de la bomba, se llama Elevac in es ttic a de Succ in.

Carga Esttica de Descarga:es la distancia vertical, entre el eje central de

la bomba y el punto de entrega libre o salida del lquido.

Carga Esttica Total:es la distancia vertical entre los niveles de Succin y

Descarga.

Carga de friccin: es la columna en metros (m), del lquido que se maneja,

equivalente y necesaria para vencer la resistencia de las tuberas, de

succin y descarga y de sus accesorios. Vara de acuerdo a la velocidad del

lquido, tamao y condiciones interiores de las tuberas y la naturaleza del

lquido que se maneja.

Carga de Velocidad:un lquido se maneja a cualquier velocidad dentro de

un tubo, tiene energa cintica debido a su movimiento, la carga develocidad es la distancia, de cada necesaria, para que un lquido adquiera

una velocidad dada determinada por:


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Hv= /2g

Donde:

Hv= carga de velocidad (m)

= velocidad del lquido (m/s)g = aceleracin de gravedad (m/s).

Cebado de una bomba: cebar una bomba significa reemplazar el aire, gas

o vapor que se encuentra en la bomba y su tubera, por el lquido a

bombear las bombas se pueden cebar automticamente o manual.

Fluido Ideal: es aquel que no presenta viscosidad y por tanto no ofrece

resistencia a deformarse.

Gravedad Especfica:es el cociente de la densidad de una sustancia entre

la densidad del agua a 4 C.

Ecuacin de la energa o ecuacin de Bernoulli: Un fluido ideal(sin

viscosidad, ni roce) en rgimen de circulacin por un conducto cerrado, la

energa que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido.

Donde:

V= velocidad del fluido en la seccin considerada.

= densidad del fluido.

P= presin a lo largo de la lnea de corriente.

g= aceleracin de gravedad

z= altura en la direccin de la gravedad, desde una cota de referencia.


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1. Fluidos. Propiedades de los Fluidos.

Fluido es un medio material continuo (sustancia) que se deforma continuamente al

ser sometido a un esfuerzo cortante o tangencial, cualquiera sea su magnitud. Las

propiedades de los fluidos, son aquellas magnitudes fsicas cuyos valores, nos

definen el estado en que se encuentra el fluido. En primer lugar debemos

diferenciar entre los dos principales tipos de fluidos: lquidos y gases.

Los lquidos son poco compresibles (en hidrulica se consideran incompresibles

siempre, excepto en procesos transitorios) pueden presentar una superficie libre,

en contacto con la atmsfera y ocupan un volumen determinado. Los gases

presentan propiedades opuestas a estas.

Otra diferencia fundamental, es que la viscosidad de los lquidos, se debe a la

cohesin entre las partculas, mientras que en los gases dependen del intercambio

de cantidad de movimiento, entre las partculas. No menos importante es la

viscosidad con relacin a la temperatura. En los lquidos, la viscosidad disminuye

por efecto del aumento de la temperatura, mientras que en los gases, aumenta la

actividad molecular, aumenta tambin el intercambio de cantidad de movimiento y

con este la viscosidad. Entre las propiedades o caractersticas a considerar en el

presente trabajo estn:

1.1 Peso y Masa.

La masa nos indica la cantidad de materia que un cuerpo posee, generando una

reaccin inercial a cualquier fuerza aceleradora. El Peso P representa la fuerza de

atraccin que la gravedad, ejerce sobre el lquido (masa) siendo la relacin entre

ambas, la siguiente ecuacin:

P= m * g

Donde:

P= peso (N)

m= masa (Kgf)

g = aceleracin de gravedad (m/ s)


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1.2 Peso Especfico.

Representa el peso por unidad de volumen o lo que es lo mismo, la fuerza con que

la gravedad, atrae cada unidad de volumen de fluido.

= peso / volumen

1.3 Presin.

Toda la fuerza superficial, acta mediante contacto directo, en el interior de una

masa lquida, esta fuerza tiene por lo general, una componente normal y una

componente tangencial, a la superficie de contacto.

Llamemos Presin a la relacin entre la fuerza F que acta normal a una

superficie S, la expresin queda as:

P = F / S

Donde

P= presin (Kgf/ m)

F= fuerza (Kgf)

S= superficie (m).

La presin medida, sin tener en cuenta la columna de aire, que hay por encima

debido a la atmsfera (presin atmosfrica), la llamaremos Presin Relativa. La

presin atmosfrica se denota Po en condiciones normales, para consultar sus

valores ver la tabla 1.

El resultado de sumar la Presin Relativa o manomtrica (Pr) y la Presin

atmosfrica (Po), lo llamaremos Presin absoluta (Pabs) y viene expresada de la

manera siguiente:Pabs= Pr+ Po


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Diagrama de presiones, tomado de Carnicer (1996)

En hidrulica es habitual expresar la Presin en forma de altura (magnitud lineal)

para ello dividimos la presin entre su Peso especfico.

P/ =H

Donde:

H= altura de presin (m)

P= presin (N/m).

= peso especfico (N/m).

En la tabla 1 se observa equivalentes de presin y carga, tanto en unidades

Inglesas y unidades mtricas.

Comprender estas conversiones permitir ms adelante calcular con el factor de

conversin el NPSH de la bomba.

2. Sistemas de Bombeo.

Los sistemas de bombeo son un conjunto interconectados de elementos cuyo

objetivo bsico es transferir un valor de presin o energa a un fluido para

incrementar dicho valor, usando para ello diferentes mtodos , luego llevarlo de un

punto de referencia a otro, bien sea para su uso inmediato, o para su

almacenamiento, drenaje y finalmente su desecho.


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Tabla 1 Equivalentes de presin y carga

Para cumplir este cometido, los sistemas de bombeo se disean considerando, las

necesidades particulares, de un proceso continuo de manufactura o el

cumplimiento de un servicio puntual de suministro.

Las partes ms notorias en un sistema de bombeo son: las mquinas hidrulicas

(bombas), las tuberas y/o canales abiertos de conduccin, los accesorios o piezas

de conexin, los instrumentos de medicin y control y los elementos de

almacenamiento, ver Figura 1.

Figura 1. Sistema de bombeo de una piscina


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3.Mquinas Hidrulicas. Bombas.

3.1Concepto.

Las mquinas hidrulicas, convierten energa mecnica procedente de un motor

de arrastre, en energa hidrulica. Las ms importantes son aquellas que estn

unidas a un eje rotativo por lo cual reciben el nombre de Turbo-mquinas.

Turbo= giro o rotacin.

La definicin anterior es una de las ms simples para definir una bomba.

3.2. Clasificacin de las bombas.

Existe multitud de clasificacin segn distintos criterios, aunque en general la ms

extendida es aquella que las divide en tres tipos fundamentales, segn la

interaccin del fluido con la mquina: Gravimtricas, de Desplazamiento Positivo y

Cinticas o Dinmicas (ver tabla 2).

La clasificacin anterior, suele afectar a las prestaciones, resultando que las de

flujo axial dan caudales altos con alturas escuetas, mientras que las de flujo radial

proporcionan pequeos caudales, pero a gran altura. Las de flujo mixto quedaran

en una posicin intermedia

Las bombas dinmicas, pueden a su vez, ser clasificadas atendiendo a criterios

constructivos, as pues tenemos el siguiente esquema:

El eje de giro puede ser, horizontal o vertical.

Pueden estar en superficie o sumergidas.

Pueden ser de un Rodete o de varios rodetes.

Figura 2. Bomba Sumergible vertical


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Tabla 2 Tipos de bombas

Tipo de Bomba Caractersticas Principales Figura

Gravimtricas

Mquinas que actan sobre el

trmino de posicin del fluido, enecuacin de energa.

Cambian de posicin o de cota elfluido, respecto a un plano o puntode referencia, desde un puntoms bajo a un punto ms elevado.

El ejemplo ms clsico es elusado en plantas de tratamientode aguas residuales, es elTornillo de Arqumedes.

Desplazamiento

Positivo.

En el cuerpo de la bomba, existeuna serie de cavidades o cmaras

que se llenan y se vacanperidicamente. El fluido entra a la cmara y es

impulsado por el cuerpo mvil ysale de la cmara.

Actan sobre el trmino depresin en la ecuacin de laenerga.

A su vez, se pueden clasificar en:o Reciprocantes:

- Pistn- Diafragma.

o Rotativas:- Engranajes- Lbulos- Tornillo

Pistn

Lbulos

Cinticas oDinmicas

Aaden cantidad de movimiento,al fluido a travs de unos labesgiratorios llamados Rodetes.

El aumento de energa seproduce cuando el fluidoatraviesa la mquina, actuandosobre el trmino cintico, de laecuacin de la energa, el cual se

convierte en presin antes deabandonar la mquina.

Las podemos clasificar enfuncin de la trayectoria, delfluido a travs del rodete:o Centrifugas o de flujo radial.o De flujo axial.o De flujo mixto.

Flujo axial


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3.3. Aplicacin de los diferentes tipos de Bombas.

3.3.1. Bombas de Diafragma (reciprocante).

Se usan para bombear cidos, derivados del petrleo, tintas, pulpas de frutas,

chocolate, entre otros.

Tienen las siguientes ventajas:

No poseen cierre mecnico, ni empaquetaduras.

Son autocebantes, no es necesario llenar la columna de lquido para que

funcione.

Mantenimiento sencillo y rpido.

Se cambia la membrana de acuerdo a la temperatura.

3.3.2. Bombas de Engranaje (Rotativas).

Bombeanfluidos corrosivosy no corrosivos a una eficiencia hidralica mxima.

Tienen mayor poder aspiracin.

Mantenimiento sencillo y rpido.

Vlvula de seguridad integrada

Capacidad para transportar fluidos de alta viscosidad.

Sentido del flujo independiente del sentido de rotacin del eje.

Bombas volumtricas independientes de velocidad de rotacin o la viscosidad.

Usos Ultra-filtracin. Sistemas de Lubricacin.

4. Bombas Centrfugas.

Como se observ en los puntos anteriores las bombas centrifugas, desde el punto

de vista de su uso son las ms verstiles y ms adecuadas para una gran

variedad de procesos y usos. Es por ello que este curso est dirigido a conocer de

ellas sus caractersticas, como seleccionarlas, parmetros entre otros aspectos.

4.1 Caractersticas de Bombas Centrfugas.

Caudal constante.


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Presin uniforme

Sencillez construccin.

Tamao reducido.

Bajo mantenimiento.

Flexibilidad de regulacin.

4.2 Tipo: Flujo Radial.

Est dentro del grupo de las llamadas bombas Cinticas, que se caracterizan

porque se adiciona energa al fluido, acelerndolo a travs de la accin de un

impulsor giratorio. El fluido se alimenta hacia el centro del impulsor y despus se

lanza hacia afuera a travs de las paletas. Al dejar al impulsor, el fluido pasa atravs de la voluta en forma de espiral, en donde es frenado en forma gradual,

provocando que parte de la energa cintica, se convierte en presin de fluido (ver

figura 3).

Figura 3. Bombas centrfugas radiales

4.2.1. Partes de una Bomba Centrifuga.

Los elementos constructivos de una bomba centrifuga son:


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Rodete:elemento mvil, solidario al eje del motor, el cual gira en sentido anti-

horario y transmite velocidad al fluido. Est formado por unos labes curvados

hacia atrs.

Carcasa: rodea al rodete, para recoger el fluido que atraviesa los labes del

mismo. Tiene una parte con forma toroidal que recibe el nombre de voluta.

Difusor: es la parte final de la carcasa, donde se reduce sustancialmente, la

velocidad del fluido, y por tanto se transforma en presin.

4.2.2. Parmetros Importantes en una Bomba Centrifuga.

Este tipo de bombas, tiene la caracterstica que existe una gran dependencia entre

la capacidad y la presin que debe desarrollar la bomba. Esto hace que sufuncionamiento sea un poco ms complejo. La curva tpica de funcionamiento

muestra la cabeza total de la bomba Ha versus la capacidad o descarga Q, como

se muestra en la figura 4.La cabeza Ha se calcula de la ecuacin general de la

energa, que se adiciona a una unidad de peso del fluido conforme ste pasa a

travs de la bomba.

Figura 4 Capacidad de la bomba versus cabeza total.


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La eficiencia y la potencia que se requieren son factores importantes en el buen

funcionamiento de una bomba. La Figura 5 Muestra una evaluacin del

funcionamiento de una bomba ms completa, cabeza superpuesta, eficiencia y

curvas de potencia y la grfica de los tres factores versus la capacidad. La

operacin normal estar en la vecindad del pico de la curva de eficiencia, con

eficiencias dentro del intervalo de 60% al 80% como valores tpicos en las bombas

centrifugas.

Figura 5. Evaluacin completa segn todas sus curvas.

4.2.3 Leyes de afinidad para Bombas Centrifugas.

La mayora de las bombas centrifugas pueden operarse a diferentes velocidades

para obtener capacidades variadas. As mismo, una cubierta de bomba de un

determinado tamao puede acomodar impulsores de diferentes dimetros. Es

importante comprender la forma en que varan la capacidad, la cabeza y la

potencia cuando la velocidad o el dimetro del impulsor varan. Estas relaciones

llamadas reglas de Afinidad, se listan aqu. El smbolo N se refiere a la velocidad

de rotacin del impulsor, usualmente en rpm.

Cuando la velocidad vara:


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a) La capacidad vara directa directamente con la velocidad :

b) La capacidad total de la cabeza vara con el cuadrado de la velocidad:

c) La potencia requerida por la bomba vara con el cubo de la velocidad.

Cuando el Dimetro del impulsor vara:

d) La capacidad vara directamente con el dimetro del impulsor.

e) La cabeza total vara con el cuadrado del dimetro del impulsor.

f) La potencia requerida por la bomba vara con el cubo del dimetro del

impulsor.

La eficiencia permanece casi constante, cuando vara la velocidad y para

pequeas variaciones del dimetro del impulsor.

4.3 Seleccin de la Bomba Adecuada.

La clave para hacer la seleccin correcta de la bomba, radica en el conocimiento

del sistema donde operar la bomba. Esta adecuada seleccin de un equipo de

bombeo, asegura una buena operacin, que indudablemente, se traduce en

economa y duracin del sistema.

La tarea se seleccin se dificulta, por la gran variedad y tipos de bombas

disponibles, tal y como se mostr en el punto anterior, sin embargo, se darn a

continuacin, una lista de factores implicados cuando de seleccionar una bomba

se trata:

1. La naturaleza del lquido que se va a bombear.

2

1

2

1

N

N

Q

Q

2

2

1

2

1

N

NHaHa

3

2

1

2

1

N

N

P

P

2

1

2

1

DD

QQ

2

2

1

2

1

D

D

Ha

Ha

3

2

1

2

1

D

D

P

P


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2. La capacidad requerida. (velocidad del flujo).

3. Las condiciones del lado de la succin (entrada) de la bomba.

4. Las condiciones del lado de la descarga (salida) de la bomba.

5. La cabeza de presin total de la bomba (H de la ecuacin de la energa).

6. El tipo de sistema al que la bomba est entregando el fluido.

7. La Fuente de alimentacin (motores elctricos, turbinas, entre otras)

8. Limitaciones de espacio, peso y posicin.

9. Condiciones Ambientales.

10. Costos involucrados (instalacin, operativos y de mantenimiento).

La naturaleza del fluido, est caracterizada por su temperatura, en las condiciones

de bombeo, gravedad especfica, viscosidad, tendencia a generar corrosin o

erosin, en las diferentes partes de la bomba y la presin de vapor a la

temperatura de bombeo.

El trmino presin de vapor se utiliza para definir, la presin en la superficie libre

de un fluido, debido a la formacin de un vapor.

4.4 Seleccin Preliminar de una bomba.

Un parmetro que es bien til considerar, en la seleccin de un tipo de bomba,

para una determinada aplicacin es la velocidad especfica, esta viene

expresada en la siguiente ecuacin:

Donde:

Ns= velocidad especfica (adimensional)

N = velocidad rotacional del impulsor (rpm)

Q = velocidad del flujo a travs de la bomba (gpm)

H = cabezal de presin de la bomba en (pies).

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QN.

H

Ns


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Figura 6 Diagrama para determinar la velocidad especfica (Ns)

La velocidad especfica en ocasiones, se combina con el dimetro especfico cuya

ecuacin es:

Donde:

Ds= dimetro especfico.

D = dimetro del impulsor (pulg)

H = Cabezal total de presin de la bomba (pie)

Q = velocidad del flujo a travs de la bomba (gpm).

El anlisis del grafico arroja, que para velocidades especficas entre 400 hasta

4000 se recomiendan bombas centrifugas de flujo radial, las bombas de flujo

mezclado, son recomendadas cuando el rango de velocidades especificas est

entre 4000 hasta 7000 y las bombas de flujo axial estn en un rango de

velocidades entre 7000 hasta ms de 60.000.

Q

HD4

3

sD


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4.5 Condiciones de Succin y descarga

La mayor parte de los problemas con las bombas centrifugas ocurren en el lado de

la succin. Por ello, es indispensable entender la forma de relacionar la capacidad

de succin de la bomba, con las caractersticas de succin del sistema en que

funcionar.

Cuando se bombean lquidos, nunca se debe permitir que la presin en cualquier

punto dentro de la bomba caiga a menos de la presin de vapor del lquido a la

temperatura de bombeo. Siempre se debe tener suficiente energa disponible, en

la succin de la bomba, para hacer que el lquido llegue al impulsor y contrarreste .

Entre la boquilla de succin y la entrada del impulsor, hay mucha perdida, por lo

tanto los labes del impulsor aplican ms energa al lquido.

Una caracterstica adicional de la bomba, es (NPSH)r. Es la energa, en pie de

carga del lquido que se necesita en la succin de la bomba por arriba de la

presin de vapor del lquido, a fin de que la bomba entregue una capacidad dada a

una velocidad dada.

4.5.1 Cabeza de Succin positiva neta (NPSH)r

La entrada o sistema de succin debe ser capaz de permitir la entrada a la bomba

de un flujo parejo de lquido a una presin suficientemente alta para evitar la

formacin de burbujas en el fluido. A medida que la presin en un fluido

disminuye, la temperatura a la cual se forman las burbujas de vapor (como al

hervir) tambin disminuye. Por lo tanto es esencial que la presin de succin a la

entrada de la bomba tenga un valor ms elevado que la presin de vaporizacin a

la temperatura de operacin del lquido. Esto se logra proporcionando una cabeza

de succin positiva neta, (NPSH).

Los fabricantes de las bombas proporcionan datos acerca de la cabeza de succin

positiva neta que se requiere para una operacin satisfactoria.

La persona que seleccione la bomba debe asegurarse que existe un NPSHa

disponible lo suficientemente grande para operar cmodamente.

NPSHa disponible > NPSH requerido


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Ejemplo Clculo de la carga positiva neta de succin disponible


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4.5.3 Condiciones inadecuadas en la Succin.

Cuando un sistema tiene insuficiente (NPSH)a para una seleccin ptima de la

bomba, hay varias formas de enfrentarse a este problema. Se pueden encontrar

medios para aumentar la NPSHa o para reducir la NPSHr o ambas.

Para aumentar la NPSHa se puede:

1. Subir el nivel del lquido.

2. Bajar la bomba.

3. Reducir las prdidas por friccin en las tuberas de succin.

4. Utilizar una bomba reforzadora

5. Sub-enfriar lquido.

Para reducir la NPSHa se puede:1. Velocidades ms bajas.

2. Impulsor de doble funcin

3. Ojo del impulsor ms grande

4. Una bomba de tamao ms grande.

4.6 Otros parmetros hidrulicos.

1. Potencia al Freno o Potencia absorbida:es la potencia suministrada al eje

de la bomba por el motor, turbina o polea esta expresada en la siguiente

ecuacin:

2. Potencia hidrulica: es la potencia cedida realmente al fluido (agua)

3. Basado en estos trminos, la eficiencia o rendimiento mecnico de la bomba,

expresado en % se calcula as:

4560

HQSPBHP

BHP

HQSPWHP

100xBHP

WHPEP


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Donde:

SP = gravedad especfica ( kgs/m)

Q = gasto o velocidad del fluido ( m/min)H = carga total en (m)EP = Eficiencia

Y el trmino 1HP = 4560 Kgs-m/ min

5. Diagnstico de Fallas en Bombas Centrfugas.

En este aparte del trabajo se har un esfuerzo por esbozar las causas y

recomendacin de las correcciones de un mal funcionamiento de las bombas

centrifugas.

Independientemente, de que la bomba sea centrifuga, rotatoria o reciprocarte las

causas o problemas a considerar en el anlisis se pueden agrupar en tres grupos:

problemas hidrulicos reales, problemas mecnicos reales y problemas hidrulicos

irreales.

Los problemas hidrulicos reales son cuando una bomba no puede funcionar de

acuerdo con las especificaciones de capacidad, carga y eficiencia. Pueden ser por

fallas en su propulsor.

Ciertos problemas hidrulicos, como la cavitacin, puede ocasionar el segundo

tipo de problemas que son desperfectos mecnicos, los cuales se notan por

sntomas como ruido, vibraciones, sobrecalentamiento, por los cuales la bomba no

cumple con los requisitos de rendimiento deseados.

Los problemas irreales suelen ser hidrulicos y por lo general son el resultado de

diseo y una instalacin inadecuada, adems de uso de procedimientos

inadecuados para pruebas.

En la parte Anexos de este trabajo se mostrarn listados de comprobacin

ampliado de problemas con las bombas centrifugas. La Lista N1 enumera

problemas hidrulicos y mecnicos, que podran servir para elaborar un lista

resumida de chequeos de acuerdo a cada bomba en particular. La lista N 2es


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ms compacta y orienta con los sntomas del problema cual puede ser la(s) causa

(s).

5.1 Listado de Comprobacin de Problemas Tpicos en Bombas Centrifugas.

Lista N 1

1. La bomba no entrega lquido.

2. Entrega menos lquido del esperado.

3. No produce suficiente presin

4. La forma de la curva de carga y capacidad es diferente de la curva

original de rendimiento.

5. Pierde el cebado despus del arranque.

6. Consume demasiada potencia

7. Tiene vibraciones

8. Est ruidosa

9. Fugas excesivas por el prensa estopa

10. Corta duracin del prensa estopa.

11. Fugas excesivas por el sello mecnico

12. Corta duracin del sello mecnico.

13. Corta duracin del cojinete

14. La bomba se sobrecalienta y se pega.

5.2 Cavitacin en bombas. Efectos adversos.

Es un fenmeno por el cual el lquido pasa a estado gaseoso en el interior de una

estructura (bomba, tubera, vlvula), estando a una temperatura inferior a la

temperatura del punto de ebullicin, producto de una disminucin local de la

presin, por debajo de la presin de vapor.

Estas bolsas de vapor, al llegar de nuevo a una presin elevada condensa de

forma instantnea, produciendo un colapso de burbujas. El lquido que hay

alrededor de la burbuja, se dirige al centro a gran velocidad produciendo el Golpe

de Ariete.


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Figura 7. Efecto del golpe de Ariete.

Efectos adversos:

Martilleo en el interior del contorno slido, como si estuviese pasando

arena por el interior.

Vibraciones.

Merma del caudal y la eficiencia de la bomba por los descensos de la

seccin utilizada en la aspiracin.

Rotura de la bomba y rodetes por fatiga de los materiales.

5.3 Fallas por instalacin defectuosa de la bomba.

Dentro de todos los factores que pueden causar fallas en el funcionamiento

adecuado de una bomba est la instalacin antes de ponerla a operar, sin

embargo, este paso es a menudo obviado, y sus consecuencias se pueden

evidenciar tiempo despus de poner operativa la bomba, lo cual a veces impide

llegar a determinar la falla de origen, porque lo menos, que se pude pensar es que

realmente sea, un montaje incorrecto.

Los puntos a revisar al momento de realizar la Instalacin son:

1. Alineacin de la bomba y el motor.

2. Direccin de rotacin.

3. Conexiones elctricas.

4. Estoperas y sistemas de lubricacin.

5. Tolerancia entre los anillos de desgaste(sellos)


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6. Todos los pases de lquido.

6. Mantenimiento de Bombas.

Como todo Sistema o equipo mecnico, bsicamente, el mantenimiento de una

bomba requiere de una lubricacin adecuada, de acuerdo a las recomendaciones

del fabricante.

La frecuencia, con que esta lubricacin debe hacerse, depender en gran parte

del uso de la bomba, si es una bomba con alta demanda de trabajo es posible que

las frecuencias sean cortas, en la prctica probablemente, sea donde se

establezcan las verdaderos frecuencias en la rutinas de lubricacin.

Dentro de los elementos que componen, una bomba, los ms demandantes de la

accin de mantenimiento son las estoperas y los empaques que deben

inspeccionarse y atenderse adecuadamente. Sin embargo, la mayora de los

especialistas coinciden en afirmar que, debe hacerse un montaje apropiado,

porque si no la operacin y el mantenimiento y los defectos y fallas mostrados en

la tabla 3, sern evidentes, en cuanto al equipo, est en plena operacin y

debern corregirse tan pronto como aparezcan.

Esto nos lleva a revisar brevemente puntos importantes como los sellos, cojinetes

y las empaquetaduras.

6.1 Sellos y Cojinetes en Bombas

Los sellos y cojinetes son elementos importantes a considerar dentro del

mantenimiento de una bomba, y la falla de estos genera altos costos en el

proceso, por lo que vale la pena evitar que ocurran.

Las fallas de sellos y cojinetes pueden ser por: la instalacin, deformacin trmica,

diseo del sello, seleccin y variaciones dimensionales.

Si una planta tiene fallas recurrentes de sellos y cojinetes, en un equipo

especfico, quizs la falla, no est en los sellos o en los cojinetes. Hay que buscar

en elementos como los soportes o anclas mal instaladas, adems de revisar los

soportes de las tuberas.


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Fallas Externas pueden ser por:

o Cargas por dilatacin trmica

o Cargas muertas.

o Soportes mal diseados.

Los sntomas por cargas externas excesivas pueden ser:

o Desgastes disparejo del sello

o Desgastes disparejo de los anillos

o Fallas repetitivas de los sellos aunque sean de modelos distintos.

La contaminacin del lquido en el prensa-estopa:

o Fugas prematuras en el sello.

o

Partculas de sucio se enclavan en la parte blanda y produce enabrasin en la cara dura del sello.

6.1.2. Partes de un sello.

Todos los sellos son bsicamente iguales y tienen un elemento rotatorio y uno fijo.

Un elemento tiene una cara selladora de contacto de un material blando para

desgaste, como el carbn, el otro tiene una cara de material duro, que puede ser

duro, como la cermica.

Los componentes y accesorios metlicos del sello se utilizan para:

1. Adaptar los sellos en un equipo. Pueden ser una camisa y una cubierta

para tener una instalacin ms fcil y precisa.

2. Aplicar pre-carga mecnica en las caras del sello hasta que empiece la

presin hidrulica. Se logra esto con un resorte grande o varios pequeos.

3. Transmitir el par de torsin a las caras fijas y rotatorias del sello .Se

obtiene con pasadores, muescas y tornillos.


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Figura 8. Componentes bsicos de un sello mecnico

Los sellos pueden ser del tipo balanceado o des-balanceado. Los balanceados

estn diseados para compensar los cambios bruscos de presin hidrulica. Los

des-balanceados son ms econmicos.

Los sellos mecnicos estn diseados para evitar las fugas hasta que se gaste la

parte blanda. Sin embargo, muchas veces se ha conseguido que el sello tiene

fugas y no presenta desgastes.

Es frecuente que este tipo de falla se presente y la causa es atribuida

principalmente a una mala instalacin, en donde los puntos o errores fueron los

siguientes:

1. Descuido en no proteger las caras del sello.

2. Dao a los elastmeros del sello.

3. No, verificar la posicin y dimensiones crticas del sello.

4. Descuido en el montaje y no verificacin de las tolerancias permitidas..


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6.1.3. En el montaje y mantenimiento de los sellos se deben tener en cuenta,

algunas pautas importantes para evitar los daos prematuros en los elementos del

sello:

Hay que fijarse bien que no haya rebabas, o bordes agudos al colocar el

sello en el eje o en la camisa del eje.

Nunca utilice una cuchilla para quitar un sello anular desgastado, utilice

una varilla de madera u objeto romo para evitar cortar el elastmero al

instalar,puede permitir fugas que parecern provenir de las caras del sello

cuando se arranque la bomba.

Antes, de instalar el sello hay que comprobar la desviacin radial del eje, la

lectura del micrometro no debe exceder ce 0.001 pulg de longitud. Adems,el movimiento axial no debe exceder de 0.005 pulg. Si no se consiguen

esas tolerancias, hay que pensar en revisar y cambiar los cojinetes,todo

esto para evitar las fugas por el sello.

Hay que comprobar la concentricidad y perpendicularidad del prensa

estopa con el eje. A veces hay que rectificar la cara del prensa estopa para

tener la certeza que el componente fijo quede perpendicular con el

rotatorio.Si se aprieta en exceso el retn, puede haber combadura en la

cara del sello.

El componente rotatorio se conecta con el eje de la bomba, que tiene un

movimiento axial constante entre 0.001 y 0.002 pulg. Este movimeiento

axial lo pueden producir la desviacin normal,vibracin, cavitacin y

desequilibrio del impulsor, pero este debe ser absorbido por los resortes y

elastmeros del sello. Si esto no ocurre se separan las caras y hay fugas.

Un sello nuevo no debe permitir fugas, si las hay es un error en la

instalacin.La fuga puede desaparecer poco a poco en algunos casos pero

no del todo.

En las figuras siguientes se encuentran algunas muestras de fallas en los sellos


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Bibliografa.

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Mott, Robert (1992). Mecnica de los fluidos Aplicada.

Rosaler, Robert C y Rice James associates (1988). Manual deMantenimiento Industrial. Mc Graw Hill / Interamericana de Mxico, SA

Carnicer Royo E. y Mainer C. (1996). Bombas Centrifugas. Thomson ParaninfoEditores. S.A.

Apuntes Curso Básico Bombas Centrifugas

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