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WDM C-210Bombas centrífugas de construcción monobloque, cierre con sello mecánico e impulsor cerrado en plástico. Se suministran en potencias de 1 HP con motor eléctrico. La bomba está diseñadas para: •Uso doméstico •Aprovisionamiento de agua limpia...
WDM C-215Bombas centrífugas de construcción monobloque, cierre con sello mecánico e impulsor cerrado en plástico. Se suministran en potencias de 1.5 HP con motor eléctrico. La bomba diseñada para: •Uso doméstico •Aprovisionamiento de agua limpia...
WDM C-22OBombas centrífugas de construcción monobloque, cierre con sello mecánico e impulsor cerrado en plástico. Se suministran en potencias de 2 HP con motor eléctrico. La bomba está diseñada para: •Uso doméstico •Aprovisionamiento de agua limpia...
BOMBAS CENTRÍFUGAS
Una bomba centrífuga consiste en un rodete que produce una carga de presión por la rotación del mismo dentro de una cubierta. Las diferentes clases de bombas se definen de acuerdo con el diseño del rodete, el que puede ser para flujo radial o axial.
1. Tipo Radial
Este rodete envía por una fuerza centrífuga, el flujo del fluido en dirección radial hacia la periferia de aquel. La carga de velocidad es convertida a carga de presión en la descarga de la bomba. Por lo general, los alabes (aletas) de estos rodetes están curvados hacia atrás. El rodete radial ha sido el tipo más comúnmente usado.
2. Flujo axial o tipo hélice
Casi toda la carga producida por este rodete es debida a la acción de empuje de las aletas. El fluido entra y sale del rodete en dirección axial o casi axial.
3. Flujo mixto
La carga se desarrolla con un rodete delgado, en parte por fuerza centrífuga y en parte por el empuje de las aletas.
Esto se consigue construyendo aletas de curva doble o en forma de hélice, de tal forma que la descarga es una combinación de flujo axial y radial.
Los cambios de las características de los rodetes tipo radial con respecto a los de tipo axial son, respectivamente, de carga grande y flujo moderado a flujo extremadamente grande y carga baja.
VENTAJAS DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS
Su construcción es simple, su precio es bajo.
El fluido es entregado a presión uniforme, sin variaciones bruscas ni pulsaciones. Son muy versátiles, con capacidades desde 5gpm con presión diferencial de 2 a 5 lb/pulg2 con presión diferencial de 2 a 5 lb/pulg2hasta bombas múltiples con 3000gpm y 3000 lb/pulg2.
La línea de descarga puede interrumpirse, o reducirse completamente, sin dañar la bomba.
Puede utilizarse con líquidos que contienen grandes cantidades de sólidos en suspensión, volátiles y fluidos hasta de 850F.
Sin tolerancias muy ajustadas.
Poco espacio ocupado.
Económicas y fáciles de mantener.
No alcanzan presiones excesivas aún con la válvula de descarga cerrada.
Máxima profundidad de succión es 15 pulgadas.
Flujo suave no pulsante.
Impulsor y eje son las únicas partes en movimiento.
No tiene válvulas ni elementos reciprocantes.
Operación a alta velocidad para correa motriz.
Se adaptan a servicios comunes, suministro de agua, hidrocarburos, disposición de agua de desechos, cargue y descargue de carro tanques, transferencia de productos en oleoductos.
ESPECIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE BOMBAS
Analizando las etapas por las que pasa la adquisición de una bomba desde su gestación hasta que se encuentra en servicio en la planta, se puede observar que unas corresponden al fabricante exclusivamente y otras al usuario; a partir de un punto existirá un paralelismo o correspondencia entre ellos.
En el gráfico se ha reseñado a grandes rasgos, las etapas e indicando la correspondencia.
FABRICANTE USUARIO
Diseño de la máquina Proceso
Calculo de los elementos Normas Diseño del sistema
Modelo Cálculo del sistema
Ensayos Hoja de datos
Prototipos Especificaciones
Ensayos ( Para obtener características) Petición de oferta
Comercialización Selección
Oferta Activación
Fabricación Inspecciones
Pruebas Pruebas
Envío Autorización de Envío
Recepción
Instalación
Servicio Técnico Puesta en servicio
Mantenimiento
Diseño del Sistema
Cuando un proceso precisa la instalación de una bomba, lo primero es el diseño de la instalación; punto este que debe estudiarse con cuidado, para evitar detalles errados, presentando especial atención a la línea de aspiración; evitando bolsas de aire, exceso de codos y malas disposiciones de estos; así como un correcto dimensionamiento de la tubería.
Seguidamente para el cálculo del sistema se debe tener presente que los datos sean lo más exacto en cuanto a caudales, presiones necesarias en la descarga, fluctuaciones de nivel o presión en la aspiración, recorrido geométrico de la tubería, peso específico del fluido, viscosidad, temperatura, presión de vapor y cualquier otro parámetro que pueda influir en la determinación de la curva de carga del sistema. Si es preciso se calculará el NPSH (Altura Neta Positiva de Succión Disponible).
Con estos datos se construirá la curva de carga de la instalación y se revisará la lista de los resultados, si es necesario, hacer alguna modificación en el diseño. A continuación se tomarán los datos que faciliten al fabricante realizar la oferta de la bomba apropiada. Esta información se presentará en una “Hoja de Datos” con el fin de encontrar fácil y ordenadamente cualquier información que se precise.
En resumen de lo anterior son establecidos los pasos a seleccionar correctamente una bomba centrífuga basadas en las curvas características.
Tomando como base manejo de agua clara de gravedad específica 1.0 es determinada la capacidad necesaria de descarga a la bomba en gpm.
Determinar cuidadosamente la cabeza total dinámica del sistema en el cual es necesaria la bomba.
Recordar que la cabeza total dinámica TDH consiste en la suma de tres factores:
Cuando la bomba está por encima de la fuente de suministro de líquido a bombear y predomina una cabeza de succión a levantar (por debajo de la horizontal)
TDH = hs + hd + hf
Sin embargo, si la fuente de suministro está por encima de la bomba y el líquido fluye hacia la bomba por gravedad predomina la condición de una cabeza estática de succión:
TDH = hd – hs + hf
donde:
hs = Cabeza estática a levantar en la succión. La distancia vertical en pies desde el nivel libre de la fuente, hasta el eje central horizontal de la bomba.
hd = Cabeza estática de descarga: distancia vertical en pies desde el eje central horizontal hasta la descarga libre. En caso de descargar a un equipo presionado determinar la cabeza equivalente.
hf = La cabeza en pies de líquido necesaria para vencer la resistencia de la fricción de tuberías y conexiones en ambos lados, succión y descarga.
Para determinar la cabeza total dinámica de un sistema de bombeo, tanto la cabeza de fricción como la estática debe ser calculada para condiciones de operación máximas o extremas. Es decir, la cabeza estática será la máxima a esperar a que ocurra y la cabeza por fricción determinada para la capacidad máxima de flujo.
Comparar curvas de bombas de modelos disponibles
El punto de corte de la curva de cabeza del sistema con la curva de cabeza-capacidad de la bomba es llamado el punto de operación de la bomba. Esta será la tasa de flujo que la bomba entregará al menos que unas características del sistema sean cambiadas, por ejemplo restringiendo la válvula de salida.
Hoja de Datos
Se pueden encontrar ejemplos de éstas en los libros especializados, especificaciones y en los catálogos de los fabricantes. Sin embargo, de manera general, las empresas usuarias confeccionan las suyas de acuerdo con sus experiencias y organización.
La hoja de datos debe contar con cuatro partes básicas:
1. Identificación de la bomba: En esta figurará en detalle, planta donde se instalará, pedido a que corresponde y cualquier otro dato que le identifique dentro de la instalación.
2. Datos facilitados por el cliente: Aquí se indicará lo correspondiente al servicio, características del líquido bombeado, caudales y presiones, forma de accionamiento, requerimientos constructivos de la bomba en función del servicio que va a realizar, requisitos de los materiales, los cuales estarán de acuerdo con todas las características fisicoquímicas del fluido, pudiendo utilizarse para su elección la tabla que figura en la Norma API 610 emitida por la “American Petroleum Institute”. Se enunciará además
la indicación de las pruebas e inspecciones que son requeridas, con la alternativa de que sean efectuadas solamente por el fabricante, el cual entregará posteriormente un certificado, o si han de ser presenciadas por el cliente.
3. Datos del Fabricante: Esta parte irá en blanco y será llenada por el fabricante facilitando la información necesaria para poder hacer un estudio de la bomba ofertada. Por esta razón, es de gran importancia la elección de las cuestiones que se van a plantear, ya que de estas, depende la información que el fabricante facilite. En esta parte se consignará el modelo y tipo de la máquina, todas sus características constructivas y operacionales, datos de su lubricación, conexiones auxiliares y principales, como todos los demás datos complementarios.
En un espacio reservado en la margen figurarán todas las notas aclaratorias del caso.
Deberán tenerse en cuenta las unidades físicas a emplear en la hoja de datos. Estas deben ser apropiadas y homogéneas, utilizándose cada vez más el Sistema Internacional (SI).
Se confeccionará una hoja para cada bomba o grupo de bombas gemelas.
4. Especificaciones: La hoja de datos describe y puntualiza las características que debe de tener la bomba. Sin embargo, hay detalles que no se incluyen por lo que se impone la redacción de unas especificaciones donde se indiquen los requisitos mínimos que deban cumplir las maquinas.
Como ejemplo y base de estas especificaciones se tienen ya citadas las Normas API; la numero 610 se ocupa de las bombas centrífugas para procesos. Muchas empresas se amparan exclusivamente en esta norma pero es importante que el usuario desarrolle sus propias normas, llenando en esta forma algunas de las lagunas que las referidas Normas API 610 dejan, a la vez que se adaptan a las propias necesidades y exigencias.
Las especificaciones de este tipo deben incluir el diseño tanto de la propia bomba como el de las bancadas, acoplamientos, ejes, equipo de accionamiento, impulsores, aros de roce, cojinetes, camisas, refrigeraciones, placas de características, etc., describiéndose todo en cuanto formas, dimensiones, tipos, marcas deseadas en los materiales en serie a emplear, tolerancias de fabricación y
materiales a utilizar en función de las temperaturas, presiones y naturaleza del fluido.
Se describirán las inspecciones y pruebas que se pretendan efectuar en la bomba, tolerancias aceptables en los datos obtenidos, delimitación de responsabilidades etc. Se indicará también la información técnica que debe acompañar a cada bomba.
El fabricante deberá indicar que puntos de la especificación no puede cumplir o propone modificar. Este punto será importante al efectuar el estudio comparativo de los distintos ofertantes.
Sobresale que la mejor selección de bombas necesita cooperación entre el usuario y el fabricante. Las hojas de datos estándar ayudan a la presentación de los datos del proceso. En estas hojas la información está muy resumida, por eso el profesional o técnico responsable de la adquisición de la bomba es solicitado en ocasiones para proporcionar esquemas de la instalación y detalles complementarios.
Cuando son tenidos en cuenta los factores de tolerancia es preferible anotar los valores calculados de por ejemplo cabeza y capacidad y los valores deseados de diseño. Un factor arbitrario puede representar la selección de una bomba muy costosa.
Las bombas que deben ser especificadas como auxiliares para dos servicios diferentes necesitan cuidado, comparando el trabajo o potencia para cada servicio, la presión diferencial y la capacidad.
La cabeza dada por una bomba centrífuga permanece casi invariable para una capacidad dada independiente de la gravedad específica, ( cabeza en pies x libra / libra del fluido = pies ).
Petición de la Oferta
Una vez recopilada la información a suministrar el fabricante, en la forma descrita, se procederá a enviarla a los posibles suministradores, que previamente se han preseleccionado por su experiencia y gama de fabricación esperando de éstos su oferta técnica y económica.
Selección
Una vez se tiene la información de los ofertantes se realiza la selección de la bomba más apropiada. Para esto se procede a tabular los datos correspondientes a los distintos ofertantes, haciendo una comparación homogénea. Posteriormente se hará un cuadro-resumen donde se puede decidir la aceptabilidad de las bombas; esto naturalmente dependerá del número de las ofertas recibidas y de las distintas bombas que se tengan que analizar.
Los puntos que se analizarán en la comparación serán, en primer lugar que se cumplan las características exigidas en la hoja de datos y dentro de esto, que las características estén dentro de un rango admisible de las características de la bomba. Con este criterio se estudiarán detenidamente los siguientes factores:
Caudal mínimo continuo.
Diámetro de los impulsores, en relación al máximo y mínimo admisible para el tipo ofertado.
Altura a caudal nulo, la cual debe estar entre un (-+ 10) y (+20) de la correspondiente al punto de trabajo, para evitar excesivas presiones al cierre de la válvula, y por otra parte, permitir una cierta regulación.
NPSH requerida por la bomba. Esta nunca deberá ser mayor que la disponible y lo deseable es que se garantice, por lo menos, un metro por debajo de aquella. Cuando la diferencia entre la disponible y la requerida no sea mayor de 2 metros, se debe pues solicitar su ensayo en fábrica.
Se hace una comparación de la curva del sistema, con la teórica de la bomba ofrecida por el fabricante, situando sobre ésta el punto o los puntos de trabajo.
En la Figura se ven sobre las curvas correspondientes a una bomba, la situación del punto de trabajo, considerando cinco casos diferentes que se comentan a continuación:
1. CASO A: Se encuentra en el punto de máximo rendimiento, pero
correspondiendo a la línea del impulsor de máximo diámetro, por lo que las
características de la bomba no podrán aumentarse de exigirlo así una
modificaci6n del sistema.
2. CASO B: EL punto de trabajo se encuentra sobre la curva de diámetro mínimo de impulsor, indica un claro sobredimensionamiento de la bomba, y por lo tanto, representa así un encarecimiento.
3. CASO C: Aquí está situado en un diámetro intermedio, pero el rendimiento es muy bajo y por lo tanto, el consumo elevado; la bomba está sobredimensionada.
4. CASOS D Y E: Ambos serían teóricamente correctos, pero mientras el D al aumentar el diámetro del impulsor mejoraría el rendimiento, en el E disminuiría.
Por lo tanto el D seria el óptimo entre los diferentes casos considerados.
Resumiendo, el punto de trabajo debe corresponder a un diámetro de impulsor no superior al 90% del máximo y situado en la parte izquierda del rendimiento máximo.
La forma de la característica debe ser, asimismo, motivo de estudio. Una curva excesivamente plana no admite regulación de caudal al estrangular la válvula de impulsión; por el contrario, si su pendiente es grande, el punto de trabajo puede modificarse con excesiva facilidad. Los máximos en la curva deben evitarse, principalmente si han de trabajar en paralelo con otra. Esta instalación es muy utilizada cuando se desea obtener mayor caudal con la misma altura.
Cosas a tener en cuenta
Cuando los fluidos a bombear tengan una viscosidad alta, se deberá conseguir las curvas corregidas por viscosidad pues normalmente, están preparadas para agua.
Los puntos que el fabricante presente en desacuerdo con las especificaciones enviadas deberán estudiarse cuidadosamente.
Estas excepciones no indican necesariamente que la bomba ofertada no
sea la adecuada, pues las especificaciones, pues las especificaciones,
por ser generales, admiten flexibilidad según los casos.
En este punto del proceso se puede dar un dictamen de tipo técnico, el cual deberá completarse con otros factores, tales como plazo de entrega, garantía, servicio técnico disponible, experiencia del fabricante etc.
Seguidamente deberá realizarse el estudio económico para lo cual se considerará no sólo el precio de la máquina, sino también todos los costos adicionales que pueden afectar, tales como pruebas, embalaje, transporte y accesorios solicitados.
Se tomará también en cuenta el costo de impuestos y servicio técnico,
no olvidando el consumo energético de la bomba.
Es aconsejable solicitar la lista de precios, lo más desglosada posible, para mayor facilidad en caso de un cambio o anulación de algunas de las partidas. Así, en el caso de bombas centrífugas, se pueden solicitar los siguientes:
Embalaje
Acoplamiento
Transporte
Cierre Neumático
Pruebas solicitadas
Acoplamiento del motor en fábrica
Bancada
Tubería auxiliar
Repuestos para dos anos de funcionamiento continuo
Cualquier otro accesorio o servicio necesario
De esta manera se podrá hacer una comparación ponderada según las
necesidades y seleccionar la máquina más conveniente.
Activación, Inspecciones y Pruebas
Una vez adjudicado el pedido de la bomba, el usuario hará, amparado
en sus especificaciones, el seguimiento que considere oportuno del
proceso de fabricación, tanto en lo referente a calidad y procedimientos
como al cumplimiento de plazos de ejecución de las distintas fases; a
esto se le llama activación.
Este seguimiento culmina con la realización en fábrica de las pruebas
previstas.
Las pruebas e inspecciones son generalmente las siguientes:
Inspección previa que consiste de la verificación de sus dimensiones,
tolerancias y acabados de las piezas que componen la máquina, todo
esto antes de proceder al montaje.
Prueba hidrostática. Se someterán a esta prueba todos los elementos
que trabajan a presión, tales como carcasa, cámara de cierre, soporte
de cojinetes y disipadores de calor si hay.
Todos estos elementos estarán sin pintar en el momento de la prueba y se someterán a una presión mínima de 1,5 veces la de trabajo, durante media hora.
Conjuntamente a esta prueba, se realizará un control dimensional de
espesores de las paredes, que deberán ser iguales ó mayores a los
indicados en la "hoja de datos", teniendo en cuenta el sobre espesor de
corrosión. También se comprobará la calidad de fundición y el taladrado
de bridas.
Prueba de Funcionamiento. Una vez montada la máquina, se pondrá y
mantendrá en funcionamiento hasta que se estabilicen las temperaturas
de los cojinetes. Durante este tiempo, además de controlar la
temperatura que, como norma general, no debe bajar en más de 40C, a
la del ambiente, ni ser superior a los 80C, se realizarán las mediciones
de caudal, presión y potencia absorbida en distintos puntos de
funcionamiento, para poder determinar las curvas de caudal-altura,
caudal-potencia y caudal-rendimiento. Los puntos que deber ensayarse
para la confección de la curva deben ser por lo menos cinco,
estando entre ellos el de caudal cero (válvula de impulsión cerrada),
punto contratado y el de máxima apertura de la válvula. Si así se
solicita se efectuará la determinación de la NPSH requerida por la
bomba.
Se observará el funcionamiento de la bomba en cuanto a suavidad de
marcha, ruidos y perdidas por cierres y retenedores.
Los datos obtenidos en cuanto a caudales, alturas, potencias, servirán
de base para calcular los puntos que determinen las curvas
correspondientes; para ello habrá de tenerse en cuenta la velocidad de
giro del motor de prueba para hacer la oportuna corrección con respecto
a la nominal del motor definitivo; también se hará en los resultados
correspondientes a potencias la corrección, según el peso especifico del
fluido a manejar, ya que la prueba se efectúa normalmente con agua.
Estos datos deberán estar dentro de las tolerancias especificadas con
respecto a los solicitados.
Inspección Interna. Una vez realizadas las pruebas de funcionamiento
se procederá a desmontar la máquina completamente, con el fin de
efectuar una inspección de las partes que han estado en movimiento y
poder controlar las dimensiones y deformaciones donde interese. Las
inspecciones a realizar serán:
Comprobación del estado y terminación del eje, camisas, aros de
desgaste, impulsores, cierres mecánicos o empaquetaduras cojinetes y
rodamientos.
Se controlaran las siguientes medidas: diámetro final del impulsor, juego
de los aros de roce, control muy importante, pues un juego pequeño
aumenta el rendimiento por haber menos recirculación interna, pero el
desgaste durante el funcionamiento es mucho mayor, principalmente si
el líquido no es limpio por lo que interesa un huelgo grande pero sin
perjudicar el rendimiento.
Control dimensional que es de gran importancia por las desagradables
sorpresas, que en algunas ocasiones depara el hecho que la bomba no
esté de acuerdo con los planos, principalmente la bancada, ya que
normalmente se tiene finalizada la obra civil cuando se recibe la
máquina. Lo mismo puede ocurrir con la situación de las bridas si se
tiene prefabricada la tubería. Se pone especial interés en comprobar los
siguientes puntos.
Distancias y dimensiones de los taladros de bancada, que
corresponde a los pernos de anclaje a la fundación.
Provisión en la bancada de los necesarios orificios para llenado del
mortero de asiento.
Comprobación de la altura disponible para la máquina motriz.
Dimensiones y posición de las bridas de conexión.
Recepción
Cuando la bomba llegue a la planta se deberá tener a la mano toda la
información necesaria, no solo para poder hacer el montaje, sino para
constituir un plan con vista a su puesta en marcha y futura operación y
mantenimiento.
Esta información deberá constar de los siguientes documentos:
Plano de conjunto actualizado.
Plano de tubería auxiliar.
Plano del cierre mecánico o empaquetadura.
Plano de sección con piezas numeradas y su correspondiente
denominación y código.
Lista de repuestos recomendada para dos años de funciona-
miento.
Hoja de datos, revisada con las características finales.
Algunos tipos de bombas comerciales
LA SERIE CN : QUÍMICA NORMALIZADA ISO 2858/ISO 5199 PN16
DE IMPULSOR CERRADO.
Construcción :
Construcción según ISO 5199 y dimensiones
según ISO 2858.
Diseño PROCESS : desmonte sin desacoplar
las tuberías o el motor.
Prevista para los servicios severos y continuos.
Bridas estándares DIN/NFE PN16.
Bastidor de 3 rodamientos lubrificados por
el aceite del engrasador de nivel constante.
Impulsor cerrado, con anillo de usura sobre cuerpo. Anillo de
usura sobre impulsor en opción según tamaño
Eje totalmente protegido del líquido bombeado.
Estanquidad por trenzas o sello mecánico normalizado simple,
doble o tándem.
Control de la presión en la caja de guarnición
por las alabes dorsales del impulsor.
Cámara de refrigeración en estándar.
Intercambiabilidad máxima de las piezas constitutivas de la serie.
Excelente rendimiento.
NPSH requerido el más bajo.
Modelos corrientes en stock.
Cualidades técnicas :
Caudal : de 2 a 5 000 m3/h o de 10 a 22 000 U.S GPM.
Altura manométrica total : hasta 165 m o 540 pies .
Presión máxima de servicio : hasta 20 bar.
Temperatura de servicio admisible :
de –40 hasta 180 °C.
Velocidad máxima : 3 000 rpm a 50 Hz o
3 600 rpm a 60 Hz.
Los materiales estándar :
Fundición.
Acero inoxidable austenítico 18/10/2,5*.
Acero inoxidable austenítico 20/25/4 +Cu*.
Acero inoxidable austeno-ferritico 26/5/2+Cu*.
Otros materiales realizables por pedido : titanio,
níquel, Hastelloy.
* Los valores indicados son los porcentajes en Cr/Ni/Mo
Las industrias :
Industria química.
Industria petroquímica.
Industria siderúrgica.
Industria alimenticia.
Centrales térmicas.
Electro-metalurgia
Los derivados :
CDN : Con impulsor de descarga.
CNS : Impulsor semi-abierto.
CDNSF : Impulsor semi-abierto,
platillo de usura y sello hidrodinámico.
CNSFR : Cuerpo con cámara de calentamiento.
CDNSFR : Cuerpo con cámara de calentamiento
y sello hidrodinámico.
CN…SB : Sello hidrodinámico por bastidor
con silla soporte con masas centrífugas.
CMNV : Verticalizada monobloque tipo cámara seca.
CPNS : Con impulsor especial para pasta de papelería.
Para caudales superiores a 5 000 m³/h, la serie CN se completa por una
serie de bombas hélico-centrífugas disponibles por pedido.
AC- Bomba Centrífuga autocebante horizontal
Aplicaciones
Para líquidos sucios, barrosos, con pequeños sólidos en
suspensión.
Desagote de piletas de natación, sótanos, excavaciones, minas, y
canteras.
Avenamiento de napas para fundaciones en obras hidráulicas,
tendido de cañerías o conductores subterráneos.
Trasvases de líquidos limpios o sucios en industrias frigoríficas,
vitivinícolas, textiles, alimenticias, petroquímicas, etc.
Cualidades
Rotor: Semiabierto, de fundición gris de grano fino, hidráulica y
mecánicamente balanceado. Posee paletas compensadoras del
empuje axial.
Disco de desgaste: Recambiable, de fundición gris, permite
recuperar los ajustes necesarios para el óptimo funcionamiento del
rotor.
Eje: de acero S.M SAE 1045. Correctamente dimensionado elimina
flechas perjudiciales y asegura un giro sin vibraciones.
Rodamientos: a bolillas, calculados para servicio pesado y
continuo en las condiciones de trabajo más desfavorables.
Cierre mecánico: asegura absoluta hermeticidad, tanto para evitar
la salida de líquido como para impedir la entrada de aire,
condición de fundamental importancia en las bombas
autocebantes.
Sentido de giro: es el indicado en la bomba por una flecha. No
debe hacerse girar en seco pues se dañaría el cierre mecánico.
Lubricación: la bomba sale de fábrica con grasa en los cojines para
un servicio de 3 meses. Cuando se ponga lubricante no se emplee
en exceso; debe usarse grasa adecuada en los rodamientos y
grasa insoluble en el cierre mecánico.
RS- Bomba centrífuga horizontal
Aplicaciones
Riego en general.
Sistemas de incendio.
Aire acondicionado.
Uso industrial en general.
Abastecimiento de agua potable.
Cualidades
Cuerpo de bomba: del tipo de cámara espiral, de fundición de
amplios espesores, partido verticalmente. La boca de impulsión, a
bridas, puede ocupar cuatro posiciones distintas giradas de 90º,
excepto en los modelos RS 88 y RS 1212 que llevan el pedestal de
apoyo integralmente fundido con el cuerpo. En la ejecución
normal, la boca de impulsión va hacia arriba. La tapa de succión,
también de hierro fundido, va abollonada al cuerpo.
Rotor: de fundición, cerrado, aspiración simple, hidráulica y
mecánicamente balanceado.
Eje de acero, de amplia resistencia y rigidez para reducir al
mínimo las deformaciones y vibraciones.
Anillo de desgaste: del tipo renovable, de bronce, con el juego
adecuado como para disminuir al mínimo las pérdidas por retorno.
Manguito protector del eje: de bronce, renovable. Abarca toda la
extensión de la caja prensa-estopa.
Caja de prensa-estopa: profunda. De dimensiones adecuadas para
el uso de empaquetadura cuadrada y de fácil acceso para
recambio. En la ejecución normal se provee el anillo de cierre
hidráulico, de bronce, alimentado desde la cámara espiral por un
tubo de cobre.
Cojinetes: dos cojinetes del tipo de bolillas, ampliamente
dimensionados para asegurar un rodamiento satisfactorio y larga
vida. Lubricados con grasa y debidamente protegidos del polvo y
la humedad.
Cierre mecánico: con un costo adicional, todas las bombas pueden
suministrarse con cierre mecánico en reemplazo de la caja de
prensa-estopa y empaquetadura. Para el caso es necesario
conocer la temperatura y características del líquido a bombear
Caballete de soporte: es el elemento de apoyo de la bomba, salvo
en los modelos RS 88 y RS 1212. Contiene el alojamiento de los
cojinetes. Es del tipo reforzado, ejecutado en hierro fundido.
Rotación: a la derecha, mirando desde la toma de fuerza.
BIBLIOGRAFÍA
BEJARANO RICO, Rafael. LATORRE CHACON, Leonardo
Bombas Centrifugas Selección, Instalación,
Operación, Mantenimiento.
Catalogos de Bombas Centrifugas suministrados por la
empresa BOMBAS Y RIEGOS, Medellín, Colombia.
www.altavista.com
INTRODUCCIÓN
Un equipo de bombeo es un transformador de energía, mecánica que puede proceder de un motor eléctrico, térmico, etc. Y la convierte en energía, que un fluido adquiere en forma de presión, de posición y de velocidad.
Así se tendrán bombas que funcionen para cambiar la posición de un cierto fluido. Por ejemplo la bomba de pozo profundo, que adiciona energía para que el agua del sub-suelo se eleve a la superficie.
Un ejemplo de bombas que adicionan energía de presión sería una bomba en un oleoducto, en donde las cotas de altura así como los diámetros de tuberías y consecuentemente las velocidades fuesen iguales, en tanto que la presión fuesen iguales, en tanto que la presión fuese incrementada para poder vencer las perdidas de fricción que se tuviesen en la conducción.
Existen bombas que trabajan con presiones y alturas iguales que únicamente adicionan energía de velocidad. Sin embargo a este respecto hay muchas confusiones en los términos presión y velocidad por la acepción que llevan implícita de las expresiones fuerza-tiempo. En la mayoría de las aplicaciones de energía conferida por la bomba es una mezcla de las tres.
Las cuales se comportan de acuerdo con las ecuaciones fundamentales de la mecánica de fluidos.
Lo inverso a lo que sucede en una bomba se tiene en una máquina llamada comúnmente turbina, la cual transforma la energía de un fluido> en sus diferentes componentes citadas en energía mecánica.
Para una mayor claridad, buscando una analogía con las máquinas eléctricas, y para el caso específico del agua, una bomba sería un generador hidráulico, en tanto que una turbina sería un motor hidráulico.
Normalmente un generador hidráulico (bomba) es accionado por un motor eléctrico, térmico, etc. mientras que un motor hidráulico (turbina) acciona un generador eléctrico.
Tratándose de fluidos compresibles el generador suele llamarse compresor y el motor puede ser una turbina de aire, gas o simplemente un motor térmico.
Antes de conocer los fundamentos de operación de las bombas es necesario distinguir las diferentes clases de bombas que existen, y para esto la clasificación dada por el “Hidraulic Institute” de E.U.A. (1984) parece ser la más adecuada.
Existe una diversidad de clasificación de bombas que ocasionalmente puede causar confusión al intentar ubicarlas dentro de un cierto tipo, clave u otra distinción, sin embargo la más adecuada para propósitos de este trabajo es la proporcionada por el instituto de Hidráulica de los E.E.U.U.
Esta clasificación toma en cuenta la forma cómo el fluido se desplaza dentro de los elementos de la bomba, así para aquellos en los que el fluido se desplaza a presión dentro de una carcaza cerrada, como resultados del movimiento suavizada de un pistón o embolo, se le denomina “bombas de desplazamiento positivo”, mientras que las bombas en las cuales el fluido es desplazado por el movimiento circular de uno o varios impulsores provistos de alabe, se les denomina “Bombas Centrifugas” y es en el presente trabajo a estas últimas a las que se hará referencia.
La clasificación anterior parece ser la más adecuada sin embargo, puede ser útil conocer dentro de esta clasificación algunas características o situaciones que ayudara a seleccionar la bomba más adecuada. Si por ejemplo estás pueden ser clasificadas de la siguiente manera; según el sistema donde funcionarán o la forma física de ella. Para la primera clasificación que es conocer el sistema donde la bomba tendrá su funcionamiento.
Consiste en saber si la bomba succionara del recipiente y con alturas variables o si la bomba se instalará en un sumidero o en una fosa. Así mismo en necesario el liquido que la bomba manejará : si con volátiles, viscosos, calientes o pastas aguadas, que así se manejará el concepto de densidad y partículas que la bomba pueda impulsar.
Respecto a la forma física de la bomba se debe tener en cuenta que existen bombas de eje horizontal o vertical, ambas de empujes centros o de desplazamiento positivo, baja o alta velocidad , también la especificación de los materiales deben ser compatibles con los líquidos que se bombearán.
Una practica común es definir la capacidad de una bomba con el número adimensional llamado velocidad específca, que se describe posteriormente que es función del número de revoluciones a las que giren sus participantes rotatorias, de la siguiente forma se puede ser de alta o baja velocidad.
BOMBAS CENTRIFUGAS
Las bombas centrífugas, debido a sus características, son las bombas que más se aplican en la industria. Las razones de estas preferencias son las siguientes:
Son aparatos giratorios.
No tienen órganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son muy sencillos.
La impulsión eléctrica del motor que la mueve es bastante sencilla.
Para una operación definida, el gasto es constante y no se requiere dispositivo regulador.
Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias.
Aparte de las ventajas ya enumeradas, se unen las siguientes ventajas económicas:
El precio de una bomba centrífuga es aproximadamente ¼ del precio de la bomba de émbolo equivalente.
El espacio requerido es aproximadamente 1/8 del de la bomba de émbolo equivalente.
El peso es muy pequeño y por lo tanto las cimentaciones también lo son.
El mantenimiento de una bomba centrífuga sólo se reduce a renovar el aceite de las chumaceras, los empaques del presa-estopa y el número de elementos a cambiar es muy pequeño.
FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS
Las bombas centrífugas mueven un cierto volumen de líquido entre dos niveles; son pues, máquinas hidráulicas que transforman un trabajo mecánico en otro de tipo hidráulico. Los elementos constructivos de que constan son:
a) Una tubería de aspiración, que concluye prácticamente en la brida de aspiración.
b) El impulsor o rodete, formado por una serie de álabes de diversas formas que giran dentro de una carcasa circular. El rodete va unido solidariamente al eje y es la parte móvil de la bomba. El líquido penetra axialmente por la tubería de aspiración hasta el centro del rodete, que es accionado por un motor, experimentando un cambio de dirección más o menos brusco,
pasando a radial, (en las centrífugas), o permaneciendo axial, (en las axiales), adquiriendo una aceleración y absorbiendo un trabajo.
Los álabes del rodete someten a las partículas de líquido a un movimiento de rotación muy rápido, siendo proyectadas hacia el exterior por la fuerza centrífuga, de forma que abandonan el rodete hacia la voluta a gran velocidad, aumentando su presión en el impulsor según la distancia al eje. La elevación del líquido se produce por la reacción entre éste y el rodete sometido al movimiento de rotación; en la voluta se transforma parte de la energía dinámica adquirida en el rodete, en energía de presión, siendo lanzados los filetes líquidos contra las paredes del cuerpo de bomba y evacuados por la tubería de impulsión.
La carcasa, (voluta), está dispuesta en forma de caracol, de tal manera, que la separación entre ella y el rodete es mínima en la parte superior; la separación va aumentando hasta que las partículas líquidas se encuentran frente a la abertura de impulsión; en algunas bombas existe, a la salida del rodete, una directriz de álabes que guía el líquido a la salida del impulsor antes de introducirlo en la voluta.
c) Una tubería de impulsión.- La finalidad de la voluta es la de recoger el líquido a gran velocidad, cambiar la dirección de su movimiento y encaminarle hacia la brida de impulsión de la bomba.
La voluta es también un transformador de energía, ya que disminuye la velocidad (transforma parte de la energía dinámica creada en el rodete en energía de presión), aumentando la presión del líquido a medida que el espacio entre el rodete y la carcasa aumenta.
Fig I.1.- Bomba centrífuga, disposición, esquema y perspectiva
Este es, en general, el funcionamiento de una bomba centrífuga aunque existen distintos tipos y variantes.
La estructura de las bombas centrífugas es análoga a la de las turbinas hidráulicas, salvo que el proceso energético es inverso; en las turbinas se aprovecha la altura de un salto hidráulico para generar una velocidad de rotación en la rueda, mientras que en las bombas centrífugas
la velocidad comunicada por el rodete al líquido se transforma, en parte, en presión, lográndose así su desplazamiento y posterior elevación.
BOMBA TIPO VOLUTA
La carcaza en este tipo de bombas es de voluta o espirar y no tienen paletas difusoras como
se ve en la figura que sigue:
Figura 7. Bombas con Carcaza Tipo Voluta
La voluta recibe el liquido que sale del impulsor y transforma la mayor parte de la energía cinética en energía de presión. El área de la sección transversal de la voluta aumenta progresivamente en el arco de 360º descrito en torno al impulsor.
Dibido a que la voluta no es simétrica existe un des-balance de presiones a lo largo de la misma, lo cual origina una fuerza radial muy considerable en caso de que la bomba trabajara fuera del punto de rendimiento optimo la magnitud de este empuje radial puede compensarse con un aumento del diámetro del eje con un sobre-dimensionamiento de los cojinetes, lo que encarece la bomba.
BOMBAS DE DIFUSOR O BOMBAS-TURBINA:
Este tipo de bomba se caracteriza por poseer, fijas a la carcaza, paletas direccionadoras del flujo de agua que sale del impulsor, el que recorre el camino establecido por las paletas fijas, a lo largo de las cuales ocurre la transformación de energía cinética en energía de presión.
Hay que hacer notar que las bombas con difusor presentan el serio inconveniente de proporcionar el choque entre las partículas de agua a la entrada de difusor, cuando la bomba trabaja en un punto deferente al de diseño. Si existe una alteración en el funcionamiento de la bomba, en relación a lo considerado en el diseño, cambia el ángulo de salida de los diferentes líquidos, pero no se altera el ángulo de los difusores, presentándose el choque entre partículas, con la consecuente perdida de eficiencia de la máquina.
Las bombas con difusores fueron muy utilizadas al inicio del desarrollo de las bombas centrifugas pero fueron perdiendo importancia al perfeccionarse las técnicas para construir carcazas.
BOMBA VERTICAL Y HORIZONTAL
El eje de rotación de una bomba puede ser horizontal o vertical, (rara vez inclinado). De esta disposición se derivan diferencias estructurales en la construcción de la bomba que a veces son importantes, por lo que también las aplicaciones de los dos tipos de construcción suelen ser, a menudo, distintas y bien definidas.
BOMBAS HORIZONTALES
La disposición del eje de giro horizontal presupone que la bomba y el motor se hallan a la misma altura; éste tipo de bombas se utiliza para funcionamiento en seco, exterior al líquido bombeado que llega a la bomba por medio de una tubería de aspiración.
Las bombas centrífugas, sin embargo, no deben rodar en seco, ya que necesitan del líquido bombeado como lubricante entre aros rozantes e impulsor, y entre empaquetadura y eje.
Como no son autoaspirantes requieren, antes de su puesta en marcha, el estar cebadas; esto no es fácil de conseguir si la bomba no trabaja en carga, estando por encima del nivel del líquido, que es el caso más corriente con bombas horizontales, siendo a menudo necesarias las válvulas de pie, (aspiración), y los distintos sistemas de cebado.
Como ventajas específicas se puede decir que las bombas horizontales, (excepto para grandes tamaños), son de construcción más barata que las verticales y, especialmente, su mantenimiento y conservación es mucho más sencillo y económico; el desmontaje de la bomba se suele hacer sin necesidad de mover el motor y al igual que en las de cámara partida, sin tocar siquiera las conexiones de aspiración e impulsión.
BOMBAS VERTICALES
Las bombas con eje de giro en posición vertical tienen, casi siempre, el motor a un nivel superior al de la bomba, por lo que es posible, al contrario que en las horizontales, que la
bomba trabaje rodeada por el líquido a bombear, estando, sin embargo, el motor por encima de éste.
BOMBAS VERTICALES DE FUNCIONAMIENTO EN SECO.-
En las bombas verticales no sumergidas, el motor puede estar inmediatamente sobre la bomba, o muy por encima de ésta. El elevarlo responde a la necesidad de protegerlo de una posible inundación o para hacerlo más accesible si, por ejemplo, la bomba trabaja en un pozo.
El eje alargado puede ser rígido o flexible por medio de juntas universales, lo que simplifica el siempre difícil problema del alineamiento.
Se emplean muy a menudo las mismas bombas horizontales modificadas únicamente en sus cojinetes.
La aspiración es lateral, (horizontal); en las bombas grandes, frecuentemente, es por abajo, aunque a veces se transforma en lateral mediante un simple codo.
La ventaja de las bombas verticales, es que requieren muy poco espacio horizontal que las hace insustituibles en barcos, pozos, etc; sin embargo se necesita un espacio vertical superior suficiente para permitir su cómodo montaje y desmontaje.
Para bombas de gran caudal, la construcción vertical resulta en general más barata que la horizontal. Las bombas verticales se emplean normalmente en aplicaciones marinas, para aguas sucias, drenajes, irrigación, circulación de condensadores, etc.
BOMBAS VERTICALES SUMERGIDAS.-
El funcionamiento sumergido de las bombas centrífugas elimina el inconveniente del cebado, por lo que el impulsor se halla continuamente, aún parado, rodeado por el líquido a impulsar y, por lo tanto, la bomba está en disposición de funcionar en cualquier momento.
El control de la unidad requiere únicamente la puesta en marcha del motor de accionamiento, sin necesidad de dispositivos adicionales de cebado previo.
La aspiración, que es siempre por abajo, Fig II.17, se hace a una cierta profundidad con respecto al nivel libre del líquido.
Si esta profundidad es menor de lo debido, 2 ó 3 veces el diámetro del orificio de aspiración, se pueden crear en la superficie vórtices o remolinos por cuyo centro se introduce aire en la bomba, con la consiguiente pérdida de caudal y deficiente funcionamiento.
El eje del que van provistas estas bombas, va guiado normalmente por cojinetes de fricción separados a intervalos regulares (de 1,5 a 3 metros) y lubricados por aceite, grasa, o el mismo líquido bombeado; en este último caso, el eje se suele disponer en el interior de la tubería de impulsión vertical, cerca del motor, en que ésta se desvía horizontalmente mediante un codo adecuado.
En los casos de lubricación por grasa o aceite, el eje va dentro de un tubo portador de los cojinetes, siendo este conjunto, a su vez, exterior o interior a la tubería de impulsión.
La otra solución tiene la ventaja de requerir un menor espacio, siendo en ambos casos innecesaria la empaquetadura, lo que constituye también una circunstancia muy favorable, dados los inconvenientes que ésta lleva a veces consigo.
Las bombas sumergidas tienen la ventaja de ocupar un espacio horizontal mínimo, sólo el necesario para acomodar el motor vertical y la impulsión, siendo incluso ésta a veces subterránea.
Las ventajas hidráulicas son evidentes al desaparecer todos los problemas de aspiración que constituyen el principal inconveniente en el funcionamiento de las bombas centrífugas.
Desde un punto de vista mecánico, esta disposición presenta grandes inconvenientes con respecto a la horizontal. Las bombas son inicialmente más caras y su mantenimiento mucho más elevado, ya que cualquier reparación exige el desmontaje de la bomba para izarla a la superficie.
El eje alargado, somete a los cojinetes a un trabajo duro que sobre todo, si están lubricados por agua o líquidos sin grandes propiedades lubricantes, hace que su vida sea corta e imprevisible.
Los tipos más importantes de bombas verticales sumergidas son, las bombas de turbina verticales o de pozo profundo, las bombas de hélice y las bombas de voluta sumergidas.
Fig II.17.- Bomba de eje vertical
BOMBAS DE TURBINA VERTICALES
- Entre las bombas sumergidas, las más importantes son las llamadas de pozo profundo, de sondeo o de turbina vertical, que fueron desarrolladas para la explotación de pozos, perforaciones y sondeos de diámetro reducido. Esta circunstancia limita forzosa-mente la altura por etapa, lo que conduce al concepto de bombas multicelulares para reducir el espacio.
El impulsor de aspiración simple, puede ser radial o diagonal, según las condiciones de servicio y su construcción cerrada o semiabierta. Los impulsores semiabiertos, sin embargo, aparte de su mayor empuje axial, hasta el 50% mayor, requieren un ajuste vertical más cuidadoso durante el montaje.
El conjunto de difusores del cuerpo de bomba y la tubería de impulsión, cuelgan del cabezal sobre el que va montado el motor, constituyendo el codo de desviación de la impulsión. A veces, los difusores se recubren interiormente de un esmalte especial que disminuye la rugosidad de la fundición y las pérdidas hidráulicas consiguientes, aumentando el rendimiento, dotando de una cierta uniformidad a las distintas unidades, lográndose una mejor resistencia a la corrosión y a la abrasión.
La construcción de estas bombas permite montar el número de etapas deseado, que puede llegar a 20 o más, añadiendo simplemente difusores e impulsores semejantes uno sobre otro, lo que dota de cierta elasticidad a las aplicaciones, con las consiguientes ventajas de estandarización, disponibilidad de repuestos, etc.; no obstante, estas bombas participan de las desventajas mencionadas para las bombas verticales sumergidas, de ser caras y exigir unos costes de mantenimiento elevados.
Las bombas verticales de turbina han llegado a un grado de perfección notable con rendimientos altos y determinadas ventajas hidráulicas; aunque empezaron siendo empleadas exclusivamente para riegos en pozos y perforaciones, sus aplicaciones industriales aumentan cada vez más, siendo en la actualidad más numerosas que las agrícolas, por lo que la denominación de bombas de pozo profundo va desapareciendo para adaptarse a la de bombas de turbina vertical. Dentro de este tipo se pueden distinguir las bombas provistas de eje alargado y accionadas por motor sumergible dispuesto inmediatamente por debajo de la bomba o bombas buzo.
BOMBAS DE TURBINA VERTICALES DE MOTOR NORMAL SUPERIOR.
En estas bombas, el eje va por el interior de la tubería de impulsión, desnudo si la lubricación es por aceite, o dentro de un tubo protector si la lubricación es por agua de una fuente externa.
El conjunto de impulsores y eje soportado por los cojinetes de empuje están colocados en el mismo cabezal o en la parte superior del motor, si su eje y el de la bomba están rígidamente acoplados (motores de eje hueco).
Con estas bombas se pueden alcanzar unos 200 m.c.a., pero los problemas que ocasiona cualquier imperfección en la rectitud del eje, que influye en gran manera en la vida de los cojinetes y en la vibración del funcionamiento, crecen enormemente con la longitud del eje. Se
puede considerar que la seguridad del eje es proporcional a su rigidez o resistencia a la flexión viniendo da- da por el factor D4 /L3 , siendo D el diámetro del eje y L su longitud.
BOMBAS DE TURBINA VERTICALES DE MOTOR SUMERGIDO
Con objeto de evitar las desventajas que se derivan de la excesiva longitud del eje, en las bombas sumergidas se han desarrollado motores eléctricos capaces de funcionar a su vez rodeados de líquido y de dimensiones tales que les permite ir montados en el interior del pozo.
De esta forma, colocando los motores inmediatamente por debajo de la bomba, desaparece la necesidad del eje, cojinetes y tubo protector, por lo que la columna puede ser de menor diámetro para pérdidas de carga semejantes.
Los motores pueden ser de funcionamiento en seco con cierre hermético, o inundados, en cuyo caso los aislamientos han de tener características muy especiales. Las ventajas del motor sumergido se hacen apreciables, sobre todo, en pozos muy profundos de más de 30 m, o bien inclinados o curvados. El espacio requerido en la superficie es, evidentemente mínimo e incluso nulo con descarga subterránea.
Las desventajas son un menor rendimiento y menor vida del motor y la necesidad ineludible del desmontaje total para cualquier revisión o reparación de la bomba o del motor.
BOMBAS VERTICALES DE HÉLICE.-
Para manejar grandes caudales con pequeñas alturas se usan, a menudo, bombas hélice en posición vertical y funcionamiento sumergido. La simplicidad de estas bombas llega algunas veces a ser máxima, consistiendo sólo en el impulsor axial abierto provisto de un eje vertical, que gira dentro de la columna o tubería de impulsión.
A veces pueden llevar un difusor o algunos álabes directores; a la entrada se pueden disponer también álabes directores, en alguna de estas bombas, con objeto de evitar o aminorar una pre-rotación excesiva de la vena líquida en la aspiración, que puede dar lugar a remolinos o vórtices en la superficie del líquido.
El eje puede estar lubricado por aceite, en cuyo caso va dispuesto dentro del correspondiente tubo protector con los cojinetes de apoyo.
El impulsor puede ir en voladizo o bien tener cojinete inferior, que aunque constituye un pequeño estorbo para la aspiración, tiene un papel importante dada la estrecha tolerancia radial entre el impulsor y la tubería que le rodea.
En ciertas bombas de este tipo es posible desmontar desde arriba el eje y el impulsor, sin necesidad de retirar la columna, facilitándose algo la accesibilidad y el mantenimiento, lo que es posiblemente el más grave inconveniente de las bombas sumergidas.
BOMBA CON IMPULSOR DE FLUJO AXIAL, RADIAL Y MIXTO
Hemos considerado como bombas centrífugas al conjunto de las propiamente centrífugas o radiales, en las que la energía se cede al líquido esencialmente mediante la acción de la fuerza centrífuga, hasta las axiales, en las que la energía se cede al líquido por la impulsión ejercida por los álabes sobre el mismo.
En las bombas centrífugas radiales la corriente líquida se verifica en planos radiales, en las axiales en superficies cilíndricas alrededor del eje de rotación y en las diagonales se verifica radial y axialmente, denominándose también de flujo mixto.
El tipo de una bomba, según esta primera clasificación, que atiende al diseño hidráulico del rodete impulsor, viene indicado por su velocidad específica en el punto de máximo rendimiento de la curva característica.
El número específico de revoluciones nq no varía para un impulsor determinado, aunque lo haga su velocidad de giro n, ya que q y Hm se modifican también al mismo tiempo.
Cada impulsor tiene una velocidad específica determinada, si bien ésta depende también del sistema difusor. El valor de nq tampoco cambia al alterar las dimensiones absolutas de un impulsor; todos los impulsores de rendimiento aceptable que tienen una misma velocidad específica
son geométricamente semejantes, aunque pueden tener ligeras variaciones en el ángulo de salida, forma del álabe, etc.
La velocidad específica del impulsor es un índice de su geometría y proporciona una idea de sus dimensiones principales, Fig II.10. La relación entre los diámetros de entrada y salida d1 /d2 , es (dentro de ciertos límites) directamente proporcional a nq y era uno de los índices utilizados antes de que se impusiera el concepto de velocidad específica.
La forma de los álabes en los impulsores de flujo radial es, en general, curvada hacia atrás con respecto al sentido de giro, b2 < 90º, y con superficies de simple curvatura, siendo la generatriz paralela al eje de rotación; en los impulsores helicoidales, los álabes son de doble curvatura y en los axiales tienen, además, un determinado perfil aerodinámico.
Fig II.10.- Campos de aplicación de los tres tipos de bombas centrífugas
Rendimiento-velocidad específica.- En el extremo de las nq bajas, las pérdidas por rozamiento son grandes, de la forma:
a) Pérdidas de carga debidas al más largo recorrido interno
b) Pérdidas por rozamiento de las paredes del rodete impulsor de gran diámetro al girar en el líquido, (rozamiento del disco). Las pérdidas por fugas son también grandes.
Al crecer la velocidad específica nq el rendimiento mejora hasta un cierto valor de la misma, por encima del cual, pérdidas superiores de difusión y deficiencia en el guiado del líquido le hacen disminuir de nuevo, aunque de manera más suave.
Los rendimientos óptimos se calculan para una velocidad específica nq del orden de 50, Fig II.11, en la que la combinación de las pérdidas descritas, unas decrecientes y otras crecientes con nq , tiene un efecto mínimo. El que bombas de igual velocidad específica puedan tener rendimientos diferentes, menores para caudales más bajos, se debe a que las leyes de semejanza hidráulica no se cumplen exactamente con tener sólo en cuenta la semejanza geométrica existente.
En la actualidad, las curvas (rendimiento-velocidad específica) se van desplazando paulatinamente en sentido ascendente al ir consiguiendo la técnica bombas cada vez más perfeccionadas.
Fig II.11.- Relación entre el rendimiento de diversas bombas centrífugas y su velocidad específica
BOMBAS DE IMPULSOR ABIERTO, SEMIABIERTO Y CERRADO
Teniendo en cuenta su diseño mecánico o estructural, se pueden distinguir tres tipos de impulsores:
a) De álabes aislados (abiertos)
b) Con una pared o disco lateral de apoyo (semiabiertos)
c) Con ambas paredes laterales (cerrados).
Esta clasificación es independiente de la más general, que se refiere al tipo de diseño hidráulico, por lo que en esta nueva clasificación puede haber impulsores centrífugos y de flujo mixto, abiertos, semiabiertos o cerrados.
Cerrado De doble aspiración Semiabierto Abierto
Fig II.12.- Tipos de impulsores
Fig II.13.- Rodete de bomba diagonal abierta y rodete de bomba cerrado tipo Francis
Los impulsores axiales, por su misma estructura, sólo pueden ser semiabiertos o cerrados, ya que sus álabes se pueden considerar como apoyados lateralmente en el eje de rotación, que hace las veces de cubo del impulsor, como si fuese la pared posterior de los radiales y diagonales.
Impulsores abiertos.- En un impulsor abierto, los álabes desnudos van unidos únicamente al eje de giro y se mueven entre dos paredes laterales fijas pertenecientes a la carcasa de la bomba, con tolerancias laterales lo más estrechas posibles para evitar fugas.
Esta construcción es mecánicamente débil, por el largo voladizo en que trabajan los álabes, por lo que estos impulsores disponen siempre de una fracción de pared posterior para dar a los álabes la rigidez necesaria, Fig II.14.
En la práctica no se hace distinción entre impulsores abiertos y semiabiertos, designando a ambos como abiertos, en oposición a los cerrados. Los impulsores abiertos se utilizan en algunas bombas radiales pequeñas y para el bombeo de líquidos abrasivos.
Fig II.14.- Empuje axial en impulsor abierto con álabes posteriores
Impulsores semiabiertos.- Los impulsores con una sola pared lateral, que siempre es la posterior, se emplean con cierta frecuencia, destacando las bombas de flujo mixto y todas las axiales.
Al igual que en los abiertos, su buen rendimiento está basado en una tolerancia lateral muy estrecha, del orden de 0,3 mm, que evita fugas de la periferia al centro y en los canales del impulsor entre sí. Estas fugas son tanto mayores cuanto menos viscoso es el líquido por lo que con líquidos algo viscosos el caudal y la altura pueden aumentar, a pesar de las mayores pérdidas por rozamiento, lo que les hace más apropiados que los abiertos para trabajar con líquidos a altas temperaturas.
Cuando el juego lateral se hace grande por el desgaste, hay que cambiar el impulsor. El desgaste del impulsor es proporcional a la velocidad relativa del líquido y no es radialmente uniforme, sino algo mayor en la periferia.
Para el servicio con líquidos abrasivos algunas veces se disponen placas laterales de desgaste de fácil intercambio, construidas con materiales especiales como el acero inoxidable que tiene mayor dureza, que no resulta costoso, ya que el cuerpo de la bomba sigue siendo de fundición.
La escasa tolerancia lateral del impulsor hace que una posible desviación del eje pueda tener graves consecuencias, al igual que las dilataciones o contracciones anormales, que en esta situación tienen mucha mayor importancia que en los impulsores cerrados.
El empuje axial en los impulsores abiertos es mayor que en los cerrados, pues la parte anterior está sometida a una presión media menor; para paliar este defecto se les provee de álabes posteriores Fig II.15, que disminuyen en gran manera la presión media en la cara posterior.
También sirven para evitar que el líquido quede estancado cerca del eje y empaquetaduras, ya que si aquel fuese abrasivo podría resultar muy perjudicial.
El flujo a través de los agujeros de equilibrio en los impulsores abiertos provistos de álabes posteriores es, a menudo, de sentido contrario al normal en los cerrados, es decir, el líquido entra en ellos del lado de la aspiración.
Las ventajas del impulsor abierto sobre el cerrado son:
a) La menor tendencia a obstruirse que le hace adecuado para
líquidos sucios
b) El menor roce hidráulico del disco, al tener sólo una pared girando, de lo que se deduce un buen rendimiento
c) Una mayor accesibilidad de los álabes para el mecanizado, lo que permite conseguir mejores acabados
d) Una mayor facilidad de construcción, con modelos más sencillos, por lo que se puede utilizar una mayor variedad de materiales constructivos con un coste menor de fabricación.
Aunque al principio los impulsores se hacían abiertos, de doble aspiración, hoy en día han caído en desuso por dificultades de ajuste y sólo se fabrican los de aspiración simple.
Impulsores cerrados.- Los impulsores cerrados tienen los álabes colocados entre dos paredes laterales, anterior o de aspiración y posterior, Fig II.16. El estrecho margen de tolerancias.
Fig II.15.- Impulsor de una bomba de torbellino con álabes radiales a ambos lados del disco
El estrecho margen de tolerancias existente para evitar fugas de retroceso entre la impulsión y la aspiración suele ser axial y está constituida por unas superficies anulares muy próximas, situadas alrededor del orificio de aspiración (oído del impulsor) y formadas por los aros de cierre, uno estacionario montado en el cuerpo y el otro que gira montado en el impulsor.
La principal ventaja de esta solución es que los aros de cierre se pueden cambiar fácilmente cuando se desgastan, recuperando la tolerancia primitiva, evitando así fugas mayores.
Respecto al desgaste, se pueden hacer de materiales especiales para condiciones de funcionamiento y servicio particularmente duras.
Fig II.16.- Empuje axial en impulsor cerrado
A menudo, en vez de estos aros dobles se utiliza sólo un aro montado en el cuerpo, de forma que la superficie rozante móvil pertenece al propio impulsor; en estos casos, en el impulsor se deja material suficiente para poder rectificar su superficie desgastada, si procede, cambiando el aro del cuerpo por uno nuevo de diámetro ligeramente diferente, de forma que deje el juego conveniente con el impulsor.
Los impulsores de doble aspiración llevan aros de cierre en los dos oídos; sus ventajas son, ausencia de empuje axial, una menor NPSHr y una mayor capacidad de aspiración. Se pueden considerar como dos impulsores de aspiración simple, opuestos y en paralelo.
Los impulsores de aspiración simple, cuando están provistos en la parte posterior de cámara de equilibrado del empuje hidráulico axial en comunicación con la aspiración a través de los agujeros de equilibrio, sólo tienen aros a ambos lados, lo que implica una desventaja para el equilibrado que, hidráulicamente, es bastante eficaz.
Los impulsores cerrados pueden resistir mucho mejor cualquier flexión del eje, o contracciones y dilataciones mayores de las previstas, por lo que son más adecuados para servicios de altas temperaturas. Tienen la desventaja de que sus canales son normalmente inaccesibles para cualquier tipo de mecanizado, lo que exige métodos constructivos especiales, más difíciles, con modelos más complicados que en los abiertos. Hidráulicamente,
el rozamiento de disco al tener el impulsor dos paredes, es doble que en los abiertos, pero las pérdidas por fugas son menores.
La posibilidad de obstrucción con líquidos sucios es mayor y para ello se diseñan impulsores especiales con oído de gran área, canales lo más amplios posibles, pequeño número de álabes, 2 ó 3, y éstos con los bordes de entrada redondeados.
BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES
Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro. “El movimiento del desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen de una cámara. Por consiguiente, en una máquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energía no tiene necesariamente movimiento alternativo (émbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio (rotor).
Sin embargo, en las máquinas de desplazamiento positivo, tanto reciprocantes como rotatorias, siempre hay una cámara que aumenta de volumen (succión) y disminuye volumen (impulsión), por esto a éstas máquinas también se les denomina Volumétricas.
Con el nombre general de Bombas Positivas se conoce a las Bombas Reciprocantes y a las Rotatorias, de las cuales a continuación expondremos sus características principales.
VENTAJA DE LAS BOMBAS POSITIVAS.
Las bombas positivas tienen la ventaja de que para poder trabajar no necesitan "cebarse”, es decir, no es necesario llenar previamente el tubo de succión y el cuerpo de la bomba para que ésta pueda iniciar su funcionamiento, tal como acontece en las bombas centrífugas. En las bombas positivas, a medida que la bomba por sí misma va llenándose de líquido, éste va desalojando el aire contenida en la tubería de succión, iniciándose el escurrimiento a través del sistema cuando ha acabado de ser desalojado el aire.
Para completar lo antes dicho relativo a las bombas positivas o de presión mecánica ya sea reciprocante o rotatoria y por lo que respecta a la altura de succión más conveniente en ellas, al final se da el diagrama 8 en el cual puede encontrarse la altura práctica de succión a que conviene instalar una bomba de éstas, con el fin de obtener de ellas su mejor funcionamiento.
Queda entendido que la altura práctica de succión aquí indicada, es igual a la distancia vertical a la que puede ser elevada el agua en la succión, menos las pérdidas de carga por fricción y otras si las hay; en el concepto de que la temperatura del agua por manejar, considerada al construir la gráfica contenida en el diagrama 8, fue de 25ºC.
En el diagrama 8 también se muestra la presión barométrica correspondiente a cada altitud; expresada tanto en mm de mercurio como en metros de columna de agua.
BOMBAS RECIPROCANTES
El funcionamiento de una Bomba Reciprocante depende del llenado y vaciado sucesivo de receptáculos de volumen fijo, para lo cual cierta cantidad de agua es obligada a entrar al
cuerpo de la bomba en donde queda encerrada momentáneamente, para después ser forzada a salir por la tubería de descarga, (ver figura 103). De lo anterior se deduce, en términos generales, que el gasto de una Bomba Reciprocante es directamente proporcional a su velocidad de rotación y casi independiente de la presión de bombeo.
Como el proceso de llenado y vaciado sucesivo de receptáculos de volumen fijo requiere fricción por resbalamiento entre las paredes estacionarias del receptáculo y las partes móviles, estas bombas no son apropiadas para manejar líquidos que contengan arenas o materias en suspensión. Además, la variación cíclica del gasto de descarga puede obligar al empleo de Cámara de aire y de grandes tuberías.
Estas bombas son relativamente de baja velocidad de rotación, de tal manera que cuando tienen que ser movidas por motores eléctricos deben ser intercaladas trasmisiones de engranes o poleas para reducir la velocidad entre el motor y la bomba.
Clasificación:
Bombas de émbolo recíprocante.
Bombas de embolo reciprocante de descarga variable.
Bombas reciprocantes de diafragma.
De acción directa
De potencia
BOMBA DE DIAFRAGMA
Ocasionalmente, las bombas reciprocantes están provistas de un diafragma flexible recíprocamente en vez de un émbolo o pistón reciprocante, con lo cual se elimina la fricción y las fugas en el punto donde el émbolo atraviesa la caja de empaque. Un ejemplo de esta bomba queda ilustrado en la figura en la cual el movimiento del diafragma es obtenido mediante una cama excéntrica y una palanca; las válvulas de succión y de descarga trabajan en forma ordinaria. Tales bombas son muy comunes en la actualidad para levantar combustible de los tanques posteriores de los automóviles a los carburadores de los mismos.
De piston
BOMBA DE EMBOLO
Los elementos de una Bomba Reciprocante, comúnmente llamada de émbolo o de presión, están mostrados esquemáticamente en la figura 103. En ella puede verse que, como la Manivela o Cigüeñal gira con una
Fig. 103.
velocidad uniforme, accionada por el motor, el émbolo o pistón ¿e mueve hacia adelante y hacia atrás en el cuerpo del cilindro; en el golpe hacia afuera un vacío parcial detrás del émbolo perrmite a la presión atmosférica que obra sobre la superficie ¿el agua en el pozo hacer subir el agua dentro del tubo de ¿acción, la cual, pasando por la válvula de succión llena el cilindro; en el golpe hacia adentro, la válvula de succión se cierre y el agua es presionada a salir hacia el tubo de descarga.
Eficiencia Volumétrica de una bomba de émbolo:
Gasto ideal o teórico:
Gasto efectivo:
Presión dinámica o de inercia que tiene lugar en las tuberías de descarga y de succión de una bomba de émbolo:
o
BOMBA RECIPROCANTE DE EMBOLO DE DESCARGA VARIABLE.
—En sistemas de transmisión de circuito hidráulico cerrado, es algunas veces necesaria una forma de bomba cuyo gasto de descarga pueda ser variado sin cambiar la velocidad de rotación. Tal bomba está indicada en la figura, tiene un cierto número de cuerpos cilíndricos paralelos A, hechos formando un bloque B, que gira mediante engranes alrededor de un eje central.
Los pistones o émbolos están articulados a un anillo D que es mantenido en contacto con un platillo E, el cual puede inclinarse fuera de la perpendicular; de este modo cuando el anillo D gira en conjunto con el bloque de cilindros, también se balancea e imparte el movimiento reciprocante necesario a los pistones o émbolos.
En estas bombas no son necesarias las válvulas que tienen las bombas de émbolo antes descritas; en su lugar tienen dos entradas o ranuras semicirculares que obturan las extremidades de los cilindros, una de las entradas está conectada a la tubería de succión y la otra a la de descarga. Así todos los cilindros del bloque en el lado en que suben los émbolos, que es cuando se mueven éstos hacia afuera, son puestos en comunicación directa con la tubería de succión, mientras que el líquido descargado de los cilindros en los cuales bajan los émbolos, tienen salida libre al tubo de descarga.
A fin de variar el gasto de descarga de la bomba, es necesario alterar la carrera de los émbolos, lo cual puede hacerse cambiando el ángulo de inclinación del plato E. Para este objeto el plato está montado sobre ejes, de tal modo que él puede mecerse alrededor de un eje horizontal, transversal al eje principal de la bomba. Mientras más normal se hace el plato E, menor será la descarga, hasta que ésta cesa por completo cuando el plato E, es paralelo a F. Si se sigue variando la inclinación, el escurrimiento vuelve a tener lugar; pero ahora en sentido contrario, saliendo el líquido por el tubo en que antes se hacía la succión.
Debido al hecho de que estas bombas son empleadas exclusivamente para manejar aceite y de que todas las partes móviles están ahogadas en aceite, a pesar del número de superficies de fricción que tienen, alcanzan una alta eficiencia, de un ochenta por ciento o más. La presión media usual de trabajo es de unos 35 kg/cm2.
Las bombas centrífugas horizontales y verticales¿Qué son las bombas centrífugas horizontales y verticales? ¿Para que sirven las bombas centrífugas horizontales y verticales?
Tema: Las bombas centrífugas horizontales y verticalesFecha:15-Feb-2008 Fuente:QuimiNet Sectores relacionados:Maquinaria y Equipo, Maquinaria y equipo industrial
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Bomba centrífuga
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El eje de rotación puede ser horizontal o vertical, (rara vez inclinado). De esta disposición se derivan diferentes diseños en la construcción de la bomba.
Bombas centrífugas horizontales
El eje de la bomba y del motor están a la misma altura. La bomba no debe trabajar en seco ya que necesita el líquido bombeado como lubricante entre anillos rozantes y rodete y entre empaquetadura y eje.
Antes de su puesta en marcha deben quedar cebadas por no ser auto-transpirantes. Este proceso puede ser bastante complejo si la bomba no trabaja en carga y colocada por encima del nivel del líquido. Este caso se presenta muy frecuente con bombas centrífugas horizontales, se debe colocar una válvula en la parte de la aspiración de la bomba T algún sistema de cebado.
Ventajas de las bombas centrífugas horizontales
En la gran variedad de bombas centrífugas horizontales encontramos las siguientes ventajas.
- Son de construcción más barata que las verticales.
- Su mantenimiento y conservación es mucho más sencillo y económico.
- El desmontaje de la bomba se puede hacer sin necesidad de mover el motor.
- No hay que tocar las conexiones de aspiración e impulsión.
- Fácil de instalar.
Bombas centrífugas verticales
Este tipo de bomba tiene un eje vertical y el motor generalmente está encima de la bomba. Esto permite que la bomba trabaje siempre rodeada por el líquido a bombear.
Estas bombas no deben quedar cebadas antes de la puesta en marcha.
Bombas centrífugas verticales no sumergidas
En las bombas verticales no sumergidas, el motor generalmente está directamente encima de la bomba. También puede estar muy por encima de la bomba para protegerlo de una posible inundación o para hacerlo más accesible.
El eje de la bomba puede ser rígido o flexible por medio de juntas universales. Esto soluciona el problema del alineamiento.
Se puede usar las mismas bombas horizontales, solamente hay que modificar los cojinetes.
La ventaja de las bombas verticales es que necesitan muy poco espacio horizontal, son ideales para trabajar en barcos, pozos, etc. Se debe prever suficiente espacio vertical para su montaje y desmontaje.
Para bombas de gran capacidad, la construcción vertical generalmente es menos cara que la horizontal.
Las bombas centrífugas verticales no sumergidas tienen su campo en:
- Aplicaciones marinas.
- Aguas sucias.
- Drenajes.
- Irrigación.
- Circulación de condensadores, etc.
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