EQUIPOS DE BOMBEO 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. Una práctica común es definir la capacidad de una bomba con el número a dimensional llamado velocidad específica, 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.
LAS BOMBAS CENTRÍFUGA 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 acoplamiento son son muy sencillos. La impulsión impulsión eléctrica del motor que la mueve mueve es bastante sencilla. Para una operación definida, el gasto es constante y no se requiere requiere dispositivo regulador.
Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias.
Aparte de las ventajas ventajas ya enumeradas, enumeradas, se se unen unen las siguientes ventajas económicas: El precio de una bomba centrífuga centrífuga es aproximadamente ¼ del precio de de la bomba de émbolo equivalente.. El peso es muy pequeño y por lo tanto las cimentaciones cimentaciones también lo son. El mantenimiento mantenimiento de una bomba bomba centrífuga sólo se reduce a renovar el 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 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.
BOMBA 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. BOMBAS-TURBINA: Este tipo de bomba se caracteriza por poseer, fijas a la carcasa, paletas direccionad oras 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. BOMBA VERTICALES Y 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.
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.
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.
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)
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
BOMBAS RECIPROCANTES El funcionamiento de una Bomba 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 es directamente proporcional a su velocidad de rotación y casi independiente de la presión de bombeo.
BOMBA DE DIAFRAGMA Están provistas de un diafragma flexible recíprocamente en vez de un émbolo o pistón con lo cual se elimina la fricción y las fugas en el punto donde el émbolo atraviesa la caja de empaque
BOMBAS ROTATORIAS Estas bombas, como ya antes se dijo» no tienen válvulas el movimiento del líquido es efectuado por la acción combinada de dos elementos giratorios semejantes a las ruedas dentadas. En la bomba el elemento giratorio que es acoplado directamente a la flecha motora, es un piñón de cuatro dientes que engrana con una corona dentada de seis dientes.
LOBULARES Éstas se asemejan a las bombas del tipo de engranes en su forma de acción, tienen dos o más rotores cortados con tres, cuatro, o más lóbulos en cada roto
JUSTIFICACION E IMPORTANCIA: Un plan de mantenimiento bien elaborado a la hora de practicarse ayuda a Conservar el equipo en condiciones de cumplir con la función para la cual fueron proyectados con la capacidad y la calidad especificadas, pudiendo ser utilizados en condiciones de seguridad y economía de acuerdo a un nivel de ocupación y a un programa de uso definidos por los requerimientos de Producción. Realizar mantenimiento a motores es un arma importante en seguridad laboral, ya que un gran porcentaje de accidentes son causados por desperfectos en los equipos que pueden ser prevenidos.
IDENTICACION La auditoría o diagnóstico energético constituye una etapa básica, de máxima importancia dentro de todas las actividades incluidas en la organización, seguimiento y evaluación de un programa de ahorro y uso eficiente de la energía, el que a su vez constituye la pieza fundamental en un sistema de gestión energética . En una de las etapas del diagnóstico energético se analizan las condiciones de operación en áreas, equipos y sistemas para determinar su eficiencia energética; haciendo énfasis en la identificación de fuentes para el posible mejoramiento en el uso de la energía. Dentro de los sistemas auxiliares de un proceso tecnológico, se dice que los motores eléctricos que activan equipos, tales como bombas, compresores, ventiladores, sopladores, consumen aproximadamente el 40 % de la energía eléctrica de dichas instalaciones industriales. Es por esta razón que el conocimiento, el control, y el mejoramiento de la eficiencia energética en este tipo de equipamiento son pasos claves para reducir el consumo de energía y las emisiones de gases efecto invernadero
EVALUACIÓN Y DIAGNOSTICO DE FALLAS GENERADAS POR ACCION MECANICA DE LOS EQUIPOS DE BOMBEO: Las fallas mecánicas son responsables de un gran porcentaje del número total de todas las fallas en un equipo de bombeo, las fallas mecánicas incluyen todos los tipos de fallas, efectos las fallas por corrosión y los defectos de fábrica. Entre las fallas mecánicas tenemos.
Obstrucción:
La palabra obstrucción es la que se utiliza para designar a aquellos conductos o espacios que se vean tapados y en los cuales el tránsito de diferentes tipos de elementos no sea posible justamente por ese taponamiento. La obstrucción puede darse en espacios muy variados y diversos entre sí, La palabra obstrucción señala siempre algo que ha sido taponado o obstruido y que impide el paso de los elementos que normalmente transitan por ese espacio. Normalmente, independientemente de cuál sea el caso, la obstrucción supone siempre un malestar o una anomalía que puede generar muchas molestias en cualquier tipo de situación. En el caso de que hablemos de obstrucciones de tránsito, siempre las mismas generan varios conflictos para la circulación de los diferentes vehículos y también de los peatones. Cuando hablamos de obstrucción de alguna de las vías del organismo como pueden ser las arterias, los intestinos, las vías respiratorias, siempre estamos en presencia de complicaciones de salud que, dependiendo de cada caso, pueden ser menores o pueden llegar a ser muy graves.
Abrasión: Se denomina abrasión (del lat. abradĕre, "raer") a la acción mecánica de rozamiento y desgaste que provoca la erosión de un material o tejido. En geología, la abrasión marina es el desgaste causado a una roca por la acción mecánica del agua cargada por partículas procedentes de los derrubios. Es importante, sobre todo, en la formación de costas abruptas. Batidas por el mar, éstas retroceden y las piedras desprendidas del acantilado, arrastradas con movimientos de vaivén por las olas, tallan al pie del mismo una plataforma de abrasión que desciende con ligera pendiente hacia el mar. La abrasión glaciar es la erosión del lecho de un glaciar por los materiales sólidos incluso en el hielo y arrastrados por el mismo; cuando se trata de granos finos, llamados harina glaciar, la roca del cauce adquiere con el tiempo un pulimento glaciar.
Desgaste: El desgaste es la pérdida de masa de la superficie de un material sólido por la interacción mecánica con otro cuerpo en contacto. Es específicamente la eliminación de material de una superficie como resultado de una acción mecánica. La necesidad de una acción mecánica, en forma de contacto debido a un movimiento relativo, es una distinción importante entre desgaste mecánico y cualquier otro proceso con similares resultados.
En las bombas pequeñas, se corrige mejor el desgaste del impulsor reponiendo éste, porque el tamaño de la bomba no permite que se reconstruya. Cuando la reconstrucción por soldadura con latón, estaño o autógena y similares, es posible, el costo es alto, y, por lo tanto, la reposición es, por lo general, la mejor solución.
FASES O ETAPAS Bajo parámetros normales de funcionamiento, los cambios en las propiedades durante el uso normalmente ocurren en tres diferentes etapas, que son:
Etapa Primaria o temprana, donde la velocidad de cambio puede ser alta. Fase secundaria o de mediana-edad donde la velocidad de desgaste se mantiene relativamente constante. La mayoría de la vidas útiles de componentes se miden en esta fase. Fase Terciaria o de edad-avanzada, donde un alto grado de envejecimiento deriva en un rápido fallo.
VIBRACIONES: Se denomina vibración a la propagación de ondas elásticas produciendo deformaciones y tensiones sobre un medio continuo (o posición de equilibrio). En su forma más sencilla, una vibración se puede considerar como un movimiento repetitivo alrededor de una posición de equilibrio. La posición de "equilibrio" es a la que llegará cuando la fuerza que actúa sobre él sea cero. Este tipo de movimiento no involucra necesariamente deformaciones internas del cuerpo entero, a diferencia de una vibración.
FUGAS O ROTURAS: Una rotura limpia indica una fractura “instantánea” causada por una sobrecarga repentina o fuera de balance. Una fractura ocurre usualmente en la parte delantera de la flecha del balero. Esta fractura en particular puede ser notada por un corte limpio, en vez de decoloración azul, la cual puede aparecer en el mismo tipo de falla.
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Los procesos de desgaste más comunes son: desgaste abrasivo, desgaste adhesivo, desgaste por erosión, desgaste por cavitación, desgaste corrosivo y desgaste por fatiga.
LUBRICACION DE BOMBAS HIDRAULICAS Una fuente de fallas en las bombas hidráulicas es la mala lubricación. Muchos componentes en el pistón están en contacto deslizante. Este desgaste por deslizamiento afecta el rendimiento del plato y del eje del pistón. Desgaste en esta superficie puede facilitar las fugas, que aumentarán con fluidos menos viscosos. Este desgaste también impacta en gran medida el rendimiento de la bomba en general.
OXIDACION DEL FLIUDO •
Los fluidos forman ácidos debido a la oxidación. Esto es acelerado por la operación extendida a altas temperaturas.
SOBRE-PRESURIZACION •
Una bomba hidráulica no debe ser sometida a presiones de operación más altas que esas para las que ha sido diseñada.
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La sobre-presurización también se puede causar por fallas de componentes
DESGASTE ADHESIVO •
Ocurre cuando las asperezas de la superficie se someten a contacto deslizante bajo una carga. Si suficiente calor es generado, se darán microsoldaduras en la superficie
DESGASTE POR EROSIÓN •
Partículas de líquido o impregnación de gotas de líquido en la superficie causan el desgaste por erosión.
DESGASTE POR CAVITACIÓN •
La cavitación se da cuando hay un número excesivo de burbujas de gas. Luego de repetidas implosiones, el material se daña por fatiga, resultando en daños en forma de agujeros.
DESGASTE CORROSIVO •
Este tipo de daño se relaciona con ataques electroquímicos al metal. Algunas causas comunes de corrosión son la condensación del agua en la humedad del ambiente, vapores corrosivos en la atmósfera, procesamiento de químicos corrosivos como lo son los refrigerantes y limpiadores, presencia de ácidos de descomposición o exposición a metales activos, etc.
DESGASTE POR FATIGA •
La fatiga es favorecida por áreas de contacto pequeñas, cargas altas y flexión repetida bajo ciclos o deslizamientos recíprocos. Si el esfuerzo aplicado es mayor al esfuerzo de fluencia del material, el proceso es acompañado de calor por fricción y flujo plástico del material. Cambios estructurales también se observan en el material.
GOLPE DE ARIETE •
La fatiga es favorecida por áreas de contacto pequeñas, cargas altas y flexión repetida bajo ciclos o deslizamientos recíprocos. Si el esfuerzo aplicado es mayor al esfuerzo de fluencia del material, el proceso es acompañado de calor por fricción y flujo plástico del material. Cambios estructurales también se observan en el material.
El golpe de ariete es una gran fuerza destructiva que puede presentarse en cualquier sistema de bombeo, cuando en este el caudal (gasto) cambia repentinamente de un momento a otro cualquiera que sea la causa. Es pues, esencial y necesario que el ingeniero sea capaz de predecirlo (golpe de ariete), a la vez que estima la presión máxima que este puede llegar a producir y si es posible, instalar equipo capaz de reducir esta presión, hasta que quede dentro de los limites de seguridad. El establecimiento de la teoría básica se inicio con las contribuciones de Joukousky y Allievi hace alrededor de 85 años. A estas le siguieron muchas otras contribuciones como él calculo numérico gráfico y las computadoras. Aun cuando la teoría y el mecanismo de calculo del fenómeno del golpe de ariete en líneas de descarga de bombas centrifugas ha avanzado mucho últimamente, hay muchos aspectos que pueden ser confusos para muchos. Así pues el propósito de este articulo es tratar de aclararlos. Consideraciones básicas: Aquí se expondrán algunas de las suposiciones y consideraciones que debemos tener en cuenta para desarrollar el tema. •
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El fluido dentro de la tubería que lo conduce, se comporta como un cuerpo elástico, de densidad homogénea y se encuentra siempre en estado liquido. El material de la tubería es homogéneo, isotópico y elástico. Las velocidades y presiones que se generan dentro de la tubería, la cual siempre se encuentra llena completamente de fluido, se distribuyen uniformemente sobre cualquier sección transversal de la tubería que se considere. La presión que produce la velocidad del fluido es despreciable cuando se le compara con los cambios de presión que provoca el golpe de ariete. La distancia entre la entrada y salida de la bomba es tan corta que la onda de presión que provoca el golpe de ariete se propaga entre estos dos puntos, de manera instantánea. Se considera que no hay cambio apreciable en los niveles de liquido de los tanques de almacenamiento, tanto de alimentación como de descarga del sistema, que sea de consideración durante el fenómeno del golpe de ariete.
ALGUNOS METODOS PARA CONTRARRESTAR EL GOLPE DE ARIETE Sistemas de bombeo de baja y alta presión: el golpe de ariete tiene mayor significación en sistemas de baja presión, que en los de alta presión. Las velocidades de desplazamiento en condiciones estables normales tanto en los sistemas de alta como en los de baja presión son aproximadamente iguales. Sin embargo, los cambios de presión son proporcionales a la velocidad con que se cambia la velocidad de la masa de agua contenida dentro de la tubería. Por lo tanto, dado un cambio de velocidad especifico dentro de la unidad del tiempo, el cambio de presión que resulta en los sistemas de alta y baja presión es del mismo orden de magnitud. Por lo tanto, una elevación en la presión por una cantidad dada, representara un aumento en mayor proporción dentro del sistema de baja presión, que lo que este mismo aumento de presión representara dentro de un sistema de alta presión.
MANTENIMIENTO EN EQUIPOS DE BOMBEO El mantenimiento de los sistemas de abastecimiento de agua consistirá en el conjunto de actividades que es necesario desarrollar para corregir oportunamente las fallas que lleguen a presentarse en sus estructuras y conseguir que éstas se encuentren continuamente en condiciones de poderse operar adecuadamente. Las actividades de mantenimiento pueden clasificarse en: correctivas y preventivas.
MANTENIMIENTO CORRECTIVO Constituido por las actividades destinadas a reparar oportunamente cualquier falla que se presenten en las estructuras o equipos. Para desarrollarlas se requiere:
Reporte sobre la falla. Revisión y diagnostico de la falla. Labores de reparación. Reporte final para efectos de control y estadística.
Los reportes de fallas son realizados generalmente por personal de operación; sin embargo, producto de una revisión o a través del público también pueden ser detectadas.La atención de las fallas debe priorizarse de acuerdo a los siguientes aspectos:
El tipo de estructura o equipo en cuestión. La magnitud de la falla. Como afecta la falla al abastecimiento de agua a la población.
MANTENIMIENTO PREVENTIVO A diferencia del correctivo, el mantenimiento preventivo se inicia con un programa, sigue con una revisión y termina con un informe que puede terminar con un informe que puede originar una actividad de reparación. Para su formulación y es indispensable: (a) una lista de equipos; (b) establecer procedimientos; (c) hacer la programación; (d) organizar y llevar un registro de datos y (e) producir la información. Para programar la frecuencia entre revisiones existen tres criterios diferentes: Uno que considera que un equipo no debe trabajar períodos muy largos sin someterse a una revisión, este fija por tanto el tiempo máximo (número de horas, días, meses o años, según el caso) entre revisiones; el otro establece que el desgaste es función del trabajo realizado y así def ine los períodos, por el número de horas trabajadas o por el de unidades que han intervenido (m3de agua, Km de recorrido, etc.); el tercero adopta los dos criterios y fija, como período, lo primero que se presente, por ejemplo, revisar un motor cada dos meses o cada 4,000 Km. Las herramientas esenciales para la operación y mantenimiento de un sistema compuesto por un reservorio elevado y una estación de bombeo son las siguientes:
HERRAMIENTAS Y MATERIALES
Rastrillo, machete, palas, pico, bocha, badilejo y escobas. Rasquetas de fierro, escobillas y espátulas Pintura anticorrosiva, cemento, arena y kerosene. Alicates y desarmadores y tarrajas, arco de sierra, nivel y linternas Llaves stillson, de boca, francesa, inglesa y de cadena.
INSTRUMENTOS Voltímetros, amperímetros, termómetros, sopletes a base de kerosene o gasolina, etc.
Operación y mantenimiento de reservorios elevados: Descripción: Son unidades de almacenamiento de agua potable para garantizar la alimentación a la red de distribución y mantener una presión adecuada de servicio.
Componentes del reservorio: Para la operación de los reservorios elevados se debe conocer la función de los diferentes componentes.
a) Cuba de almacenamiento Estructura elevada de forma cilíndrica donde se almacena antes de ser distribuida a la población. Son sostenidas por columnas con arriostramiento.
b) Tubería de entrada Provista de válvula para el aislamiento del reservorio en caso de mantenimiento.
c) Tubería de paso directo - bypass Provista de válvula, la cual trabajará cerrada en condiciones normales. Permite la distribución con el reservorio aislado del sistema.
d) Tubería de salida Provista de válvula para el mantenimiento de la línea de aducción. La salida es por el fondo del reservorio con un desnivel de 10 cm. Esta provista de protección con rejilla.
e) Tubería de rebose Empalma en forma directa sin válvulas a la tubería de limpieza. Evacua eventuales pérdidas de agua en el reservorio por un nivel elevado.
f) Tubería de limpieza Provista de válvula, va a la caja de limpieza y rebose. Conexión al fondo del reservorio de la misma forma que la tubería de salida. Se emplea cuando se realiza el mantenimiento del reservorio o ante la ocurrencia de cualquier emergencia que obligue al vaciado del agua del reservorio.
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO Diario
Revisar si la válvula en el By-Pass se encuentra completamente cerrada. Controlar el nivel de agua en el reservorio. Comunicar al operador de la estación de bombeo los niveles de agua en el reservorio. Solicitar la reducción del caudal de bombeo, si el nivel de agua está próximo al rebose. Controlar el cloro residual del agua que sale del reservorio (la muestra será tomada desde una válvula de globo). Verificar el almacenamiento de cloro.
Quincenal
Inspeccionar el estado de la cámara de válvulas: puertas, accesos, ventanas, daños, acceso ilegal, etc. Inspeccionar el estado de las ventilación del reservorio: daños en la malla, tapado por insectos u otros. Revisar si el medidor de flujo trabaja apropiadamente (rotación del contómetro). Inspeccionar el cerco perimétrico: daños, acceso ilegal, etc. Maniobrar las válvulas de compuerta ubicadas en la entrada y salida del reservorio para mantenerlas operativas. Comprobar el estado y ajuste de las empaquetaduras de las válvulas Lubricar la rosca exterior de los vástagos de las válvulas. Limpiar las válvulas y tuberías con trapo y kerosene.
Mensual
Inspeccionar la condición del concreto del reservorio (externamente): rotura, visibilidad del refuerzo, daños. Reportar los daños encontrados.
Verificar el cierre total de la válvula ubicada en la tubería de limpia, dar movilidad a la válvula. Accesorios: Revisar presencia de alguna pérdida de agua en todas bridas/uniones. Limpiar la maleza en el contorno de la estructura. Verificar el estado de los manubrios de la válvula y ajustar si es necesario.
Semestral
Limpiar y desinfectar el reservorio o cisterna. Revisar si el filtro en el reservorio esta obstruido con arena o otros elementos. En caso el filtro estuviere obstruido, remover la arena con aire comprimido. Pintar las escaleras y su canastilla de protección.
Anual
Verificar la estructura de la unidad en forma integral y reparación de daños existentes. Reparación interior de tanques o cisternas (simultáneamente con limpieza). Pintar con pintura anticorrosivo los elementos metálicos interiores.
