BOMBAS CENTRÍFUGAS

Introducción

Las bombas son maquinas hidráulicas donde se transfiere energía del rotor al fluido, produciendo una conversión de energía cinética de presión.Por su parte las bombas centrífugas, también denominadas rotativas, tienen un rotor de paletas giratorio que esta sumergido en el líquido.El líquido entra en la bomba cerca del eje del rotor, y las paletas lo arrastran hacia sus extremos a alta presión.También encontraremos sus tipos, características.De igual formo se investigara sobre las turbinas y compresores su utilidad y que son dentro de la tecnología mecánica.Durante la realización del mismo se explicara de manera más detallada y específica los puntos antes mencionados, sus aplicaciones y la importancia que tiene para la mecánica, de igual forma se dejaran claro cuales son los elementos que hacen que estos sean de gran utilidad.

Bombas

Antes de explicar las bombas centrífugas es importante conocer que son las bombas.Una bomba es una maquina hidráulica donde la transferencia de energía es del rotor al fluido, produciendo una conversión de energía cinética de presión.

Bombas centrifugas

Las bombas centrífugas, también denominadas rotativas, tienen un rotor de paletas giratorio sumergido en el líquido. El líquido entra en la bomba cerca del eje del rotor, y las paletas lo arrastran hacia sus extremos a alta presión. El rotor también proporciona al líquido una velocidad relativamente alta que puede transformarse en presión en una parte estacionaria de la bomba, conocida como difusor. En bombas de alta presión pueden emplearse varios rotores en serie, y los difusores posteriores a cada rotor pueden contener aletas de guía para reducir poco a poco la velocidad del líquido. En las bombas de baja presión, el difusor suele ser un canal en espiral cuya superficie transversal aumenta de forma gradual para reducir la velocidad. El rotor debe ser cebado antes de empezar a funcionar, es decir, debe estar rodeado de líquido cuando se arranca la bomba. Esto puede lograrse colocando una válvula de retención en el conducto de succión, que mantiene el líquido en la bomba cuando el rotor no gira. Si esta válvula pierde, puede ser necesario cebar la bomba introduciendo líquido desde una fuente externa, como el depósito de salida. Por lo general, las bombas centrífugas tienen una válvula en el conducto de salida para controlar el flujo y la presión.

En el caso de flujos bajos y altas presiones, la acción del rotor es en gran medida radial. En flujos más elevados y presiones de salida menores, la dirección de flujo en el interior de la bomba es más paralela al eje del rotor (flujo axial). En ese caso, el rotor actúa como una hélice. La transición de un tipo de condiciones a otro es gradual, y cuando las condiciones son intermedias se habla de flujo mixto.

Los tipos de bombas centrifugas:1. Volute2. Diffuser3. Regenerative-turbine4. Vertical-turbine5. mixed-flow6. axial-flow (propeller)

Estos seis tipos de bombas centrifugas, pueden ser Single-stage o multi-stage.

Clasificación

Las bombas se clasifican según dos consideraciones generales diferentes: 1) la que toma enconsideración las características de movimiento de líquidos y (2) la que se hace en base al tipo o aplicación específica para los cuales se ha diseñado la bomba. A continuación se presenta un resumen de dichas clasificaciones.

PARTES Y COMPONENTES

Centrifuga

Corte esquemático de una bomba centrífuga.

1a carcasa,

1b cuerpo de bomba

2 rodete,

3 tapa de impulsión

4 cierre del eje

5 soporte de cojinetes

6 eje.

Características de la Bombas Centrifugas

La figura muestra la sección axial de un compresor centrífugo de tres escalonamientos de presión, con las denominaciones de los diferentes elementos de que está constituida la máquina.

B Cubierta superiorC Tapa del cojineteD Mitad inferior del cojineteE Mitad superior del cojineteF Tapa del agujero de engraseG Anillo de engraseH Anillo de retención de aceiteI RodeteJ Tuerca del rodeteK ÁrbolL Manguito del árbolM Tapa del prensaestopas (mitad)N Pernos del prensaestopasO Aros de cierre de la cubiertaP Aros de cierre del rodeteQ Anillo linternaR Platos de acoplamientoS Collar de empujeR Pernos y tuercas del acoplamientoU Bujes del acoplamientoV Extremo de la caja prensaestopas

BOMBAS ROTATORIAS

Una bomba rotatoria, es una maquina de desplazamiento positivo, dotada de movimiento rotativo.

Estas bombas se clasifican en dos grupos:

- Según el órgano desplazado

Maquinas de ÉmbolosMaquinas de engranajesMaquinas de paletas

- Según la variedad del Caudal

Maquinas de desplazamiento fijoMaquinas de desplazamiento variable

Tipos de bombas rotatorias

- Bomba de leva y pistón

- Bomba de engranajes exteriores

- Bomba de dos lóbulos

- Bomba de tres lóbulos

- Bomba de cuatro lóbulos 

- Bomba de tornillo simple 

- Bomba de doble tornillo

- Bomba de triple tornillo

- Bomba de paletas oscilantes

- Bomba de paletas deslizantes

- Bomba de bloque deslizante

Fundamento teórico

Las bombas se incluyen en un sistema de tuberías para convertir energía mecánica (suministrada por un mecanismo impulsor) en energía hidráulica. Esta energía adicional permite transmitir un fluido de un lugar a otro cuando no es factible que fluya por gravedad, elevarlo a cierta altura sobre la bomba o recircularlo en un sistema cerrado. En general, el efecto de una bomba en un sistema es incrementar la energía total en una cantidad H, como se muestra en la figura 1

 

Figura 1. Efecto de una bomba en un sistema.

Se suelen encontrar bombas en muchos proyectos de ingeniería tales como abastecimiento de agua, trabajos de disposición de aguas residuales, sistemas de enfriamiento y juegan además un papel muy importante en la extracción de agua de lugares de construcción.

El tipo de unidad impulsora más común para una bomba es el motor eléctrico. Si la bomba y el motor están unidos, la velocidad de rotación de la bomba está determinada por la energía sincrónica del motor eléctrico. La relación entre la velocidad sincrónica n en rev/min, la frecuencia de la corriente suministrada f en Hz y el número de pares de polos p en el motor, está dada por

En algunas ocasiones en instalaciones grandes, se incluyen dispositivos para regular la velocidad de la bomba a un valor no sincrónico para lograr mayor eficiencia.

 

Definición de la cabeza de la bomba

La energía proporcionada por una bomba a un sistema se expresa como la cabeza equivalente del líquido que está siendo bombeado y se conoce como la cabeza total de la bomba. La cabeza total es la diferencia entre la cabeza de energía total a la salida y la cabeza de energía total a la entrada. Por ejemplo, para la figura 1 se tiene

Si la diferencia entre las cabezas de velocidad a la entrada y la salida es despreciada,

Relación bomba - sistema

Es necesario relacionar la cabeza de la bomba con las características del sistema en el cual se

instala. Una instalación típica se muestra en la figura 2.

TEL = Línea de energía total

HG = Gradiente hidráulico

HS = Cabeza estática a la entrada. Si, como se muestra en la figura 2, el nivel del agua en el tanque está sobre la bomba, HS es positivo. Si el nivel del tanque está debajo de la bomba (esquema punteado) HS será negativo

HD = Cabeza estática entregada

HTS = Cabeza estática total en el sistema = HD - HS (considerando el signo de HS)

hfS = Pérdida de energía a la entrada de la bomba, debida a fricción y a accesorios

hfD = Pérdida de energía del lado de descarga de la bomba, debida a fricción y a accesorios

Figura 2. Cambios en la energía y la presión de un sistema.

 

Se tiene que:

Cabeza de energía total a la entrada = HS - hfS

Cabeza de energía total a la salida = HD + hfD

Por lo tanto la cabeza total de la bomba H es:

H = (HD + hfD) - (HS - hfS)

H = HTS + (hfD + hfS)

H = cabeza estática total + pérdidas por fricción y locales totales en el sistema

Por conveniencia, la referencia para las mediciones verticales se toma en el eje de la tubería. La cabeza de velocidad a la entrada del tanque superior en el caso ilustrado ha sido incluido en hfD como una pérdida menor.

Si la cabeza estática a la entrada es negativa, la cabeza de presión a la entrada de la bomba será negativa. A medida que la presión desciende y se acerca a la presión de vapor del fluido, los gases antes disueltos en el fluido comienzan a salir y a formar burbujas. En una bomba esto suele ocurrir a la entrada del rodete. Cuando la presión comienza a incrementarse en la bomba, las burbujas se revientan (implotan) causando daños al interior de la bomba. Este fenómeno se conoce como cavitación. Si ocurre cavitación la bomba opera ineficientemente debido a una reducción en el área de flujo por la presencia de vapor; por tanto es necesario controlar la magnitud de la cabeza de presión a la entrada de la bomba. 

Resistencia del sistema

Antes de escoger una bomba para una tarea determinada, es de gran utilidad representar la cabeza del sistema en una curva de resistencia del sistema. Dicha curva se obtiene sumando la cabeza estática total (HTS) y la cabeza total de fricción (hfS + hfD) para cierto rango de descargas (Q). Los resultados se presentan de forma gráfica en la figura 3.

Figura 3. Curva de resistencia del sistema.

Si se utiliza una ecuación de fricción en tuberías de la forma hf = kQ2, la curva de resistencia es parabólica. Esta curva puede ser usada conjuntamente con las características de funcionamiento de la bomba para determinar las condiciones de operación.

Tipos de bombas

Todos los tipos de bombas pueden se clasificados en dos categorías principales: las bombas rotodinámicas y las bombas de desplazamiento positivo.

1. Bombas rotodinámicas

Constan de un elemento rotor o rodete el cual imparte velocidad al fluido generando presión. Pueden ser centrífugas, de flujo axial, de flujo mixto y multietapas.

1.1. Bombas centrífugas

Llamadas así dado que la cabeza de presión es generada por acción centrífuga. El rodete está formado por una serie de aspas curvas ubicadas en ambos lados de los platos. El rodete gira dentro de la voluta como se muestra en la figura 4. El flujo entra a la bomba a través del centro u ojo del rodete y el fluido gana energía a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia afuera en dirección radial. La voluta generalmente tiene forma de caracol para generar un incremento gradual en el área de flujo de tal manera que la energía cinética a la salida del rodete se convierte en cabeza de presión a la salida.

Figura 4. Bomba centrífuga.

1.2. Bombas multietapas

Son el resultado de colocar varias bombas centrífugas idénticas en serie. Cada rodete imparte la misma cabeza al líquido y la cabeza total generada es proporcional al número de rodetes. Se utiliza un montaje vertical para bombear agua de pozos profundos.

1.3. Bombas de flujo axial

El líquido entra en dirección axial y la fuerza centrífuga no juega ningún papel en la generación de la cabeza. El movimiento helicoidal impartido por el rodete al fluido es contrarrestado por los álabes fijos y la descarga se encuentra nuevamente en la dirección axial.

El ángulo de inclinación de las aspas tiene gran influencia sobre la cantidad descargada: a menor ángulo, menor cantidad para una velocidad dada.

Las bombas de flujo axial generalmente se ubican suspendidas sobre el pozo de succión con la campana de succión y el rodete sumergidos.

El rotor tiene la forma de un propulsor de barco.

Figura 5. Bomba de flujo axial.

1.4. Bombas de flujo mezclado

Este tipo de bombas ha sido desarrollado para realizar actividades que se encuentran entre el alcance de las bombas centrífugas y el de las de flujo axial; por consiguiente, el flujo es en parte radial y en parte axial. Para evitar problemas de cavitación con las bombas de flujo axial y de flujo mezclado se deben tomar muchas precauciones en el diseño del pozo de succión y en la localización del rodete con respecto al nivel del agua. La apariencia de una bomba de flujo mezclado es muy similar a la de una bomba axial.

2. Bombas de desplazamiento positivo

Funcionan como el resultado de cambios volumétricos en la bomba. Los ejemplos más comunes de este tipo de bomba son las bombas de pistón en las cuales el pistón desplaza un volumen dado de fluido con cada golpe. En la actualidad estas bombas son poco utilizadas por las desventajas que presentan frente a las bombas rotodinámicas, como se muestra en la tabla 1.

Tabla 1. Comparación entre bombas de desplazamiento positivo y rotodinámicas.

Bombas de desplazamiento positivo Bombas rotodinámicas

Flujo no permanente debido a la acción de la bomba

Flujo permanente

No puede operar contra una válvula cerrada: para o falla.

Puede operar contra una válvula cerrada. La energía creada de esta manera se convierte en calor.

Para una tarea determinada es más grande que una bomba rotodinámica.

Para una tarea determinada es más pequeña que una bomba de desplazamiento positivo.

No puede bombear fluidos que contengan sólidos.

Puede bombear mezclas de sólidos y líquidos, como por ejemplo aguas residuales.

 

Punto de operación

El punto de operación es el punto de intersección de la curva de resistencia del sistema y la curva característica cabeza/descarga (H/Q) de la bomba, graficadas en el mismo sistema de coordenadas H Vs. Q como se muestra en la figura 6.

Figura 6. Punto de operación de una bomba.

No siempre es posible ajustar el sistema a una bomba disponible de tal manera que el punto de operación coincida con el de mayor eficiencia. Las casas manufactureras de bombas suministran diagramas que indican el rango adecuado de operaciones para cada bomba.

 

Curvas de isoeficiencia

Si es posible probar una bomba para diferentes velocidades, la relación H/Q para cada velocidad puede ser graficada como se muestra en la figura 7. Si los valores de eficiencia para los puntos probados se ubican en las curvas H/Q, entonces las líneas de igual eficiencia se pueden dibujar como se observa y son conocidas como curvas de isoeficiencia. De esta manera se muestra en un sólo diagrama la relación entre cabeza, descarga, velocidad y eficiencia.

Figura 7. Curvas de isoeficiencia.

Bombas en paralelo

Si dos o más bombas idénticas se conectan en paralelo, la cabeza a través de cada bomba es igual y el caudal se distribuye por igual entre las bombas. La curva combinada H/Q se muestra en la figura 8a. Si la resistencia del sistema se dibuja sobre la curva combinada H/Q para la operación en paralelo como se muestra en la figura 9a, se puede observar que el caudal no se ve incrementado en proporción al número de bombas funcionando. Por ejemplo, en un sistema de tres bombas, dos bombas operando aportan más de las dos terceras partes de la descarga de las tres bombas.

 

Bombas en serie

Si dos o más bombas idénticas se conectan en serie, la descarga pasa a través de cada bomba por turnos y soporta un incremento en la cabeza de HD/3 en cada bomba. Una curva H/Q combinada típica se muestra en la figura 8b. La interacción de este arreglo con el sistema se muestra en la figura 9b. Como en el caso de operación en paralelo la descarga total no se incrementa proporcionalmente con el número de bombas. Las bombas en serie son más adecuadas en sistemas con una curva de resistencia alta, por ejemplo, con alto contenido de fricción.

                          a. Operación en paralelo.                                               b. Operación en serie

Figura 8. Bombas en paralelo y en serie.

 

                          

a. Operación en paralelo

 

                                                                         b. Operación en serie

 

Figura 9. Varias bombas y resistencia del sistema.

BOMBAS

DEFINICIÓN:

Un equipo de bombeo es un transformador de energía. Recibe energía mecánica y la convierte en energía que un fluido adquiere en forma de presión, de posición o de velocidad.

En la mayoría de las aplicaciones de energía conferida por una bomba es una mezcla de las tres (presión, posición y velocidad), las cuales se comportan con los principios de la mecánica de fluidos.

1. BOMBAS CENTRÍFUGAS

Una bomba centrífuga consiste en un rodete que produce una carga de presión por la rotación del mismo dentro de una cubierta. El diseño del rodete puede ser para flujo radial o axial.

 

1.1 OPERACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

Primero se debe verificar la siguiente:

1. Alineamiento.2. Dirección de rotación del motor con él acople desconectado.3. Lubricación de las chumaceras. Las bombas lubricadas por aceite no deben ser llenadas con aceite en la

fabrica.4. Bombas con prensaestopas pueden estar con las tuercas sueltas.5. La bomba debe llenarse con líquido. Si existe algún mecanismo de cebadura debe operar antes de arrancar la

bomba.

ARRANQUE Y OPERACIÓN:

Conectar un manómetro combinado en la succión y un manómetro de presión en la descarga. Conviene instalar válvulas antes del manómetro, entre éste y la perforación de la brida. Los manómetros son necesarios para verificar la correcta operación de la bomba.

Antes de arrancar la bomba y especialmente por primera vez, en caso de chumaceras lubricadas por aceite, con el aceite lubricante frío y la superficie seca, es importante girar el rotor algunas vueltas, a mano, con la bomba llena de agua, operando momentáneamente el interruptor. Así se induce el flujo de aceite lubricante hacia las superficies de las chumaceras.

Cuando la bomba está llena de líquido, la válvula de succión abierta y la unidad totalmente lista, observar el vacío ó presión estática en el manómetro de succión; arrancar el motor y observar que la bomba alcanza su velocidad en forma suave. La bomba debe operarse por corta tiempo con la válvula de descarga cerrada sin recalentamiento o daño.

Si es necesaria una prueba en las condiciones anteriores por mayor tiempo, se debe mantener abierta la válvula de venteo para desalojar aire de la bomba y del sistema.

Cuando se considere que la bomba está en condiciones satisfactorias se procede a ponerla en servicio, cerrando la válvula de venteo y abriendo la válvula de descarga lentamente. En este momento, si la presión en el manómetro de succión se reduce considerablemente respecto a la indicada con la bomba en reposo o si la presión de descarga no registra el momento en que el rotor está en su velocidad de operación o cerca, se debe parar el motor y verificar que la

apertura de las válvulas en la succión de la bomba sea la correcta. No operar la bomba hasta estar seguro del suficiente abastecimiento de líquido y de la no-existencia de obstrucciones.

En algunas instalaciones después de la operación inicial de arranque, la línea de descarga se llena, y este líquido produce buena cabeza para propósitos de arranque. Es posible en estos casos, una vez cebada la bomba, arrancar con las válvulas de succión y descarga abiertas.

Debemos ser cuidadosos con ciertas partes o dispositivos como lo son:

Chumaceras : Deben ser observadas con cuidado para detectar señales de calentamiento.

Empaquetaduras : Deben ser examinadas para verificar que no estén ocasionando desgaste, corte o rayadura en la camisa del eje. Siempre es permitido un pequeño goteo líquido que salga de la empaquetadura, éste la lubrica evitando que se queme si opera seca. Un goteo de 60 gotas por minuto asegura una lubricación apropiada.

Operación a Capacidad Baja : No se debe operar la bomba por períodos largos a baja capacidad debido al calentamiento y a la posibilidad de otros daños. En caso necesario, se deberá instala un desvío (by pass) permanente en la descarga a la succión, de un tamaño igual a 1 / 5 del diámetro de la descarga. Si se aumenta la capacidad de demanda de la bomba, este desvío se debe guardar bien seas en forma manual o automática.

Tuercas de la empaquetadura sueltas al iniciar : Con presiones de succión bajas, las empaquetaduras deben dejarse flojas en la mayoría de los tipos fabricados, hasta que la bomba este en operación. (Esto permite el flujo libre de líquido por la empaquetadura).

Parada de la bomba : Normalmente existe una válvula de retención o cheque en la línea de descarga cerca de la bomba. En este caso, la bomba es parada, parando el motor. Luego se cierran las válvulas en el siguiente orden: Descarga, Succión y cualquier otra conexión que llegue a la bomba o al sistema.

Si el flujo es a alta presión, para evitar la producción de choques en líneas y en la bomba, es necesario cerrar primero la válvula de descarga y luego para la bomba.

Las bombas centrífugas pueden operar por largo tiempo prácticamente sin atención o supervisión estrecha, distinta a observar la existencia de un ligero goteo por la empaquetadura y que las chumaceras estén lubricadas correctamente.

Inspección Periódica: Las bombas deben abrirse e inspeccionarse a intervalos de cerca de 12 meses.

Bombas fuera de Servicio: Los rotores de bombas que por alguna razón no estén en servicio, deben ser girados a mano por lo menos una vez por semana.

Corrosión: En algunas instalaciones es posible que se presente corrosión galvánica o por corriente eléctricas sueltas. Esta situación debe ser investigada y tomarse todas las medidas correctivas, si es necesario consultando firmas especializadas.

DETALLES DE ARRANQUE Y OPERACIÓN:

1. Los mecanismos de lubricación de la bomba deben asegurar un suministro continuo de lubricante limpio y seco durante todo el tiempo que la bomba esté en servicio.

2. Si los rodamientos usan grasa en vez de aceite, los accesorios de la grasa deben engrasarse rutinariamente. No se deben sobreengrasar los rodamientos.

3. La temperatura del equipo de bombeo puede aumentar bien sea por el proceso o por la fricción. Las partes que no puedan tolerar aumentos de la temperatura, se deben proteger con sistemas de enfriamiento.

4. Si la bomba maneja líquido caliente, la caja de empaques de ordinario se enfría para prevenir

daños en el empaque.

5. La superficie de los sellos mecánicos se deben enfriar.

6.La carcasa de los rodamientos puede enfriarse para mantener las luces adecuadas en los rodamientos. Si un rodamiento se sobrecalienta, se expande y se pega al eje.

7. Las bases de la bomba pueden enfriarse para mantener la alineación entre la bomba y el motor.

8. Antes de arrancar la bomba deben chequearse los sistemas completas de enfriamiento y calentamiento.

9. Una bomba que maneje líquidos calientes, debe calentarse antes de arrancarse para prevenir daños por expansiones desiguales en las partes. Las expansiones desiguales pueden permitir el contacto entre las partesestacionarias y las móviles.

10. La bomba debe calentarse gradualmente, circulando lentamente líquido caliente a través de ella.

11. Después de chequearse la lubricación del motor, si el eje de la bomba es accesible, se debe girar con la mano para ver si este listo para girar.

12. Cuando un motor sé reacondiciona o se instala nuevamente para servicio, debe chequearse la dirección de la rotación de su eje antes de acoplar la bomba.

13. Las válvulas deben colocarse adecuadamente, para evitar bombeo a un sitio equivocado.

14. Cuando sea práctico, se arranca la bomba con la descarga cerrada o casi cerrada. Cerrando la válvula de descarga, la tasa de bombeo disminuye.

15. Los requerimientos de potencia disminuyen al disminuir la tasa de bombeo y es menos probable que el motor se sobrecargue.

16. A bajas tasas, es menos probable que la bomba pierda succión.

17. Si la válvula de succión se cierra, no puede entrar ningún líquido a la bomba. La bomba se arranca con la válvula de succión abierta.

18. Una bomba centrífuga se arranca con la válvula de descarga cerrada; la válvula de succión está siempre abierta.

19. Una bomba auxiliar con dispositivo automático de arranque, debe mantenerse con las válvulas tanto de succión como de descarga abiertas.

20. Las bombas centrífugas nunca deben arrancar vacías porque se sobrecalientan. Antes de arrancarse, las bombas se ceban llenando la carcaza con líquido.

21. La línea de succión de la bomba, debe estar siempre llena de líquido.

22. La línea de succión está de ordinario provista de válvulas de venteo en los puntos altos, por las cuales se puede ventear el vapor.

23. Con el motor funcionando adecuadamente la bomba está lista para arrancar así: Todos los venteos y drenajes están cerrados, se han chequeado todos los sistemas de lubricación y enfriamiento; las líneas de calentamiento con vapor están funcionando; las válvulas de succión y descarga están en la posición adecuada; la bomba está cebada.

24. Se arranca la bomba.

25. Cuando la bomba alcanza su velocidad, la válvula de descarga se abre nuevamente.

26. Si la presión de descarga permanece normal y estable, la bomba ha tomado succión y opera como debe.

27. El líquido puede vaporizarse y la bomba pierde succión. Si la bomba opera por algún tiempo con la válvula de descarga cerrada, se puede sobrecalentar.

28. Si la presión de descarga no sube o si sube y luego cae otra vez, la bomba probablemente ha perdido su succión.

29. Si la bomba pierde su cebo, debe apagarse y cebarse de nuevo.

30. Se debe chequear la bomba para que no haya escapes en la carcasa, caja de empaques, bridas y venteos. El prensa-empaques se chequea para ver que el escape sea suficiente para la lubricación, no excesivo.

31. La temperatura del empaque y del rodamiento se chequea de ordinario. Un aumento de temperatura puede ser indicio de una lubricación o enfriamiento deficientes o probablemente mecánicos.

32. Se debe chequear el acople para ver que el lubricante no este escapando.

33. Si se detectan ruidos anormales, debe determinarse de inmediato la causa.

34. Puede ser necesario corregir las condiciones de bombeo. Si el problema mecánico es la bomba debe apagarse.

35. Se apaga la bomba cuando debe ponerse fuera de servicio.

36. Las válvulas de succión y de descarga se cierran y todo el líquido se drena desde la bomba a un sitio seguro.

37. Se ponen fuera de servicio los sistemas de lubricación y de enfriamiento. Si hay posibilidades de congelación, debe drenarse toda el agua del sistema de enfriamiento.

38. Si se drena la bomba completamente, se cierran las válvulas de succión y de descarga muy bien.

39. Las líneas de vapor de calentamiento se dejan prendidas o apagadas, dependiendo de la situación de operación.

40. Si se van a efectuar trabajos en la bomba, en el sitio en que esta colocada, se deben poner ciegos en las líneas de proceso.

41. Si la bomba se va a lavar a repara, se purga o se lava, se desconecta de la base y se instalan ciegos en las líneas de proceso.

42. Los vapores o líquidos peligrosos se purgan de la bomba con un material inerte.

43. Si una bomba se instala como auxiliar o repuesto, se puede dejar operando los sistemas de enfriamiento y lavado, y abiertas las válvulas de succión y descarga; la bomba está lista para arrancar u operar.

44. Una válvula cheque en la línea de descarga, impide el contra-flujo de líquido hacia la Bomba Auxiliar.

45. Durante la apagada la válvula cheque debe cerrar automáticamente. Si el líquido escapa a través de la bomba auxiliar, el sistema de bombeo pierde capacidad.

 

MARCO TEÓRICO

CONCEPTO DE BOMBA

          Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir energía a la corriente del fluido impulsándolo, desde un estado de baja presión estática a otro de mayor presión. Están compuestas por un elemento rotatorio denominado impulsor, el cual se encuentra dentro de una carcasa llamada voluta. Inicialmente la energía es transmitida  como energía mecánica a través de un eje, para posteriormente convertirse en energía hidráulica. El fluido entra axialmente a través del ojo del impulsor, pasando por los canales de éste y suministrándosele energía cinética

mediante los álabes que se encuentran en el impulsor para posteriormente descargar el fluido en la voluta, el cual se expande gradualmente, disminuyendo la energía cinética adquirida para convertirse  en presión estática.

                                

Figura 1. Bombas Hidráulica

BOMBA CENTRÍFUGA

       Una bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta o coraza. Se denominan así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción centrífuga. Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta misma acción. Así, despojada de todos los refinamientos, una bomba centrífuga tiene dos partes principales: (1) Un elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una flecha, y (2) un elemento estacionario, compuesto por una cubierta, estoperas y chumaceras. En la figura 2 se muestra una bomba centrífuga.

                             

                                         

FUNCIONAMIENTO

      El flujo entra a la bomba a través del centro o ojo del rodete y el fluido gana energía a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia fuera en dirección radial. Esta aceleración produce un apreciable aumento de energía de presión y cinética, lo cual es debido a la forma de caracol de la voluta para generar un incremento gradual en el área de flujo de tal manera que la energía cinética a la salida del rodete se convierte en cabeza de presión a la salida.              

                                         

                           

             

        Figura 3. Principio de funcionamiento de una bomba centrífuga

               

PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA:

Carcasa.   Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la función de convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía de presión.  Esto se lleva a cabo mediante reducción de la velocidad por un aumento gradual del área.

Impulsores. Es el corazón de la bomba centrífuga. Recibe el líquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba.

Anillos de desgaste. Cumplen la función de ser un elemento fácil y barato de remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas holguras entre el impulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro, evitando así la necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los anillos.

Estoperas, empaques y sellos. la función de estos elementos es evitar el flujo hacia fuera del líquido bombeado a través del orificio por donde pasa la flecha de la bomba y el flujo de aire hacia el interior de la bomba.

Flecha. Es el eje de todos los elementos que giran en la bomba centrífuga, transmitiendo además el movimiento que imparte la flecha del motor.

Cojinetes. Sirven de soporte  a la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en relación con las partes estacionarias.  Soportan las cargas radiales y axiales existentes en la bomba.

Bases. Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella.

CARGA DE SUCCIÓN Y ELEVACIÓN DE SUCCIÓN Y ALGUNAS CONDICIONES DE SUCCIÓN.

Elevación de succión. Es la suma de la elevación estática de succión, de la carga de fricción de succión total y de las pérdidas de admisión (la elevación de succión es una carga de succión negativa).

Carga de succión. Es la carga estática de succión menos la carga de fricción total y las pérdidas de admisión, más cualquier presión que se encuentre en la línea de succión. Es una presión negativa (hay vacío) y se suma algebraicamente a la carga estática de succión del sistema.

Condiciones de succión. Por lo que respecta al líquido, se tomará en cuenta la influencia de su presión sobre la succión.

Presión de vapor. Si un líquido se encuentra a una temperatura arriba de su punto de ebullición, sufre evaporación en su superficie libre. En el seno del líquido se origina una presión que se llama presión de vapor y que está en función directa con la temperatura del líquido.

Presión de bombeo. Destinemos una bomba cualquiera para bombear un líquido. Al funcionar la bomba, tiende a formar un vacío en el seno del líquido. Éste succionar se conoce como presión de bombeo.

Carga neta de succión positiva (NPSH). Es la presión disponible o requerida para forzar un gasto determinado, en litros por segundo, a través de la tubería de succión, al ojo del impulsor, cilindro o carcasa de una bomba. En el bombeo de líquidos la presión en cualquier punto en la línea de succión nunca deberá reducirse a la  presión de vapor del líquido.

NPSH disponible. Esta depende de la carga de succión o elevación, la carga de fricción, y la presión de vapor del líquido manejado a la temperatura de bombeo. Si se varía cualquiera de estos puntos, la NPSH puede alterarse.

NPSH requerida. Esta depende sólo del diseño de la bomba y se obtiene del fabricante para cada bomba en particular, según su tipo, modelo, capacidad y velocidad.

Cebado de las Bombas. Consiste en la extracción del aire de la tubería de succión de la bomba

para permitir un correcto funcionamiento. Esta operación se realiza en todas las bombas centrífugas ya que no son autocebantes, generalmente cuando ésta se encuentra en una posición superior al tanque de aspiración.

Carga Hidráulica. Es la energía impartida al líquido por la bomba, es decir, la diferencia entre la carga de descarga y la succión.

Punto de Shut-off. Representa la carga hidráulica que produce la bomba cuando el caudal a través de ella es nulo. (La válvula a la salida de la bomba esta cerrada, con el fluido en contacto con el rodete).

Potencia Absorbida  (N). Representa la potencia requerida por la bomba para transferir líquidos de un punto a otro y la energía requerida para vencer sus pérdidas.

Potencia Hidráulica (Ph). Potencia cedida al líquido en el proceso de su transferencia de un punto a otro.

Rango de Operación. Es la zona en la cual la bomba opera en forma eficiente. Esta zona se determina como:

                                       

                                       

Donde:

                                   

                        

  

        

Eficiencia Mecánica. Es la eficiencia relacionada con las pérdidas de energía útil, debidas al rozamiento en el cojinete, prensa-estopas y el rozamiento del fluido en los espacios entre la cubierta del rodete y la carcasa de la máquina, llamado rozamiento del disco y se define para una bomba centrifuga como:

Eficiencia Hidráulica. Se define en términos de la relación entre el trabajo específico ideal de la máquina y el real del rodete, el trabajo específico ideal de la máquina se calcula basado en las condiciones totales o estáticas.

Eficiencia Total. Redefine en términos de la relación entre la potencia eléctrica suministrada a la máquina y la potencia hidráulica entregada por ésta.

CURVAS CARACTERÍSTICAS

    Antes de que un sistema de bombeo pueda ser diseñado o seleccionado debe definirse claramente su aplicación. Así sea una simple línea de recirculación o un gran oleoducto, los requerimientos de todas la aplicaciones son siempre los mismos, es decir, trasladar líquidos desde un punto a otro. Entonces, esto obliga a que la bomba y el sistema tengan iguales características para que este diseño sea óptimo.   

    La manera de conocer tales características se realiza con la ayuda de las curvas características de la bomba, las cuales han sido obtenidas mediante ensayos realizados en un banco de pruebas

el cual posee la instrumentación necesaria para medir el caudal, velocidad de giro, momento de torsión aplicado y la diferencia de presión entre la succión y la descarga de la bomba, con el fin de poder predecir el comportamiento de la bomba y obtener el mejor punto de operación el cual se

conoce como PME, variando desde una capacidad igual a cero hasta un máximo, dependiendo del diseño y succión de la bomba.

   Generalmente este tipo de curvas se obtienen para velocidad constante, un diámetro del impulsor específico y un tamaño determinado de carcasa, realizando la representación gráfica de la carga hidráulica (curva de estrangulamiento), potencia absorbida  y eficiencia adiabática contra la capacidad de la bomba.

   Estas curvas son suministradas por los proveedores de bombas, de tal manera que el usuario pueda trabajar según los requerimientos de la instalación sin salir de los intervalos de funcionamiento óptimo, además de predecir que ocurrirá al variar el caudal manejado, sirviendo como una gran herramienta de análisis y de compresión del funcionamiento del equipo.  

 ESQUEMA DE POTENCIA PARA UNA BOMBA CENTRÍFUGA

                              

ECUACIONES

POTENCIA ELÉCTRICA

POTENCIA ABSORBIDA (Potencia al eje)

POTENCIA HIDRÁULICA

ALTURA TOTAL DE BOMBEO

RENDIMIENTO TOTAL DE LA BOMBA

        

Usos y aplicaciones de las bombas centrífugas

Las bombas centrífugas son equipos para bombear fluidos corrosivos y no corrosivos a una eficiencia hidráulica máxima.

Ventajas principales de las bombas centrífugas

Son más económicas que las bombas de émbolo equivalente. Las bombas centrífugas son muy versátiles en sus capacidades y presiones. Algunas de sus ventajas son:

Caudal constante. Presión uniforme. Sencillez de construcción. Tamaño reducido. Bajo mantenimiento. Flexibilidad de regulación. Vida útil prolongada. No tienen movimientos alternativos.

Campos de aplicaciones de las bombas centrifugas

Las bombas centrífugas son las bombas que más se aplican en diversas industrias, en las que destacan:

Industria alimenticia: Saborizantes, aceites, grasas, pasta de tomate, cremas, vegetales trozados, mermeladas, mayonesa, chocolate, levadura y demás.

Industria de cosméticos: Cremas y lociones, tintes y alcoholes, aceites, entre otras. Industria farmacéutica: Pastas, jarabes, extractos, emulsiones. Bebidas: leche, cerveza,

aguardientes, concentrados de fruta, jugos y más.

Otros químicos: Solventes, combustibles y lubricantes, jabones, detergentes, pinturas, gases licuados, etcétera.

Principio del funcionamiento de las bombas centrífugas

Las bombas centrífugas mueven un cierto volumen de líquido entre dos niveles y transforman un

trabajo mecánico en otro de tipo hidráulico.La energía se comunica al líquido por medio de álabes en movimiento de rotación, a diferencia de las bombas de desplazamiento volumétrico o positivo, de las rotativas (de engranajes, tornillos, lóbulos, levas, etcétera) y alternativas de pistón, de vapor de acción directa o mecánicas.

na tubería de aspiración que termina en la brida de aspiración. Dentro de una cámara hermética dotada de entrada y salida gira una rueda (rodete), el

verdadero corazón de la bomba. El rodete es el elemento rodante de la bomba que convierte la energía del motor en

energía cinética.El líquido penetra axialmente por la tubería de aspiración hasta la entrada del rodete y este 

(alimentado por el motor) proyecta el fluido a la zona externa del cuerpo-bomba debido a la fuerza centrífuga producida por la velocidad del rodete.El líquido, de esta manera, almacena una energía (potencial) que se transformará en caudal y altura de elevación (o energía cinética).

La voluta es una parte fija que está dispuesta en forma de caracol alrededor del rodete a su salida.

Una tubería de descarga conectada con la bomba, el líquido se encanalará fácilmente, llegando fuera de la bomba.

1. Empaque.

2. Flecha.3. Rodete.4. Voluta.5. Entrada.6. Anillo de desgaste.7. Difusor.8. Salida.

Cómo seleccionar la bomba centrífuga correcta para cada aplicación

La selección de la bomba correcta para cada aplicación debe comenzar decidiendo las condiciones de operación que la bomba debe cumplir, y luego buscar entre los suministradores de bombas cuales están cerca de satisfacer la demanda. Pese a que las bombas son equipos comunes no se ha desarrollado una teoría que permita completar el diseño hidrodinámico de una bomba centrífuga, así que la información más útil que podemos usar.

Para definir claramente la capacidad y presión necesitamos que nuestros sistemas estén construidos con un tipo de gráfico llamado curva del sistema. Esta curva del sistema la proporciona el suministrador de la bomba e intentará acomplarla con una curva de bomba que satisfaga estas necesidades tanto como sea posible.

Para comenzar la construcción de la curva asumiremos que deseamos bombear un fluido de un punto "A" a un punto "A" a un punto "B". Para trabajar con eficiencia debemos tomar varias deciciones:

Decidir la capacidad que necesitamos. Esto significa galones por minuto o metros cúbicos por hora.  Debemos también considerar si esta capacidad cambiará con la operación del proceso. Una bomba es un ejemplo de una aplicación que necesita una presión constante con capacidades variables parfa cumplir una demanda de vapor cambiante. La demanda de agua de la caldera es regulada abriendo o cerrando una válvula de control en el lado de descarga de la bomba con una línea de re-circulación retornando a una parte innecesaria, o al lado de succión de la bomba.

Recordemos que si cambiamos la capacidad de una bomba centrífuga cambiará también la presión. Una bomba de desplazamiento positivo es diferente. Se obtiene una capacidad constante independientemente de la presión.

Bomba de desplazamiento positivo

Para otras aplicaciones de bombeo, deberemos calcular cuánta presión necesitamos para transmitir diferentes capacidades a la localización donde se necesite. Necesitaremos bastante presión para:

Alcanzar la máxima altura estática que el fluido tendrá que alcanzar.

Además de la altura estática puede ser necesario superar la presión del recipiente donde se está descargando, es la llamada altura de presión.

Superar la resistencia a la fricción en las tuberías, accesorios y válvulas o hardware que puede estar en el sistema. Como ejemplo: las boquillas de alta presión pueden ser difíciles, especialmente si se obstruye. Esta resistencia se llama altura de fricción.

¿Se necesita algún material para los componentes de las bombas?

El fabricante de la bomba intentará elegir los componentes metálicos de las bombas que son químicamente compatibles con lo que se está bombeando a través de las tuberías. Si la temperatura del bombeo cambia también pueden cambiar las tasas de corrosión. Los materiales elegidos afectarán seriamente el inventario de repuestos.

Si el producto que se está bombeando es explosivo, o con peligro de incendio, se seleccionarán materiales que no produzcan chispas para los componentes de las bombas. Estas decisiones no dependen de los fabricantes de la bomba, sino que tienen que ser determinadas por los ingenieros de planta.

Los productos radiactivos o peligrosos dictarán materiales especiales.

Los materiales alimenticios requieren materiales en la bomba y sellado de alta densidad que sean de fácil limpieza y esterilización.

Si hay sólidos abrasivos en el bombeo, se necesitarán materiales con buenas capacidades de desgaste. Las superficies duras y los materiales químicos son a menudo incompatibles. Puede

haber algún tipo de revestimiento en las partes húmedas de la bomba o seleccionar materiales dobles más caro.

Ocasionalmente encontraremos aplicaciones donde el metal no sea comparable o práctico. Hay muchos materiales monómeros y polímeros, pero sus costes son generalmente más altos que los de las piezas metálicas comparables. Debemos estar seguros que si usamos un sello mecánico en una bomba no metálica, el sello no puede tener partes metálicas en contacto con el fluido.

Cálculos de presión

Para calcular una bomba centrífuga debemos fijarnos en la presión tanto en el lado de succión como de descarga. Para conseguir la altura total sustraeremos la altura de succión de la altura de descarga para aprender la altura que la bomba debe producir para satisfacer la aplicación. Es obvio en los cálculos, pero también debemos mencionar que, si la altura de succión es un número negativo, las alturas de succión y descarga se consideran en conjunto para calcular la altura total.

La altura total de una bomba raramente permanece estática. Hay numerosos factores que cambian la altura de la bomba mientras está operando.

Curva del sistema

Toda esta información se calcula de tuberías, válvulas, accesorios y gráficos de fricción. Estos datos se dibujan sobre una serie de coordenadas en la llamada curva del sistema. Ya que la bomba no está operando en un punto único tendremos que calcular el rango de diferentes capacidades y alturas a las que puede esperar se encuentre la bomba.

Hacer estos cálculos no es una ciencia exacta ya que la tubería raramente es nueva, los diámetros del interior de la tubería no son exactos, y los gráficos no pueden compensar corrosión y sólidos acumulados en tuberías, válvulas y paredes.

Pero las cosas no son nunca tan simples y aquí precisamente empezamos a encontrar los típicos problemas de eficiencia de los sistemas variables. Es precisamente en el BEST donde la mayoría de la gente comienza a añadir factores de seguridad para compensar el comportamiento no conocido de las variables de proceso. Estos factores de seguridad acaban originando en las bombas un consumo superior al que necesita la aplicación por lo que el cálculo detallado de bombas es mucho más importante de lo que normalmente se considera.

Los cálculos finales son dibujados en la curva del sistema que describe cómo la bomba tiene que satisfacer los requerimientos de la aplicación. Podemos aprender a hacer esto referenciando a la altura total calculada y haciendo la cuerva del sistema.

Cavitación

El fabricante de la bomba requiere una cierta cantidad de altura de succión neta positiva requerida para prevenir que la bomba entre en cavitación. Esa altura se muestra en la curva de la bomba. Cuando se mira la curva debe observarse también que la altura de succión positiva neta requerida se incrementa cuando aumenta la capacidad de la bomba.

Debe calcularse la altura de succión positiva neta disponible para estar seguros que no se producirá cavitación en la bomba. La cavitación es causada por cavidades o burbujas en el fluido haciendo colapsar en el impulsor y voluta. En las bombas reconocemos varios tipos diferentes de cavitación:

Cavitación de vaporización.

Cavitación de ingestión de aire.

Cavitación de recirculación interna.

Cavitación Vane Passing Syndrome.

La cavitación de la bomba se reconoce de varias formas diferentes:

Podemos escuchar la cavitación porque la bomba suena como si estuviese bombeando rocas o rodamientos de bolas.

Podemos ver daños por cavitación en el impulsor y voluta de la bomba.

El operador puede a veces averiguar si la bomba está cavitando por la reducción que se produce en la capacidad de la bomba.

El principal problema con la cavitación son las sacudidas y curvas en el eje que causan problemas tanto de sellado como de rodamiento.

Cuando calculamos la altura de succión positiva neta (NPSHA) mostrado en la curva de la bomba debemos también estar seguros que la estamos ajustando a la gravedad específica del fluido.

En algunos casos se puede reducir la NPSH requerida. Esto es especialmente así cuando se bombea agua caliente o hidrocarburos.

Puede instalarse un inductor en la bomba, añadir una bomba, añadir una bomba de refuerzo, o ir a un diseño de bomba de succión doble si no hay suficiente altura de succión neta positiva disponible (NPSHA).

Evaluación de bombas

Cuando el suministrador de una bomba tiene toda la información exacta puede seleccionar la bomba de tamaño correcta. Para evaluar las bombas recomendadas puede seguirse la siguiente secuencia:

Si la capacidad es muy baja se recomendará una bomba de desplazamiento positivo o rotatorio.

Entre 5 m3/hr y 115 m3/hr se seleccionará probablemente una bomba centrífuga de succión final. Todo depende del suministrador. En capacidades más altas puede ir a un diseño de succión doble con un impulsor ancho, dos bombas en paralelo o quizás una bomba de alta velocidad.

Puede necesitarse una bomba de baja capacidad y elevada altura. El suministrador de la bomba tiene varias opciones.

¿Se recomienda una bomba auto-cebante? Estas bombas eliminan el aire del espacio libre de la mpulsor. Algunas condiciones de operación dictan la necesidad de un diseño auto-cebante. Si no tenemos una bomba auto-cebante y tenemos un servicio intermitente, el cebado será un problema la próxima vez que se arranque.

¿Cómo operará la bomba?

Si la bomba realiza un trabajo de veinticuatro horas al día, siete días a la semana estaremos yendo a abrir y cerrar válvulas; y no tendremos necesidad de una bomba para trabajos pesados. Es fácil seleccionar una bomba que funcione al pundo de su mejor eficiencia y tenga un desplazamiento y vibración del eje muy pequeño.

Un servicio intermitente es la aplicación más difícil debido a las temperaturas cambiantes, niveles de vibración, dirección de impulsión, etc. Las bombas intermitentes requieren un diseño para deberes pesados más robustos con un bajo eje L3/D4.

¿Cuál es la eficiencia de la aplicación? Es deseable una alta eficiencia, pero puede pagarse un precio por la eficiencia en costes de mantenimiento más altos y una ventana de operación limitada. Estaríamos buscando rendimiento, fiabilidad, y eficiencia en ese orden. Demasiado a menudo el ingeniero especifica la eficiencia y pierde los otros dos. Los siguientes diseños solventan algunos problemas de operación y mantenimiento, pero su eficiencia es más baja que las bombas centrífugas convencionales.

Una boma hermética o de impulsión magnética puede ser la mejor elección si no asumimos varias limitaciones que imponen.

Un diseño de bomba mezcladora o vórtice puede ser necesaria si hay muchos sólidos o material fibroso en el bombeo.

Una bomba centrífuga de doble voluta puede eliminar muchos de los problemas de sellado que experimentamos cuando operamos lejos del punto de mejor eficiencia de la bomba.

El suministrador recomendaría un diseño de línea central para evitar los problemas causados por la expansión térmica del extremo húmedo si estamos operando a temperaturas por encima de 100 ºC.

¿Necesitaremos una carcasa circular o voluta? Las carcasas de voluta obtienen una altura más alta; las carcasas circulares se usan para alturas bajas y capacidades altas.

¿Necesitamos una bomba que cumpla una norma? ANSI, API, DIN, VDMA o ISO son algunas de las normas actuales. Debemos ser conscientes de los problemas de fallos de rodamientos y sellos prematuros. Una bomba de diseño back pullout (cojinetes, rodetes y cierre sin tener que desmontar el cuerpo de la bomba de la tubería) tiene muchas ventajas pero presenta problemas con sellos mecánicos cuando se ajusta el espaciamiento del impulsor.

La decisión de usar bombas simples o multietapas será determinada por la altura que debe producir la bomba para cumplir las capacidades que se necesitan. Algunos suministradores recomendarán una pequeña bomba de alta velocidad que sea competitiva, otros suministradores pueden recomendar una bomba más grande de baja velocidad, más costosa pero que disminuye los problemas de desgaste y NPSH.

Hay decisiones adicionales que tienen que ser tomadas sobre el tipo de bomba que el suministrador recomendará:

¿Se suministrará una bomba con un sello o embalaje mecánico? Si la caja de relleno está a una presión negativa (vacío) puede ser necesario un sello para prevenir la entrada de aire.

¿Se especificará una caja de relleno con envolvente de forma que la temperatura del fluido sellado pueda regularse? ¿Cómo está previsto controlar la temperatura de la caja de relleno? ¿Se está usando agua, vapor o quizás una combinación de ambos? El calentamietno eléctrico es a veces una opción.

¿Cómo el impulsor abierto o semiabierto se ajustará a la placa posterior o envolvente de la voluta? ¿Puede la carga que se enfrenta al sello mecánico ajustarse al mismo tiempo? Si no es así, la vida del sello se acortará.

Si la bomba se suministra con un impulsor cerrado tendría algunos medios de conocer cuando las anillas de desgaste tienen que ser reemplazadas. Si el espaciamietno de la anilla de desgaste es demasiado grande la eficiencia de las bombas bajará causando problemas de calor y vibraciones.

¿Qué tipo de acoplamiento se seleccionará para conectar la bomba a su accionamiento? Los acoplamientos pueden compensarse por crecimiento axial del eje y tranmisión del par al impulsor. Las uniones universales son especialmente malas porque tienen que desalinearse y lubricarse.

Puede decidirse funcionar dos bombas en operaciones en paralelo si necesita una capacidad real, o dos bombas en operación serie si necesita una elevada altura. Las bombas que funcionan en paralelo o serie requieren que están funcionando a la misma velocidad. Esto puede ser un problema para algunos motores de inducción.

Un diseño de bomba en línea puede solventar muchos problemas de crecimiento térmico y tensioens de tuberías.

El suministrador de la bomba debe asegurar que la bomba no esté operando a una velocidad crítica o pasando a través de una velocidad crítica al arranque.

Todos deseamos bombas con baja altura de succión positiva neta requerida para prevenir problemas de cavitación pero a veces no es práctico. El fabricante tiene la opción de instalar un inductor o alterar el diseño de la bomba a una altura de succión positiva neta más baja que la requerida.

La diferencia entre velocidad específica y velocidad específcica de succión puede ser confusa pero debe conocerse la diferencia.

La velocidad del eje es una decisión importante. La velocidad afecta al desgaste de los componentes de la bomba, y al tamaño de la bomba. Las bombas de alta velocidad cuestan inicialmente menos, pero los costes de mantenimiento pueden ser muy altos, especialmente en aplicaciones críticas como el bombeo de lodos.

El ratio del diámetro del eje y su longitud se llama número L3/D4 del eje. Este ratio tendrá un efecto maor en la ventana de operación de la bomba y su coste inicial. Cuando más bajo es el número mejor, pero cualquiera por debajo de 60 (2 en el sistema métrico) es aceptable cuando estamos usando sellos mecánicos. Un L3/D4 bajo puede ser costoso en un diseño de bomba esándar debido a que dicata un eje de diámetro grande que usualmente sólo se encuentra en las bombas para trabajos pesados. Un eje corto con un diámetro exterior más pequeño cumpliría el mismo propósito, pero entonces la bomba no se adaptaría al estándar ANSI o ISO. Cuando a menudo nos enfrentamos a problemasL3/D4 cuando especificamos bombas, o el suministrador de la bomba vende a bajo coste, suelen usarse manguitos resistentes a la corrosión, montados en el eje en vez de un eje sólido más caro resistente a la corrosión.

También hay múltiples decisiones que deben ser consideradas en la selección del impulsor y no todos los suministradores de bombas están cualificados para propocionarlas:

La forma del impulsor o el número de velocidad específica dictará la forma de la curva de la bomba, el NPSH requerido y la influencia de la eficiencia en la bomba.

¿Se há revisado la configuración del impulsor en los últimos años? El diseño del impulsor está mejorando con algunos de los programas de computación más nuevos que están disponibles para el ingeniero de diseño.

La velocidad específica de succión del impulsor a menudo se predice cuando se tiene experiencia en problemas de cavitación.

El material del impulsor debe elegirse tanto por compatibilidad química como por resistencia al desgaste. Puede considerarse un metal doble porque la mayoría de los materiales resistentes a la corrosión son demasiado blandos para la demanda del impulsor de una bomba.

Los impulsores de una bomba de vórtice son grandes para los materiales sólidos y fibrosos pero son un 50 % menos eficientes que los diseños convencionales.

Los impulsores fabricados con tecnología investment cast (moldeo de precisión basado en matrices de cera. Se llama también fundición a la cera perdida) son usualmente superiores a las versiones de fundición de arena porque pueden hacerse curvas de compuestos más complejos con la tecnología investment cast. La curva del compuesto permite al impulsor bombear fluidos abrasivos con menos desgaste en aspas.

Si estamos bombeando fluidos con gravedad específica baja con un impulsor abierto, puede ser necesario un metal anti-chispas para prevenir un incendio u explosión. Será mejor elegir un diseño de impulsor cerrado con anillas de desgaste suave en estas aplicaciones.

Las leyes de afinidad preciden el efecto de cambiar la velocidad o diámetro del impulsor. Debemos ser familiares con estas leyes para bombas de desplazamiento positivo y centrífugas.

Otra consideración de diseño es seleccionar el tamaño del motor eléctrico correcto, o algún tipo de accionamiento para la bomba. La decisión se dictará por la gravedad específica del líquido que se está bombeando, además de la gravedad de cualquier limpiador o disolvente que puede fluir a través de las tuberías. La selección estará influida según hasta que punto nos alejemos del punto de mejor eficiencia en el lado de la capacidad de la bomba. Si este número está estimado hacia abajo hay riesgo de quemar los motores eléctricos.

¿Cómo varía la capacidad de la bomba? Podemos estar usando una válvula abierta o cerrada o quizás usemos un variador de velocidad variable, o quizás usemos un motor diesel o gasolina.

¿La válvula de regulación se abre y cierra automáticamente como la válvula de alimentación de una caldera, o se opera manualmente? El motor de velocidad variablee puedes ser una alternativa si la mayor parte de la altura del sistema es fricción en vez de altura estática o de presión.

La viscosidad de los fluidos son otra consideración que deberá afectarse a los requerimientos de altura, capacidad, eficiencia y potencai de la bomba. Debemos conocer cómo la viscosidadz del sistema de bombeo afecta al rendimiento de la bomba. Si trabajamos con fluidos viscosos pueden hacerse algunas correcciones  de viscosidad sobre la curva de la bomba.

Una vez que hemos realizado todo el análisis eligiremmos la mejor tecnología de la bomba.

En esa etapa seremos capaces de leer la curva de la bomba. Para hacer eso debemos comprender:

Eficiencia.

Punto de mejor eficiencia.

Altura de cierre.

Cómo convertir la presión a altura de forma que podamos referenciar las lecturas de medición de la bomba a la curva de la bomba.

Potencia de frenado.

Potencia de agua.

Capacidad.

Altura de succión positiva neta requerida (NPSHR).

Cómo calcular la altura de succión positiva neta.

Si todas las decisiones indicadas en los apartados anteriores se hacen correctamente la operación caerá dentro de la ventana de operación de la bomba a cualquiera de los datos del punto de mejor eficiencia. Adicionalmente, el motor no se sobrecalentará y la bomba no cavitará.

Proveedores de bombas centrifugas

BIBLIOGRAFIA

ainweb.uncoma.edu.ar/La.M.Hi/textos/Maquinas%20hidrualicas/BOMBAS.PDF

http://www.todomonografias.com/industria-y-materiales/bombas-compresores-y-turbinas/

http://fluidos.eia.edu.co/lhidraulica/guias/bombas/Bombas.html http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/

operacionbombas/operacionbombas.html http://www.unet.edu.ve/~maqflu/doc/LAB-1-95.htm http://todoproductividad.blogspot.mx/2011/04/como-seleccionar-la-

bomba-centrifuga.html