UNIDAD
Bombas Centrífugas
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Indice Unidad II: “Bombas Centrífugas” 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.18 1.19
1.20 1.21
1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29
CLASIFICAC CLASIFICACIÓN IÓN DE MÁQUINAS MÁQUINAS SEGÚN SEGÚN EL EL FLUJO FLUJO DE ENERGÍA ENERGÍA ............. ................... ............. ............. ........1 ..1 BOMBAS CENTRÍFUG CENTRÍFUGAS AS ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ .........3 ...3 PARTES PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUG CENTRÍFUGAA ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ .......4 .4 FUNCIONAMI FUNCIONAMIENTO ENTO DE UNA BOMBA CENTRÍFU CENTRÍFUGA GA ............. ................... ............. ............. ............ ............. ............. ........5 ..5 CURVA CARACTERÍS CARACTERÍSTICA TICA IDEAL CARGA-CAUDA CARGA-CAUDALL DE UNA BOMBA CENTRÍFUG CENTRÍFUGAA ........6 ........6 PÉRDIDAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ENERGÍA ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. .........7 ..7 OTRAS CURVAS CURVAS CARACTE CARACTERÍSTI RÍSTICAS CAS...... ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ...........8 .....8 ALGO MÁS SOBRE LAS PÉRDIDAS PÉRDIDAS QUE TRANSFORMAN LA CURVA CURVA IDEAL EN REAL ................................................................................................................... ...................................................................................................................10 10 VELOCIDAD VELOCIDAD ESPECÍFICA ESPECÍFICA (NS) ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ..........11 ....11 COEFICIENT COEFICIENTES ES DE FUNCIONAMI FUNCIONAMIENTO........... ENTO................. ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ .............13 .......13 LEYES DE AFINIDAD AFINIDAD ............. ................... ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ...........14 .....14 APLICACIÓN.......... APLICACIÓN................. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ........ ..14 14 APLICACIÓN.......... APLICACIÓN................. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ........ ..15 15 PRES PRESIÓ IÓN N DE VAP VAPOR OR (P (P V)........................................................................................17 CAVITACIÓN CAVITACIÓN ............ ................... ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ...........18 .....18 CARGA NETA NETA POSITIVA POSITIVA DE DE SUCCIÓN SUCCIÓN DISPONIB DISPONIBLE LE (NPSH (NPSHD).....................................19 CARGA NETA POSITI POSITIVA VA DE SUCCIÓN SUCCIÓN REQUERIDA REQUERIDA (NPSH (NPSHR )......................................19 )......................................19 1.17.1 TANQUE DE SUCCIÓN POR DEBAJO DEL OJO DEL IMPULSADOR DE LA BOMBA ............................................................................................ 19 APLI AP LICA CACI CIÓN ÓN DE DE NPSH NPSHD ..........................................................................................21 CARGA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN... SUCCIÓN......... ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ..........21 ....21 1.19.1 1.19.1 INADECUADA INADECUADASS CONDICIONE CONDICIONESS DE SUCCIÓN SUCCIÓN ............. ................... ............. ............. ............. ............. ..........23 ....23 1.19.2 1.19.2 RECOMENDACI RECOMENDACIONES ONES PARA INCREMENT INCREMENTAR AR EL NPSHD ....................................23 1.19.3 1.19.3 RECOMENDAC RECOMENDACIONES IONES PARA PARA DISMINUIR DISMINUIR EL NPSHR .........................................23 1.19.4 COEFICIENTE DE CAVITACIÓN O THOMA............................................ THOMA..................................................... .........24 24 TÍPICOS TÍPICOS TIPOS DE INSTALACIÓ INSTALACIÓN N ............ .................. ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ .............27 .......27 CURVA DEL SISTEMA SISTEMA....... ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ..........28 ...28 1.21.1 1.21.1 ALTURA ALTURA ESTÁTICA ESTÁTICA DE SUCCIÓN SUCCIÓN (S) ............ .................. ............. ............. ............ ............. ............. ............ ..........28 ....28 1.21.2 ALTURA ESTÁTICA DE DESCARGA (D).......................................................... 28 1.21.3 1.21.3 ALTURA ALTURA ESTÁTICA ESTÁTICA TOTAL (H)R ....................................................................28 1.21.4 1.21.4 ALTURA ALTURA DE DE SUCCIÓN SUCCIÓN (HS)...........................................................................28 1.21.5 1.21.5 ALTURA ALTURA DE DE SUCCIÓN SUCCIÓN (HS)...........................................................................28 1.21.6 1.21.6 ALTURA ALTURA DE DESCARGA DESCARGA (HD) ........................................................................ ........................................................................28 28 1.21.7 ALTURA DINÁMICA TOTAL (ADT)................................................................. 28 SISTEMA SISTEMA ............ .................. ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ..........29 ....29 CURVA DEL SISTEMA SISTEMA....... ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ..........29 ...29 APLICACIÓN APLICACIÓN DE CURVA DEL SISTEMA ............ ................... ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ..........31 ....31 SOLUCIÓN SOLUCIÓN ............ ................... ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ........ 32 PUNTO DE OPERACIÓN..... OPERACIÓN............ ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ......... 33 RANGO DE SELECCIÓN SELECCIÓN ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ .............34 .......34 RANGO DE DE SELECCIÓN SELECCIÓN SEGÚN SEGÚN EL EL PUNTO PUNTO DE OPERACIÓ OPERACIÓN N DE UNA UNA BOMBA .............34 .............34 APLICACIÓN APLICACIÓN DE PUNTO DE OPERACIÓN OPERACIÓN....... ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ .............35 .......35
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Indice Unidad II: “Bombas Centrífugas” 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.18 1.19
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CLASIFICAC CLASIFICACIÓN IÓN DE MÁQUINAS MÁQUINAS SEGÚN SEGÚN EL EL FLUJO FLUJO DE ENERGÍA ENERGÍA ............. ................... ............. ............. ........1 ..1 BOMBAS CENTRÍFUG CENTRÍFUGAS AS ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ .........3 ...3 PARTES PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUG CENTRÍFUGAA ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ .......4 .4 FUNCIONAMI FUNCIONAMIENTO ENTO DE UNA BOMBA CENTRÍFU CENTRÍFUGA GA ............. ................... ............. ............. ............ ............. ............. ........5 ..5 CURVA CARACTERÍS CARACTERÍSTICA TICA IDEAL CARGA-CAUDA CARGA-CAUDALL DE UNA BOMBA CENTRÍFUG CENTRÍFUGAA ........6 ........6 PÉRDIDAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA ENERGÍA ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. .........7 ..7 OTRAS CURVAS CURVAS CARACTE CARACTERÍSTI RÍSTICAS CAS...... ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ...........8 .....8 ALGO MÁS SOBRE LAS PÉRDIDAS PÉRDIDAS QUE TRANSFORMAN LA CURVA CURVA IDEAL EN REAL ................................................................................................................... ...................................................................................................................10 10 VELOCIDAD VELOCIDAD ESPECÍFICA ESPECÍFICA (NS) ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ..........11 ....11 COEFICIENT COEFICIENTES ES DE FUNCIONAMI FUNCIONAMIENTO........... ENTO................. ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ .............13 .......13 LEYES DE AFINIDAD AFINIDAD ............. ................... ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ...........14 .....14 APLICACIÓN.......... APLICACIÓN................. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ........ ..14 14 APLICACIÓN.......... APLICACIÓN................. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ........ ..15 15 PRES PRESIÓ IÓN N DE VAP VAPOR OR (P (P V)........................................................................................17 CAVITACIÓN CAVITACIÓN ............ ................... ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ...........18 .....18 CARGA NETA NETA POSITIVA POSITIVA DE DE SUCCIÓN SUCCIÓN DISPONIB DISPONIBLE LE (NPSH (NPSHD).....................................19 CARGA NETA POSITI POSITIVA VA DE SUCCIÓN SUCCIÓN REQUERIDA REQUERIDA (NPSH (NPSHR )......................................19 )......................................19 1.17.1 TANQUE DE SUCCIÓN POR DEBAJO DEL OJO DEL IMPULSADOR DE LA BOMBA ............................................................................................ 19 APLI AP LICA CACI CIÓN ÓN DE DE NPSH NPSHD ..........................................................................................21 CARGA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN... SUCCIÓN......... ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ..........21 ....21 1.19.1 1.19.1 INADECUADA INADECUADASS CONDICIONE CONDICIONESS DE SUCCIÓN SUCCIÓN ............. ................... ............. ............. ............. ............. ..........23 ....23 1.19.2 1.19.2 RECOMENDACI RECOMENDACIONES ONES PARA INCREMENT INCREMENTAR AR EL NPSHD ....................................23 1.19.3 1.19.3 RECOMENDAC RECOMENDACIONES IONES PARA PARA DISMINUIR DISMINUIR EL NPSHR .........................................23 1.19.4 COEFICIENTE DE CAVITACIÓN O THOMA............................................ THOMA..................................................... .........24 24 TÍPICOS TÍPICOS TIPOS DE INSTALACIÓ INSTALACIÓN N ............ .................. ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ .............27 .......27 CURVA DEL SISTEMA SISTEMA....... ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ..........28 ...28 1.21.1 1.21.1 ALTURA ALTURA ESTÁTICA ESTÁTICA DE SUCCIÓN SUCCIÓN (S) ............ .................. ............. ............. ............ ............. ............. ............ ..........28 ....28 1.21.2 ALTURA ESTÁTICA DE DESCARGA (D).......................................................... 28 1.21.3 1.21.3 ALTURA ALTURA ESTÁTICA ESTÁTICA TOTAL (H)R ....................................................................28 1.21.4 1.21.4 ALTURA ALTURA DE DE SUCCIÓN SUCCIÓN (HS)...........................................................................28 1.21.5 1.21.5 ALTURA ALTURA DE DE SUCCIÓN SUCCIÓN (HS)...........................................................................28 1.21.6 1.21.6 ALTURA ALTURA DE DESCARGA DESCARGA (HD) ........................................................................ ........................................................................28 28 1.21.7 ALTURA DINÁMICA TOTAL (ADT)................................................................. 28 SISTEMA SISTEMA ............ .................. ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ..........29 ....29 CURVA DEL SISTEMA SISTEMA....... ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ..........29 ...29 APLICACIÓN APLICACIÓN DE CURVA DEL SISTEMA ............ ................... ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ..........31 ....31 SOLUCIÓN SOLUCIÓN ............ ................... ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ........ 32 PUNTO DE OPERACIÓN..... OPERACIÓN............ ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ......... 33 RANGO DE SELECCIÓN SELECCIÓN ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ .............34 .......34 RANGO DE DE SELECCIÓN SELECCIÓN SEGÚN SEGÚN EL EL PUNTO PUNTO DE OPERACIÓ OPERACIÓN N DE UNA UNA BOMBA .............34 .............34 APLICACIÓN APLICACIÓN DE PUNTO DE OPERACIÓN OPERACIÓN....... ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ .............35 .......35
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1.30 INSTALACIO INSTALACIONES NES COMUNES COMUNES ............. ................... ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ........ 36 1.30.1 1.30.1 ELEVACIÓN ELEVACIÓN NULA............... NULA..................... ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ........ 36 1.30.2 1.30.2 ELEVACIÓN ELEVACIÓN DE SUCCIÓN SUCCIÓN POSITIVA POSITIVA ............. ................... ............. ............. ............ ............. ............. ........ 36 1.30.3 1.30.3 COLUMNA COLUMNA GRAVEDAD GRAVEDAD ............. ................... ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ........ ..36 36 1.31 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS POR APLICACIÓN...................... APLICACIÓN................................................. ...........................38 38 1.31.1 1.31.1 APLICACIÓN: APLICACIÓN: ALTAS PRESIONES..... PRESIONES........... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ........ ..38 38 1.31.2 1.31.2 APLICACIÓN APLICACIÓN:: ALTOS ALTOS CAUDALES...... CAUDALES............. ............. ............. ............. ............ ............. ............. .............38 .......38 1.31.3 1.31.3 APLICACIÓN APLICACIÓN:: DOBLE DOBLE SUCCIÓN SUCCIÓN ............. ................... ............. ............. ............ ............. ............. ............ ........ ..39 39 1.31.4 1.3 1.4 APL APLICA ICACIÓ CIÓN: N: PARA FLUIDOS FLUIDOS MEDIANAM MEDIANAMENT ENTEE ABRASI ABRASIVOS VOS .... ....... ....... ....... ...... ..... 40 1.31.5 1.31.5 APLICACIÓN: APLICACIÓN: PARA FLUIDOS FLUIDOS ALTAMENTE ALTAMENTE ABRASIVOS...... ABRASIVOS............ ............. .............40 ......40 1.31.6 1.31.6 APLICACIÓN APLICACIÓN:: BAJOS CAUDALES CAUDALES...... ............. ............. ............. ............. ............ ............. ............. .............41 .......41 1.31.7 1.31.7 APLICACIÓN APLICACIÓN:: FLUJO FLUJO MIXTO MIXTO ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ........ 41 1.31.8 1.31.8 APLICACIÓN APLICACIÓN:: MEZCL MEZCLAS AS O FLUIDOS FLUIDOS CORROSIVO CORROSIVOSS SEVEROS........... SEVEROS.................43 ......43 1.31.9 1.31.9 APLICACIÓN: APLICACIÓN: GASES GASES LICUAD LICUADOS, OS, FLUIDOS FLUIDOS EXPLOSIV EXPLOSIVOS.......... OS................. .............43 ......43 1.31.10 APLICACIÓN: PROCESOS QUÍMICOS EN LÍNEA.....................................44 1.31.11 APLICACIÓN: TRANSPORTE DE SÓLIDOS GRANDES..............................45 1.32 BOMBAS ......................................................................................................... 46 2. MANTENIMIEN MANTENIMIENTO TO ............ .................. ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ .............56 .......56 2.1 INTRODUCCIÓN Y DESCRIPCIÓN GENERAL...................................................... GENERAL ......................................................56 56 2.1.1 2.1 .1 INTROD INTRODUCC UCCIÓN IÓN... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... .....56 ..56 2.1.22 CUERPO............ 2.1. CUERPO.................. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............56 .....56 2.1.3 2.1 .3 IMPULS IMPULSORE ORESS Y AROS AROS ROZANTE ROZANTESS ....... .......... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... .....56 ..56 2.2 PREINSTALACIÓN ........................................................................................... 58 2.2.1 2.2 .1 ALMACE ALMACENAJ NAJEE A CORTO PLAZO PLAZO ...... ......... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ......58 ...58 2.2.2 2.2 .2 ALMACE ALMACENAJ NAJEE A LARGO PLAZO PLAZO ...... ......... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ......58 ...58 2.2.3 2.2 .3 UNIDAD UNIDADES ES LUBRI LUBRICAD CADAS AS CON GRAS GRASAA ...... .......... ....... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ....... ....... ...... .....59 ..59 2.2.4 2.2 .4 UNIDAD UNIDADES ES LUBR LUBRICA ICADAS DAS CON CON ACEIT ACEITEE ...... .......... ....... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ..... 59 2.3 INSTALACIÓN ................................................................................................. 59 2.3.1 2.3 .1 LIMPIE LIMPIEZA ZA PREVI PREVIA A A LA INSTAL INSTALACI ACIÓN ÓN ...... ......... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... .....59 ..59 2.3.2 2.3 .2 SITUAC SITUACIÓN IÓN DEL EQUIPO EQUIPO .... ....... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ..... 59 2.3.3 2.3 .3 CIMENT CIMENTACI ACIÓN ÓN ...... ......... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ..... 59 2.4 ALINEACIÓN...................................................................................................60 2.4.1 NOTA IMPORTANTE IMPORTANTE...... ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. .............60 ......60 2.5 TUBERÍAS DE ASPIRACIÓN Y DESCARGA ......................................................... .........................................................61 61 2.5.1 2.5 .1 TENSIO TENSIONES NES EN LA TUBERÍ TUBERÍA... A...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ....... .....61 .61 2.5.2 2.5 .2 TUBERÍ TUBERÍAA DE ASPIRA ASPIRACIÓ CIÓN N ...... ......... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... .....61 ..61 2.5.3 COLADORES..... COLADORES........... ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............62 ......62 2.5.4 2.5 .4 TUBERÍ TUBERÍAA DE DESCAR DESCARGA GA ...... ......... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ..... 63 2.5.5 OTRAS TUBERÍAS........ TUBERÍAS.............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ........ ..63 63 2.5.5.1 TUBERÍAS DE DRENAJE ....................................................... .......................................................63 63 2.5.5.2 TUBERÍAS DE LÍQUIDO CIERRE DE LA CAJA DE EMPAQUETADORA ............................................................. 63 2.5.6 INSTRUMEN INSTRUMENTOS......... TOS............... ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. .........63 ..63 2.5.7 2.5 .7 FUNCI FUNCIONA ONAMIE MIENTO...... NTO......... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ...... .....63 ..63 2.5.7.1 CONDICIONES DE ASPIRACIÓN ........................................... ...........................................63 63 2.6 CEBADO ......................................................................................................... 64 2.6.1 ADVERTENC ADVERTENCIA........ IA.............. ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. .............64 ......64 2.6.2 2.6 .2 ALTURA ALTURA DE ASPI ASPIRAC RACIÓN IÓN POSIT POSITIVA IVA (PRES (PRESIÓN IÓN)..... )........ ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ....... ......64 ..64 2.6.3 2.6 .3 ALTURA ALTURA DE ASPIR ASPIRACI ACIÓN ÓN NEGATI NEGATIVA VA (VACÍO (VACÍO)... )...... ...... ...... ...... ....... ....... ...... ...... ...... ....... ....... ..... 65 2.6.3.1 CEBADO CON EYECTOR ....................................................... .......................................................65 65 2.6.3.2 MANTENIMIENTO DEL CEBADO MEDIANTE UNA VÁLVULA DE PIE ................................................................ 65
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2.7 2.8 2.9 2.10 2.11
2.12
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ARRANQUE Y FUNCIONAMIENTO.....................................................................65 2.7.1 IMPORTANTE .....................................................................................65 PARADA..........................................................................................................66 LUBRICACIÓN.................................................................................................66 2.9.1 RODAMIENTOS LUBRICADOS POR GRASA ...........................................66 2.9.2 RODAMIENTOS LUBRICADOS POR ACEITE...........................................67 CAMBIO DE ACEITE.........................................................................................68 INSPECCIONES ...............................................................................................69 2.11.1 INSPECCIONES SEMESTRALES Y ANUALES ..........................................69 2.11.2 REVISIONES GENERALES.................................................................... 69 2.11.3 MANTENIMIENTO DE UNA BOMBA QUE NO ESTÁ EN USO ....................70 2.11.4 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO......................................................... 70 LOCALIZACIÓN DE AVERÍAS ............................................................................70 2.12.1 FALTA DE CAUDAL ............................................................................. 70 2.12.2 EL CAUDAL ES INSUFICIENTE............................................................. 70 2.12.3 LA PRESIÓN DE DESCARGA ES INSUFICIENTE .....................................70 2.12.4 LA BOMBA SOBRECARGA EL MOTOR ...................................................71 2.12.5 LA BOMBA SE DESCEBA DESPUÉS DE PUESTA EN MARCHA ..................71 2.12.6 LA BOMBA VIBRA ............................................................................... 71
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UNIDAD II “BOMBAS CENTRÍFUGAS” 1.1. CLASIFICACIÓN DE MÁQUINAS SEGÚN EL FLUJO DE ENERGÍA
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CLASIFICACIÓN DE MÁQUINAS SEGÚN EL FLUJO DE ENERGÍA
1.2. BOMBAS CENTRÍFUGAS Introducción ¿Para qué sirve una bomba centrífuga? La bomba centrifuga, lo mismo que cualquier otra bomba, es utilizada para generar caudal. El caudal es una de las magnitudes físicas más importantes en la posterior selección de la bomba, pues con este dato se evalúan, el volumen de fluido suministrado al tanque de descarga y el tiempo establecido para que esto suceda. Por otro lado, la bomba centrífuga, imprime una energía a un fluido procedente de una energía mecánica que se ha puesto en su eje por medio de un motor. La bomba centrífuga es una turbomáquina de tipo radial con flujo de dentro hacia fuera, presentando un área de paso de agua relativamente reducida en relación con el diámetro del rotor o impulsor, con el objeto de obligar al fluido a hacer un recorrido radial largo y aumentar la acción centrífuga .
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1.3. PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA Las partes esenciales de la bomba centrífuga son el rotor o impulsor provisto de álabes y la caja o carcasa en que está alojado el mismo, la cual forma un todo entre la voluta o difusor.
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1.4. FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA La tubería de alimentación de una bomba centrífuga alcanza a la carcasa en dirección axial y el agua penetra en esa dirección en el ojo del impulsor. En general; el agua incide de dentro hacia fuera en dirección radial y sale por la periferia del impulsor. La energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor es transformada en energía de presión por la carcasa, éste se logra por incremento gradual del área de la carcasa. Al minimizar la velocidad se logra disminuir las pérdidas de energía a lo largo del sistema de tuberías en la zona de descarga; logrando de esa manera, un aprovechamiento óptimo de la energía que proporciona el motor. No obstante el diseño del impulsor, es también, un parámetro determinante en el aprovechamiento de la energía, y es por ello que la ingeniería constantemente innova las formas de impulsor y álabes.
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1.5. CURVA CARACTERÍSTICA IDEAL CARGA-CAUDAL DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA Presentamos la siguiente ecuación que describe la relación entre la carga y el caudal de bombeo: H=K 1-K 2Q Su representación en el plano x-y es:
Como puede verse “K1” representa la carga producida por la bomba con la salida cerrada, la denominada carga de caudal nulo(shut off head), aquí la velocidad del fluido solo es tangencial y por tanto, se describe una simple recirculación de fluido. Por otro lado “K2” es determinante en la inclinación de la recta, este resultado es típico de álabes curvados hacia atrás, que es condición para un buen rendimiento. Sin embargo, la curva característica ideal de la bomba centrífuga se deforma a causa de las pérdidas de energía que se producen en el funcionamiento de la máquina, dando lugar a la curva característica real, cuya forma la determina la experimentación. Las pérdidas son las que transforman la característica lineal en la curva real H-Q, que es la que a fin de cuentas, proporciona el fabricante.
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Transformación de la curva ideal en real por las pérdidas. 1.6. PÉRDIDAS DE ENERGÍA
a) Pérdidas volumétricas Son las pérdidas por fugas a través de los sellos o estoperos. En la gráfica superior: !Q1: caudal que recircula. !Q2: caudal que fuga por el prensaestopoas. El rendimiento volumétrico e s el cociente entre el caudal teórico y el real. "v = Q T /QR
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b) Pérdidas hidráulicas Son las pérdidas originadas fundamentalmente por fricción, turbulencia y choque entre el fluído y las paredes internas de la instalación. El rendimiento hidráulico e s el cociente entre la carga teórica y la neta(real). "h = H T /Hn c) Pérdidas mecánicas Son las pérdidas externas al sistema hidráulico, por ejemplo, las pérdidas en los cojinetes por rozamiento. El rendimiento mecánico e s el cociente entre la potencia al freno teórica y la real. "m = P T /PR El rendimiento total del sistema es evaluado con la siguiente formula: "T =( "QHn)/Peje. El rendimiento total considera a los rendimientos volumétrico, hidráulico y mecánico. "T = "v"h"m. 1.7. OTRAS CURVAS CARACTERÍSTICAS Además de la curva característica H-Q, se utilizan con frecuencia otras curvas características como por ejemplo: -
Potencia hidráulica en función del caudal (P-Q) Rendimiento en función del caudal ( "-Q) NPSHR en función del caudal (NPSH R -Q)
Todas estas curvas suelen ubicarse en el mismo plano y llegan a nuestras manos gracias a ensayos experimentales que realizan los fabricantes.
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CURVAS CARACTERÍSTICAS PARA UNA BOMBA OLYMPIA MODELO: ANSI1000
1.8. ALGO MÁS SOBRE LAS PÉRDIDAS QUE TRANSFORMAN LA CURVA IDEAL EN REAL
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-
Pérdidas por fugas a través de los sellos o estoperos, aunque siempre se propicia un lacrimeo para un efecto refrigerante y reducción de la acción abrasiva que produce la fricción del eje sobre los sellos.
-
Pérdidas por recirculación del agua entre el impulsor y la carcasa, los cuales son mayores en los impulsores abiertos, debido a la necesaria luz del entrehierro, aun dentro de los mejores ajustes.
-
Pérdidas por fricción del agua sobre los contornos que definen los ductos de circulación del agua.
-
Pérdidas por turbulencias debidas a la separación del fluido de los contornos de los álabes.
-
Pérdidas por impacto contra los álabes en la incidencia, sobre todo al trabajar la bomba fuera de las condiciones de diseño.
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Curva característica H-Q de una bomba Olympia 1.9. VELOCIDAD ESPECÍFICA (NS) La velocidad específica es un indicador de diseño sin unidades usado para clasificar los impulsores de bombas así como sus tipos y proporciones; es decir, el número se usa como una característica tipo, para impulsores geométricamente similares. Se define como la velocidad, en revoluciones por minuto, a la cual un impulsor geométricamente similar al real debería funcionar si fuese de un tamaño tal que descargue un galón por minuto hasta un pie de carga. Solamente la ingeniería de diseño le encuentra sentido a esta definición, por ello, la velocidad específica se concibe como indicador usado para predecir ciertas características de la bomba. La fórmula siguiente se utiliza para determinar la velocidad específica:
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Unidades de medida SISTEMA MÉTRICO Caudal exigido Carga neta Velocidad de giro
Metros cúbicos por segundo(m3/s) Metros(m) Revoluciones por minuto(RPM)
SISTEMA INGLÉS Galones por minuto(gpm) Pies Revoluciones por minuto(RPM)
Equivalencia de Ns entre los dos sistemas de unidades: Nsmétrico =52Ns inglés. Por el hecho de ser un factor de diseño la velocidad específica carece de sentido físico. FORMA DEL IMPULSOR Y EFICIENCIA O RENDIMIENTO TOTAL EN FUNCIÓN DE LA VELOCIDAD ESPECÍFICA.
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1.10. COEFICIENTES DE FUNCIONAMIENTO Estos coeficientes cobran importancia en la practica pues se utilizan como referencia inicial para la determinación de parámetros de operación y dimensiones características de bombas centrifugas para servicio general. Dichos coeficientes son: Coeficiente de caudal
CQ
Coeficiente de carga
CH
Coeficiente de potencia
CP
Coeficiente de torque
CT
Q C $ Q N # D3 H#g C $ H N2 # D2 P C $ P % # N3 # D5 C $ T
T % # N2 # D5
Q en m3 /s H en m P en W T en Nm N en rev/s p=999,1Kg/m3 (densidad del agua a 15,6°C) 2 g=9,81m/s (gravedad)
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1.11. LEYES DE AFINIDAD Las consideraciones de similitud en las máquinas hidrodinámicas tienen por objeto describir el funcionamiento de cierta máquina( por comparación con el funcionamiento experimental de otra máquina o modelo con forma similar, o para la misma máquina ) a la cual se han cambiado ciertas características, por ejemplo la velocidad de giro. Tabla Nº01
Caudal Carga neta(ADT) Potencia Torque
N = variable D = constante Q & N H N2 P N3 T N2
D = variable N = constante Q H P T
D3 D2 D5 D5
Basándose en la tabla Nº1 concluimos que al variar la velocidad de giro y/o el diámetro del impulsor se modifican los diferentes parámetros de operación de la bomba: 1.12. APLICACIÓN La velocidad de giro de un impulsor(rodete) de 380mm de diámetro marca 1800RPM según lectura de tacómetro, si la carga neta a elevar es de 70m para un caudal exigido de 10000lpm; determinar cuál será la velocidad de giro y el diámetro de un impulsor geométricamente similar para las siguientes condiciones de operación: Q2=40000lpm. H2=5m.
.......(1)
.......(2)
Solución: Para impulsores similares la velocidad específica no cambia, por tanto: Ns1=Ns2
.......(3)
Reemplazando datos:
.......(4)
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La velocidad del nuevo impulsor es:
El diámetro del nuevo impulsor es:
1.13. APLICACIÓN Seleccionar una bomba para un servicio general, que alimenta a un deposito de nivel constante bombeando agua de una cisterna, tal como se observa en el esquema de abajo. Se sabe que para este tipo de instalación, las pérdidas en la instalación se toman aproximadamente como el 4% de la carga estática total(altura entre niveles) y que la velocidad económica aproximada en la descarga es de 1,5m/s. La altura entre niveles es de 30 metros, el caudal de bombeo es de 800lpm. En la selección se debe de considerar: a) b) c) d) e)
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Tipo de bomba. La velocidad de giro del impulsor en RPM. El diámetro del impulsor. La potencia del motor. El diámetro de la tubería de descarga.
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SOLUCIÓN a) Tipo de bomba: De la figura N°01 para una bomba que trabajará con rendimiento hidráulico óptimo: Ns=2000(sistema inglés) b) Velocidad de giro del impulsor: Calculamos primero la carga neta: Hn=30+pérdidas de energía. Hn=30+0,04x30=31,2m. Reemplazando datos para Ns:
El valor de la velocidad es alto. Es recomendable limitar la velocidad a un valor comercial en motores eléctricos aun disminuyendo el rendimiento. Las velocidades comerciales, en RPM, son 3480, 3200, 2900, 2480, 1750, 1600, 1460, 1330, 1160, 970, 875, 730. Haciendo un recálculo con 3480RPM:
De la figura N°01 se observa que para la nueva Ns: Se trata de una bomba centrifuga de corto recorrido radial, con un rendimiento hidráulico de aproximadamente 67% que gira a una velocidad comercial de 3480RPM. c) Diámetro del impulsor: De la figura N°02, ubicando el coeficiente de carga para el rendimiento de 67%, encontramos que: C ' 3,8 H
En consecuencia:
d) Potencia del motor: " V=0,95, "M=0,82(datos promedio);
e) Diámetro de la tubería de descarga: Por continuidad en la tubería de descarga se cumple: Recordando que: entonces:
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1.14. PRESIÓN DE VAPOR (P V ) La temperatura de vaporización de los líquidos varía con la presión del medio circundante, la figura N°03 muestra la presión de vapor para agua a varias temperaturas. Al existir depresión en la succión el fluido se evapora a bajas temperaturas, es por ello que la presión en la succión debe ser disminuida hasta una presión que este por encima de la presión de vapor, a esta presión la denominamos presión mínima de operación en condiciones óptimas(p min). Entonces concluimos que para un funcionamiento óptimo:
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1.15. CAVITACIÓN
Este fenómeno se origina cuando en un punto del rotor la presión del fluido desciende a valores inferiores a la presión de vapor. Cuando el fluido se vaporiza se forman burbujas de vapor que al llegar a la zona de alta presión son presionadas por el fluido, desgastando de esta manera, el impulsor. La cavitación disminuye el rendimiento hidráulico, pero el efecto más grave es la erosión de los álabes, que se acentúa una vez iniciada, obligando a revisiones periódicas de la maquina y a la reparación de la parte afectada. El resane de los álabes suele hacerse son soldadura, siendo esta operación muy delicada, pues se han de evitar en lo posible tensiones internas en el material que den lugar a concentración de esfuerzos nocivos, así como desequilibrios mecánicos por desajuste de masas que generen vibraciones. La cavitación se manifiesta de diversas maneras, de las cuales las más importantes son: a. Ruidos y vibración. El ruido se debe al choque brusco de las burbujas de vapor cuando éstas llegan a la zona de alta presión. b. Una caída de la curva H-Q y por lo tanto del rendimiento. Las curvas caen bruscamente al llegar al punto de cavitación. c. Desgaste de las aspas del impulsor. Si el impulsor de una bomba se pesa antes y después de haberse sometido al fenómeno de cavitación, se encuentra que ha habido una disminución del peso. Pag. 17
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Recomendaciones para evitar o disminuir la cavitación: a. Conocer completamente las condiciones de funcionamiento de la bomba en cuestión. b. Conocer las condiciones de succión en el sistema. c. Las condiciones en la succión se pueden mejorar, aumentando el diámetro de la tubería de succión, reduciendo la longitud en la succión, eliminando codos, etc. d. Utilización de materiales adecuados. 1.16. CARGA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN DISPONIBLE (NPSHD) Es la energía disponible por encima de la presión de vapor que se tiene para lograr que el fluido sea llevado desde el espejo del tanque de succión hasta el ojo del impulsor de la bomba. Es calculable basándose en los datos de la instalación:
1.17. CARGA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN REQUERIDA (NPSHR ) Es el valor mínimo de la energía disponible sobre la presión de vapor del liquido, requerido en la brida de succión para permitir que la bomba opere satisfactoriamente(sin cavitar). Para que no cavite una bomba centrífuga el NPSH disponible debe superar al NPSH requerido:
El NPSH disponible depende de las características del sistema en el cual opera la bomba, el caudal y de las condiciones del liquido que se bombea, tales como: Tipo de liquido, temperatura, gravedad especifica, etc. 1.17.1. TANQUE DE SUCCIÓN POR DEBAJO DEL OJO DEL IMPULSOR DE LA BOMBA: La energía disponible por encima de la presión de vapor es: Por otro lado, para que no exista cavitación: hv ( h min
ordenando: NSPH ( h ) hv ) S ) h 0 fs R NSPH * NSPH !(1) D R
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Designación(en metros de Símbolo columna de agua) Presión atmosférica ho Presión de vapor hv Pérdidas por fricción en la hfs tubería de succión Altura estática de succión S Presión por encima de la hmin presión de vapor Carga neta positiva de succión NSPHD disponible Carga neta positiva de succión NSPHR requerido
Unidad de medida m m m m m m m
1.18. APLICACIÓN DE NPSHD De un tanque cerrado que tiene una presión manométrica de 0,7bar,en una planta localizada a 1000 metros sobre el nivel del mar, se toma gasolina a 38°C. El nivel de la gasolina en el tanque es de 2 metros sobre la línea de centros de la bomba. Las perdidas por fricción y turbulencias ascienden a 0.7metros. La presión absoluta de vaporización de la gasolina es de 0,45bar y la gravedad especifica es 0,72. ¿Cuál es la carga neta positiva de succión disponible en metros? 1.19. CARGA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN Enseguida describimos gráficamente lo enunciado en la pagina anterior para una unidad que gira a RPM especificas y que bombea un determinado caudal. Como puede observarse, la depresión critica se origina en el recorrido de la corriente de fluido por el contorno del álabe, no debiendo ésta igualar a la presión de vapor por razones ya conocidas. La depresión crítica consiste en la caída de presión que se origina desde la brida de succión y el punto más sensible a la cavitación en los álabes del impulsor.
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1.19.1. INADECUADAS CONDICIONES DE SUCCIÓN: Cuando un sistema ofrece una NPSH Di nsuficiente, para una selección óptima de la bomba, hay varias alternativas para resolver el problema, entre ellas, podemos encontrar formas para reducir el NPSH R , incrementar el NPSH D o ambas cosas. 1.19.2. RECOMENDACIONES PARA INCREMENTAR EL NPSHD. a. Reducir la altura estática de succión de la instalación, es decir, acercar la bomba al tanque de succión. S ( h ) hmin ) h
0
fs ) Ep1 ) Ek1 !(2)
b. Reducir las pérdidas de energía en la línea de succión empleando la cantidad mínima de accesorios, aumentando el diámetro de la tubería, etc Pag. 20
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c. Enfriar el líquido antes de bombearlo, con la finalidad de disminuir su presión de vapor(líquidos calientes). 1.19.3. RECOMENDACIONES PARA DISMINUIR EL NPSHR . a. Escoger un modelo de bomba que proporcione el punto de operación requerido a una menor velocidad de rotación. b. Emplear bombas en paralelo. Tanto el NPSHD como el NPSHR varían con el caudal de bombeo. En las instalaciones, el NPSHD se reduce al aumentar el caudal; mientras que el NPSHR, que depende del diseño de la bomba aumenta aproximadamente con el cuadrado del caudal.
H
NPSHD
NPSHR Q cavitación
1.19.4. COEFICIENTE DE CAVITACIÓN O THOMA
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1.20. TÍPICOS TIPOS DE INSTALACIÓN
tanque con vacío parcial
tanq tanque ue abie abiert rto o a la atmó tmósfe sfera a 4800msnm.
tanque presurizado
tan anq que abier bierto to a la la atm atmó ósfer sferaa a 14,6 14,6 psi de presión atmosférica
Tanque presurizado
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1.21. CURVA DEL SISTEMA Conceptos básicos 1.21.1. ALTURA ESTÁTICA DE SUCCIÓN (S) Es la distancia vertical en metros entre el ojo del impulsor de la bomba y el tanque de succión. 1.21.2. ALTURA ESTÁTICA DE DESCARGA (D) Es la distancia vertical en metros entre el ojo del impulsor de la bomba y el tanque de descarga. 1.21.3. ALTURA ESTÁTICA TOTAL (H) Es la distancia vertical en metros que existe entre los niveles de los reservorios de succión y descarga. H $ S + D Cuando el nivel del fluido a bombear se encuentra por debajo del
eje de la bomba.
H $ D - S Cuando el nivel del fluido a bombear se encuentra por encima del
eje de la bomba.
1.21.4. ALTURA DE SUCCIÓN (HS) Cuando el nivel del fluido a bombear se encuentra por encima del eje de la bomba. Se define como la altura estática succión, menos todas las pérdidas en la línea de succión, más cualquier presión(el vacío es considerado como un valor negativo) existente en el nivel del liquido a bombear.
1.21.5. ALTURA DE SUCCIÓN (HS) Cuando el nivel del fluido a bombear se encuentra por debajo del eje de la bomba y esta a presión atmosférica. Se define como la altura estática succión más todas las pérdidas en la línea de succión. 1.21.6. ALTURA DE DESCARGA (HD) Se define como la suma de la altura estática se descarga más todas las pérdidas existentes en la línea de descarga, más la presión en el recipiente de descarga(si es cerrado) más la perdida que se genera a la salida de la tubería de descarga.
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1.21.7. ALTURA DINÁMICA TOTAL (ADT) Es la energía neta transmitida por unidad de peso a su paso por la bomba centrifuga, expresada en unidades de longitud. Esta energía absorbida por el fluido, es la que necesita para vencer la altura estática total más las pérdidas en las tuberías y accesorios del sistema. Se expresa generalmente en metros o en pies de columna de fluido bombeado. Cuando el nivel del fluido a bombear se encuentra por debajo del eje de la bomba. Cuando el nivel del fluido a bombear se encuentra por encima del eje de la bomba. 1.22. SISTEMA Un sistema es el conjunto de tuberías y accesorios tales como codos, válvulas, uniones, etc., que forman parte de la instalación de una bomba centrífuga. La bomba debe suministrar la energía necesaria para vencer esta resistencia, que esta formada por la altura estática total más las pérdidas en las tuberías y accesorios. 1.23. CURVA DEL SISTEMA La curva del sistema es una representación gráfica de la energía que se necesita proporcionar al fluido para originar diferentes caudales por el sistema de tuberías y accesorios. donde: H: es la altura estática total. hS: altura de succión. hD: altura de descarga. Importante: a) Si los tanques de succión y descarga están sometidos a presiones diferentes a la atmosférica debe sumarse al segundo termino de la ecuación de arriba la diferencia de presiones manométricas que existe entre ambos tanques. b) En el cálculo de las pérdidas totales debe incluirse las pérdidas que se generan en la entrada y salida de las tuberías de succión y descarga respectivamente.
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1.24. APLICACIÓN DE CURVA DEL SISTEMA Se desea bombear 6 lt/s de agua a 40°C a través de una tubería de acero comercial nuevo con un diámetro constante de 50mm tal como se muestra en la instalación de la siguiente página. En dicha instalación existen los siguientes accesorios: una válvula de pie, una válvula antirretorno, un colador, dos válvulas de compuerta, seis codos de 90° y una entrada brusca al reservorio superior. La viscosidad cinemática del agua en esas condiciones es 1,5x10-6m2 /s. Accesorios cantidad Válvula de pie 1 Colador 1 Válvula de compuerta 1 Válvula antirretorno 1 Codos a 90° 1 Entrada brusca 1
Valor de k 0,8 1,3 0.3 2,0 0,3 0,5
Determina: a. La altura dinámica total. b. La potencia al freno considerando que el rendimiento promedio de esta bomba es del orden del 70%. c. Proporcione la ecuación de funcionamiento del sistema en función del caudal.
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1.25. SOLUCIÓN a. Cálculo de la altura dinámica total Para el tipo de instalación: ; . Para un diámetro constante a lo largo de la tubería las pérdidas se calculan así:
)
Cálculo de la velocidad: ; donde: Reemplazando:
Q en lpm. v en m/s. A en cm2.
v $ 3,06m/s
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Además:
)
Cálculo del coeficiente de fricción "f": De la tabla, propiedades físicas del agua a la presión atmosférica: =992,2kg/m 3 =0,6532cP=0,6532x10 -3Pa.s
Del diagrama de Moody, ubicamos un coeficiente de fricción: f=0,021 Reemplazando en la ecuación (2):
En la practica es común denominar al ADT, carga neta(Hn). b. Cálculo de la potencia al freno(P f ):
c. Determinación de la ecuación que describe la curva del sistema:
1.26. PUNTO DE OPERACIÓN Al representar en un solo gráfico la curva de la bomba y la curva del sistema, ambas curvas se cortaran en un punto. Esta intersección determina exactamente el punto de operación de la bomba instalada en el sistema en cuestión.
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1.27. RANGO DE SELECCIÓN La selección óptima de una bomba será aquella en la cual el punto de operación determinado por la curva del sistema coincida con el de su máximo rendimiento, sin embargo, en la practica es habitualmente suficiente que el punto de operación se encuentre en un rango adecuado de rendimiento. Esta recomendación es particularmente importante en el bombeo de líquidos con sólidos delicados en suspensión. 1.28.
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1.29. APLICACIÓN DE PUNTO DE OPERACIÓN El representante de GUSHER proporciona la curva característica de una de sus bombas para diferentes diámetros de impulsor(ver la siguiente página). Las condiciones de operación exigen un caudal de 9000gpm y la ecuación del sistema de tuberías es: HSISTENA $ 10 + 6,7X10)5 Q2 ,donde la carga se expresa en pies y el caudal en gpm, conteste las siguientes preguntas: a) ¿Cuál será el diámetro del impulsor más adecuado? b) ¿Cuánta energía, en pies, es necesaria para vencer la diversidad de resistencias, en el punto de operación? c) ¿Cuánto es el valor de la potencia que entrega el motor en el punto de operación en HP? d) ¿Cuánto vale el NPSH requerido, en pies, en el punto de operación(asuma la misma curva para todos los diámetros)?
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1.30. INSTALACIONES COMUNES 1.30.1. ELEVACIÓN NULA Se da cuando no hay elevación estática en un sistema de bombeo. La curva del sistema se inicia en caudal y carga nula.
1.30.2. ELEVACIÓN DE SUCCIÓN POSITIVA La curva del sistema se traza considerando la altura geodésica entre niveles de los tanques de almacenamiento inferior y superior “H”
1.30.3. COLUMNA DE GRAVEDAD En la instalación de al lado pueden obtenerse caudales solo por gravedad. Para obtener caudales mayores, se necesita una bomba que venza la fricción en la tubería entre tanques.
LEYENDA: Pump curve: curva de la bomba. Head: carga neta. Flow rate: caudal. Throttled: representación de la curva del sistema con un aumento de resistencia.
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1.31. CLASIFICACIÓN DE BOMBAS POR APLICACIÓN 1.31.1. APLICACIÓN: ALTAS PRESIONES
1.31.2. APLICACIÓN: ALTOS CAUDALES
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1.31.3. APLICACIÓN: DOBLE SUCCIÓN
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1.31.4. APLICACIÓN: PARA FLUIDOS MEDIANAMENTE ABRASIVOS
1.31.5. APLICACIÓN: PARA FLUIDOS ALTAMENTE ABRASIVOS
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1.31.6. APLICACIÓN: BAJOS CAUDALES
1.31.7. APLICACIÓN: FLUJO MIXTO
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APLICACIÓN: POZO PROFUNDO
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1.31.8. APLICACIÓN: MEZCLAS O FLUIDOS CORROSIVOS SEVEROS
1.31.9. APLICACIÓN: GASES LICUADOS, FLUJOS EXPLOSIVOS
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1.31.10. APLICACIÓN: PROCESOS QUÍMICOS EN LÍNEA
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1.31.11. APLICACIÓN: TRANSPORTE DE SÓLIDOS GRANDES
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1.32. BOMBAS EJERCICIOS DE APLICACIÓN EJERCICIO N°01 Se desea bombear 6 litros por segundo de agua fría a través de una tubería de acero comercial; con un diámetro interior constante de 50 mm. Se sabe además que la longitud de la tubería de succión es 6m y de la tubería de descarga es 70m. Determinar: a) La altura de succión. b) La altura estática total. c) La altura de descarga. d) El ADT, altura dinámica Total. e) Potencia a la entrada de la bomba (Potencia al eje), si su eficiencia es del 80%. f) Si el fabricante afirma que la bomba succiona 0,3 litros por cada revolución; cuántos pares de polos tendrá el motor que acciona la bomba cuando gira a 60 ciclos/ s.
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EJERCICIO N°02 Se necesita instalar una estación de bombeo para llevar agua ( =1g/cm3) de una presa a un tanque situado en un poblado desde el cual se efectuará la distribución para los usuarios. La longitud de la tubería es de 14020m y el caudal necesario es de 0,45m3 /s. Datos adicionales: La velocidad económica seleccionada es 1,5m/s. Material de la tubería: Fundición asfaltada. La bomba es accionada por un motor que gira a 1800 RPM =1,13x10-6m2/s
Determinar despreciando las pérdidas menores: a. ADT. b. Seleccione el tipo de bomba: Para la selección considere los siguientes pasos: Calcule la velocidad específica. ) En la curva ns-h, para el caudal en juego; seleccione el tipo de bomba. Esta ) elección puede ser cualquiera de las alternativas que se le presentan en forma de perfil abajo del gráfico. c. Determine la potencia al freno de la bomba en HP. d. ¿Cuál es el propósito de la bomba para este caso en particular? Sea breve y conciso. e. El diámetro de la tubería, si se considera que es constante tanto en la succión como en la descarga. Pag. 43
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EJERCICIO N°03 Se requiere bombear 10lt/s de agua a 10°C seleccionando una bomba operada a 3000 msnm. El flujo pasará por una tubería con una longitud total de 60m y un coeficiente de fricción de 0,025. Si en almacén hay una bomba en stock con un NSPH R d e 3m. Despreciando las pérdidas menores: a. Verificar si es posible instalar esta bomba. b. En caso de no poderla instalar qué soluciones daría. Máximo dos. Por fines prácticos considere que el diámetro en la descarga es igual al de succión: f=50mm Longitud en la succión =5m
EJERCICIO N°04 Una bomba proporciona agua limpia(Ver figura de abajo). La tubería (succión y descarga) tiene un diámetro de 40cm y una longitud total de 950m. El coeficiente de rozamiento es 0,075 y las pérdidas secundarias se pueden despreciar. La bomba es accionada por un motor de 1750RPM cuya característica esta dada por los siguientes datos:
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a. Elabore la característica de la bomba. b. Elabore la curva del sistema. c. Si se desea enviar una cotización a HIDROSTAL dando como datos esenciales el caudal y la carga de trabajo nominales, ¿Cuáles serían esos valeres? d. Determine la potencia al freno nominal si la eficiencia de la bomba en condiciones nominales es de 80%. e. Hallar el punto de operación teórico si se desea instalar una bomba idéntica en paralelo con la ya mencionada con la finalidad de duplicar el caudal de distribución.
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EJERCICIO N°05 En una instalación de bombeo se instala una bomba cuya curva H-Q a 1800RPM está dada por los puntos:
La bomba proporciona agua limpia a una tubería con una carga geodésica de 46m. Para fines prácticos consideremos que el diámetro de succión y descarga son de 60cm cada uno. La longitud de la tubería es de 890m con un coeficiente de fricción de 0,05. Desprecie las pérdidas secundarias. Determinar: a. El caudal que pasa por la tubería. b. Considerando la posibilidad que el motor de accionamiento se pueda reemplazar; determinar las nuevas RPM de la bomba para reducir el caudal a los 3/4 de su valor. c. Determine el nuevo caudal si se acoplan dos bombas iguales en paralelo con la misma curva característica dada anteriormente.
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EJERCICIO N°06 Grafique la curva de la potencia al freno vs. caudal para la bomba cuya curva característica H-Q se observa en la siguiente gráfica:
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Sistema de tuberías Por conveniencia, pueden clasificarse las tuberías de bomba en tres categorías principales: Succión, descarga y líneas auxiliares. Ya que en muchas instalaciones la columna que ha de desarrollarse es principalmente una función de la resistencia de la tubería, es necesario extremo cuidado para elegir las dimensiones y disposiciones de los tubos. El éxito o falla de un sistema de bombeo es frecuentemente una función directa de la propiedad con que se haya elegido la tubería. Tubería de succión Desde el punto de vista de importancia, la tubería de succión probablemente merece mas atención que la de descarga debido a que pueden presentarse dificultades menos serias derivadas de las líneas de descarga de dimensiones no adecuadas, que las que puede producir la tubería de succión. Una carga neta de succión disponible insuficiente, inestabilidad hidráulica, conformación de vórtices fuertes que conducen a vibración, ruidos, cavitación y desgaste excesivo de las chumaceras, capacidad reducida, golpe de ariete, sobrecalentamiento de la bomba son unas de las cuantas de las dificultades que causa una tubería de succión mal instalada.
(Cortesía: Bombas, su selección y aplicación, Hicks)
La figura de arriba muestra tres formas comunes de admisiones usadas para bombas industriales. Es recomendable usar una entrada en campana(c) con una válvula de pie y un colador para mantener las pérdidas de succión al mínimo.
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Cortesía: Bombas, su selección y aplicación, Hicks)
Diámetro económico de tubería La figura de abajo resulta útil para determinar el diámetro mas económico para un tubo en un sistema de bombeo cuando el caudal y la densidad de fluido se conocen y existe flujo turbulento. Cuando se usa esta grafica es mas económico seleccionar el tubo de diámetro standard superior al diámetro determinado, debido a que los tamaños standard son mas baratos y mas fáciles de obtener que los tamaños calculados.
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Velocidades recomendadas en tuberías La figura mostrada abajo contiene datos sobre las velocidades recomendadas para fluidos en las líneas que se usan en varios tipos de plantas de procesos industriales. Se basa sobre una extensa experiencia, pueden usarse sobre todas las clases de bombas en cualquier planta normal. Nótese que, una vez que el liquido se encuentra bajo presión en el lado de descarga de la bomba, pueden usarse velocidades mas altas sin peligro de dificultades.
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Velocidades recomendadas de fluidos para las líneas de toma y descarga de una bomba
De la figura siguiente se puede obtener la velocidad permisible del fluido. Después de conocerse el tamaño real del tubo, la velocidad en su interior se puede encontrar en la figura 2. En general, la velocidad real del fluido en el tubo no deberá exceder los valores dados en la figura 1.
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(Cortesía de Worthington) – Figura 2
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2. MANTENIMIENTO 2.1. INTRODUCCIÓN Y DESCRIPCIÓN GENERAL 2.1.1.
INTRODUCCIÓN Las bombas tipo LN-LA son bombas centrífugas de una sola fase, doble aspiración y voluta partida horizontalmente, diseñadas para trabajos con agua limpia, drenaje, circulación y servicios generales. Pueden ser accionadas por medio de motores eléctricos, turbinas de vapor, o motores de gasolina o Diesel.
2.1.2.
CUERPO El cuerpo está partido horizontalmente y lleva bridas de aspiración y descarga en su mitad inferior. El medio cuerpo inferior lleva los soportes de rodamientos fundidos integralmente de manera que aseguren la buena alineación de estos. También las patas van fundidas en el medio cuerpo inferior. El cuerpo puede llevar una voluta simple o doble según sea el tamaño de la bomba. El móvil se puede sacar del cuerpo sin necesidad de mover las tuberías de aspiración y descarga.
2.1.3.
IMPULSORES Y AROS ROZANTES Las bombas LN-LA llevan un impulsor cerrado de doble aspiración. Va unido con chavetas al eje sujeto y centrado por medio de tuercas. Unos tornillos de cierre impiden que las tuercas se aflojen durante el funcionamiento. La construcción standard incluye aros rozantes renovables sólo en el cuerpo. Bajo pedido se proveen aros de protección también en el impulsor. Los aros del cuerpo van sujetos por prisioneros que impiden la rotación en los tamaños más pequeños y son del tipo de lengüeta y ranura y llevan una brida en la mitad inferior que impide la rotación en los mayores.
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Las bombas LA no llevan aros de protección del impulsor. Los aros del cuerpo del tipo de lengüeta y ranura se suministran con las bombas LN y LNC pequeñas cuando se solicitan específicamente en el pedido original. Los aros del impulsor son del tipo sencillo de casquillo. Van a presión en los cubos y sujetos con prisioneros o puntos de soldadura para que no giren.
Descripción Impulsor Aro de protección Aro rozante liso Aro rozante con bridas 2.2. PREINSTALACIÓN 2.2.1. ALMACENAJE A CORTO PLAZO Cuando sea necesario almacenar una bomba por poco tiempo, antes de que pueda ser instalada, colóquela en un lugar seco y protegido completamente de la humedad. Cuando las bridas protectoras hayan sido atornilladas en la fábrica a la aspiración y la descarga, no deben ser quitadas. Proteger los cojinetes y acoplamientos contra la entrada de arena, partículas ásperas u otras materias extrañas. Asegurarse de que la empaquetadura no está en la caja de empaquetadura. Para evitar la oxidación de los cojinetes, lubricar la unidad de acuerdo con las instrucciones. Dar vueltas varias veces con la mano al móvil, al menos una vez por semana, para evitar la oxidación o gripado de las juntas y lubricar los cojinetes.
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2.2.2. ALMACENAJE A LARGO PLAZO Un largo período de almacenaje, superior a 30 días, no es recomendable. Sin embargo, si éste es inevitable, han de tomarse las más precauciones. Revisar la caja de empaquetadura para asegurarse de que no contiene la empaquetadura, lo cual podría causar corrosión de las piezas internas debido a la condensación. Teniendo en cuenta que las camisas de la caja de empaquetadura están hechas usualmente de acero inoxidable, el grafito de la empaquetadura (para servicio de agua fría) en unión de una película de humedad, puede causar una acción electrolítica que de ocurrir podría dañar las camisas. Esta acción no ocurre en condiciones normales de funcionamiento de la bomba. El sacar la empaquetadura no eliminará completamente la condensación dentro de la bomba; consecuentemente, es recomendable que las piezas internas de la bomba sean protegidas por medio de una solución de 25 partes de agua y una parte de un aceite soluble en agua. Es aconsejable quitar las tapas de las bridas de aspiración y descarga y verter solución preventiva de óxido en los orificios de purga, en la parte superior del cuerpo, hasta que el fluido aparezca en las aberturas de la caja de empaquetadura. Girar manualmente el móvil hasta que la solución alcance todas las partes. El fluido protector será entonces drenado desde el cuerpo, abriendo el drenaje más bajo en el medio cuerpo inferior. El revestimiento formado por el fluido protector protegerá las partes internas contra la corrosión, por un período de 3 meses. No desmontar la bomba para aplicar el revestimiento protector a las piezas internas. Si el almacenamiento es mayor de 3 meses, el anterior procedimiento deberá repetirse al final de los 90 días, antes de que la condensación quite el revestimiento protector. Al igual que en el caso de almacenamiento a corto plazo, la bomba también deberá ser lubricada y el móvil girado manualmente varias veces, al menos una vez por semana. En caso de ir provista la bomba de cierres mecánicos, éstos van ya montados en la bomba y debe dejarse así tomándose la precaución especial de comprobarlos antes de hacer funcionar la bomba. 2.2.3.
UNIDADES LUBRICADAS CON GRASA Quitar los tornillos y desmontar las tapas de las cajas de rodamientos. Aplicar una capa gruesa de grasa sobre todas las partes de los rodamientos. Girar el eje para que la grasa se distribuya bien sobre todo el rodamiento. Asegurarse que las cajas están llenas 1/3 de su capacidad y volver a colocar las tapas de la caja.
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2.2.4.
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UNIDADES LUBRICADAS CON ACEITE Los rodamientos deben recubrirse con un antioxidante. Los aditivos antioxidantes que pueden añadirse al aceite de lubricación para conseguir una protección anti-óxido sin destruir las propiedades y cualidades lubricantes del aceite. Los acoplamientos todo metal se recubrirán con un antioxidante. Se recomienda sacar el medio acoplamiento de la bomba del eje y envolverlo metiéndolo en una caja para evitar el contacto metal con metal después que se le ha aplicado el antioxidante. Las demás partes del eje expuestas a oxidación deberán ser cubiertas con el anti-oxidante.
2.3. INSTALACIÓN 2.3.1.
LIMPIEZA PREVIA A LA INSTALACIÓN Si la bomba ha sido tratada para evitar la oxidación, deberá ser lavada totalmente con agua limpia al menos dos veces, antes de la instalación. Drenar el aceite de la caja de rodamientos y relubricar de acuerdo con las instrucciones de lubricación.
2.3.2.
SITUACIÓN DEL EQUIPO La bomba deberá ser colocada de forma que sea fácilmente accesible para inspección durante la operación, si bien, dando la debida atención a la conveniencia de simplificar la disposición de las tuberías de descarga. La bomba deberá estar siempre emplazada tan cerca como sea posible de la fuente de aspiración, para que las pérdidas de carga y elevación sean mínimas. Habrá un amplio espacio por encima para permitir el uso de una grúa u otro aparato de elevación, con suficiente capacidad para elevar las partes más pesadas de la unidad.
2.3.3.
CIMENTACIÓN Como fundamento puede emplearse cualquier material que pueda suministrar un soporte rígido a toda el área de la bomba o del soporte del motor y que absorba los esfuerzos y choques que puedan producirse en el servicio. Los cimientos de hormigón serán construidos sobre terreno sólido. Los pernos de anclaje de tamaño especificado, deberán colocarse de acuerdo con los planos de conjunto. Cada perno deberá ser rodeado con una camisa tubular, dos o tres veces el tamaño del perno. Las camisas se deberán mantener rígidas, permitiendo a los pernos que se muevan para confrontar con los agujeros del zócalo. Cuando la bomba está montada directamente sobre estructuras metálicas, deberá ser colocada exactamente encima, o lo más cerca posible de las principales vigas o paredes. El zócalo deberá ser atornillado y fijado a los soportes de acero para evitar distorsiones y vibraciones, y conservar el alineamiento adecuado.
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2.4. ALINEACIÓN Todas, las bases son flexibles y sufren tensiones durante el transporte, por tanto es necesario volver a alinear las unidades en el lugar de la instalación. La exacta alineación de la bomba y los ejes del accionador es esencial para su buen funcionamiento cualquiera que sea el tipo de acoplamiento utilizado. 2.4.1.
NOTA IMPORTANTE Debe volverse a comprobar la alineación después que la bomba ha sido conectada a las tuberías. Se utiliza un acoplamiento flexible para compensar los ligeros cambios que se producen en la alineación durante el funcionamiento normal pero no para corregir la angularidad. Los bulones del acoplamiento se dejarán fuera del mismo hasta que se haya realizado la comprobación final de la alineación antes de poner la unidad en marcha.
2.5. TUBERÍAS DE ASPIRACIÓN Y DESCARGA 2.5.1.
TENSIONES EN LA TUBERÍA El funcionamiento de una bomba no puede mantenerse de manera satisfactoria si las tuberías ejercen tensiones sobre la bomba. Al apretar los tornillos de las bridas de las tuberías, las bombas pueden desplazarse y salirse de su sitio. Las bridas deben colocarse correctamente a escuadra antes de apretar los tornillos.
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Las tuberías de aspiración y descarga y el equipo complementario deben quedar sostenidas y ancladas cerca, pero independientemente de la bomba de modo que no ejerzan ninguna tensión sobre el cuerpo de la bomba. Las tensiones a que está sometida la tubería son generalmente causa de desalinización, de que se calienten los rodamientos, se desgasten los acoplamientos y haya vibraciones. En caso de que la bomba vaya a manejar líquidos calientes, las tuberías de aspiración y descarga deberán anclarse firmemente tan cerca como sea posible de las bridas de aspiración y descarga. Si hicieran falta codos cerca de la aspiración o de la descarga, es recomendable que sean especiales para anclarlos firmemente y permitir que la expansión de la tubería sea transmitida fuera de la bomba. Unos soportes de tubería colocados en puntos intermedios de la tubería de impulsión o aspiración permitirían el movimiento debido a la expansión. Se recomienda que después de atornillar la tubería a los soportes se lleven la bomba y la tubería a su temperatura de bombeo. Los pernos de anclaje de la tubería deberán ser aflojados para permitir el movimiento lateral y después apretados de nuevo. Se recomienda también que los codos especiales de aspiración o descarga de la bomba sean fijados a sus placas base para asegurarse que no haya más expansiones de la tubería después de apretar los pernos. 2.5.2.
TUBERÍA DE ASPIRACIÓN La experiencia demuestra que la causa principal dé, los problemas en la instalación de una bomba centrifuga, aparte de la desalinización es atribuible a una línea de aspiración defectuosa. Se debe, por tanto, prestar la mayor atención a esta parte de la instalación. La tubería de aspiración debe ser lo más corta y recta posible. Cuando sea necesaria una línea de aspiración más larga, habrá que aumentar el diámetro de la tubería para reducir las pérdidas por fricción. La tubería debe instalarse sin desniveles debiendo ser la elevación continua hacia la bomba. Esto evitará la formación de bolsas de aire que son inevitablemente causa de problemas. Sólo deben usarse reductores excéntricos con el lado recto hacia arriba. No deben instalarse en posición angular distinta a la vertical. El flujo del líquido en cualquier codo es irregular. Un codo instalado en una posición que no sea vertical daría lugar a que afluyera más líquido a un lado del impulsor lo que afectaría adversamente al rendimiento de la bomba.
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Antes de la puesta en marcha inicial debe inspeccionarse la tubería para asegurarse de que no haya fugas. En la línea de aspiración será necesaria una válvula de compuerta si existe una altura positiva por, encima del eje de la bomba. En una instalación nueva se tendrá buen cuidado de evitar que entre en la bomba suciedad, escamas de la tubería y escoria de la soldadura. El sistema de aspiración debe lavarse bien por inundación antes de conectarlo a la bomba. 2.5.3.
COLADORES En algunos casos se utiliza un colador del tipo de cesta en la entrada de la tubería de aspiración del sumidero para evitar que ocasionalmente entre en el impulsor algún resto de escombros. La superficie neta de dicho colador debe ser de tres a cuatro veces la superficie de la tubería de aspiración. Es importante mantener,, el colador limpio y libre de residuo. Excepto en circunstancias poco normales no es recomendable instalar coladores en la tubería de aspiración. Si se prevé la presencia en cantidad considerable de materias extrañas en el agua, o si se comprueba que aparecen en exceso después de la puesta en marcha, se colocará una rejilla grande fina o media a la entrada del sumidero, dependiendo el tamaño de las aberturas del tipo de residuos.
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2.5.4.
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TUBERÍA DE DESCARGA Para muchas aplicaciones se requiere una válvula de retención y una válvula de compuerta en la tubería de descarga. La válvula de retención, situada entre la bomba y la válvula de compuerta, es para proteger a la bomba de una posible vuelta de presión o de un cambio en la dirección de rotación causada por el líquido al retroceder a través del cuerpo de bomba durante un fallo del motor o de la red.
2.5.5.
OTRAS TUBERÍAS 2.5.5.1.
TUBERÍAS DE DRENAJE Todas las conexiones de drenaje y desagüe deben llevarse con tuberías a un punto de evacuación. Si el líquido bombeado no puede usarse para refrigerar la caja de rodamientos habrá que prever una fuente de abastecimiento independiente.
2.5.5.2.
TUBERÍA DE LÍQUIDO CIERRE DE LA CAJA DE EMPAQUETADORA Generalmente, el líquido de cierre de la caja de empaquetadura va conectado directamente con una tubería desde la voluta de descarga, llevando cada conexión en la tubería una válvula para controlar el abastecimiento del líquido de cierre. Si no se puede utilizar el líquido bombeado como líquido de cierre, se preverá una fuente de abastecimiento independiente. Este líquido de cierre debe provenir de un abastecimiento de líquido limpio con una presión positiva ligeramente más alta que !a presión de aspiración de la bomba.
2.5.6.
INSTRUMENTOS Los manómetros deben conectarse a la aspiración y descarga de la bomba. Se utilizarán las conexiones roscadas que se encuentran en las bridas de aspiración y descarga. Montar los manómetros en el sitio más conveniente para facilitar la adecuada comprobación de funcionamiento de la bomba. Intercalar entre las bridas de la bomba y los manómetros una válvula o grifo que permita la posibilidad de independizar los aparatos. Presentamos a continuación las fases más importantes en el funcionamiento de una bomba. Cualquier modificación en estos sistemas de funcionamiento debido a peculiaridades de una instalación particular deben acomodarse a buenas prácticas de ingeniería.
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2.5.7.
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FUNCIONAMIENTO 2.5.7.1.
CONDICIONES DE ASPIRACIÓN A veces las condiciones de aspiración impuestas a una bomba centrífuga son sumamente desfavorables y conducen a una interrupción total del funcionamiento. La altura de aspiración debe mantenerse dentro de los límites de aspiración para los que se vendió la bomba. Deberá tenerse el mayor cuidado para evitar fugas y entradas de aire en la tubería de aspiración.
2.6. CEBADO 2.6.1. ADVERTENCIA Cebe la bomba antes de ponerla en marcha. Cebar una bomba centrífuga significa extraer el aire, gas o vapor de la tubería de aspiración y del cuerpo. Las partes internas de la bomba cuya lubricación depende del líquido pueden agarrotarse si el cuerpo no está completamente lleno de líquido antes de iniciar la operación de puesta en marcha. El cebado de una bomba puede llevarse a cabo mediante cualquiera de los métodos siguientes, dependiendo de las condiciones de funcionamiento.
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2.6.2. ALTURA DE ASPIRACIÓN POSITIVA (PRESIÓN) Con una altura de aspiración positiva en la bomba, el cebado se lleva a cabo de la siguiente manera: a. Aperturar todas las válvulas de aspiración para que el líquido entre en la tubería y en el cuerpo, y cerrar las válvulas de descarga. b. Aflojar el tapón de purga situado en el punto más alto del cuerpo de bomba para dar salida a todo el aire contenido. c. Cuando el líquido fluya como una corriente continua (sin burbujas de aire), la bomba estará cebada y puede ponerse en marcha. 2.6.3. ALTURA DE ASPIRACIÓN NEGATIVA (VACÍO) 2.6.3.1.
CEBADO CON EYECTOR Cuando se dispone de vapor, agua a alta presión o aire comprimido, se puede cebar la bomba poniéndole un eyector en el punto más alto del cuerpo, procediendo del modo siguiente: a. Aperturar la válvula de aspiración y cerrar la válvula de descarga. b. Poner en marcha el eyector para extraer todo el aire de la bomba y de la línea de aspiración. c. Cuando la tubería de salida del eyector expulse el líquido de una manera continua, la bomba estará cebada y puede ponerse en marcha. d. Para asegurarse de que no se pierde el cebado, se dejará funcionar el eyector hasta que la bomba esté en marcha y haya alcanzado la velocidad de funcionamiento. Una corriente continua de líquido indicará que se mantiene el cebado.
2.6.3.2.
MANTENIMIENTO DEL CEBADO MEDIANTE UNA VÁLVULA DE PIE Debe instalarse una válvula de pie en el punto más bajo de la línea de aspiración. La válvula de pie retendrá el líquido en la tubería de aspiración y en el cuerpo de la bomba una vez que la bomba ha sido inicial mente cebada. a. Cerrar la válvula de descarga y llenar la tubería de aspiración y el cuerpo con líquido suministrado de una fuente de abastecimiento independiente. b. Aflojar el tapón de purga situado en el punto más alto del cuerpo para que salga el aire. c. Cuando aparezca el líquido a través de la purga como una corriente continua regular (sin burbujas de aire) la bomba está cebada y puede ponerse en marcha.
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2.7. ARRANQUE Y FUNCIONAMIENTO 2.7.1.
IMPORTANTE Asegurarse de que la caja está debidamente empaquetada con la empaquetadura que se suministra con la bomba. Antes de la puesta en marcha inicial se comprobará el sentido de rotación del accionador con los bulones del acoplamiento quitados. La flecha que aparece en el cuerpo de la bomba indica el sentido de rotación correcto. Girar el móvil a mano para asegurarse de que está libre. En este momento deben abrirse las válvulas que hay en la línea de suministro de líquido de cierre. Ahora se cebará la bomba de acuerdo con las instrucciones dadas en el capítulo titulado, CEBADO. No poner la bomba en funcionamiento a menos que esté cebada y llena de líquido ya que existe el peligro de dañar algunas de las partes internas cuya lubricación depende del líquido bombeado. Girar el móvil a mano; si está agarrotado no se pondrá en marcha la bomba hasta haber encontrado la causa. Poner en marcha el accionador de acuerdo con las instrucciones del fabricante del mismo. Abrir la válvula de descarga lentamente tan pronto como la bomba alcance la velocidad total. Durante el funcionamiento normal de la bomba se inspeccionarán los rodamientos de vez en cuando para determinar si la lubricación es satisfactoria. Se controlará la abertura de la válvula de la línea de abastecimiento del líquido de cierre que va a la caja de empaquetadura. Los aros de empaquetadura deben ajustarse de manera que en todo momento permitan una ligera fuga del líquido durante la operación para evitar un desgaste excesivo de las camisas del eje debido a la falta de lubricación.
2.8. PARADA Normalmente, debería haber una válvula de retención en la línea de descarga junto a la bomba. En tales casos se puede parar la bomba deteniendo el motor o el accionador de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Las restantes válvulas deberán cerrarse entonces en el siguiente orden: descarga, aspiración, abastecimiento de agua de refrigeración, y otras conexiones dirigidas a la bomba o al sistema. En algunas instalaciones, sin embargo, el uso de una válvula de retención no es factible debido a que se crean oscilaciones de presión o golpe de ariete como resultado del cerrado brusco de la válvula bajo alta presión de descarga. En tales casos, la válvula de descarga deberá cerrarse lentamente para eliminar la posibilidad del golpe de ariete. Una bomba hará parcialmente el drenaje a través de los prensaestopas si se deja parada algún tiempo. Por esta razón se recomienda que la bomba sea siempre cebada antes del arranque. Pag. 63
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2.9. LUBRICACIÓN 2.9.1.
RODAMIENTOS LUBRICADOS POR GRASA Advertencia. Los rodamientos lubricados con grasa vienen ya lubricados de la fábrica para evitar la oxidación durante un corto período de tiempo solamente. Antes de poner en marcha la bomba, se deben engrasar los rodamientos debidamente. Durante la primera hora aproximadamente después de que la bomba ha sido puesta en marcha se comprobará el funcionamiento de los rodamientos para asegurarse de que van bien y no se calientan. Una lubricación con grasa correctamente hecha es muy importante. Los rodamientos pueden estar engrasados por defecto o por exceso. Las características de la instalación y la severidad del servicio determinarán la frecuencia de la lubricación. No utilizar grasa grafitada. Se recomienda grasa de base sódica semifibrosa o similar. Un rodamiento no debe tener nunca la caja completamente llena de grasa. Es recomendable llenar los espacios vacíos de los rodamientos y la caja a 1/3 de su capacidad aproximadamente. Una caja completamente llena da lugar a que se calienten en demasía los rodamientos reduciéndose así la vida de éstos. Las temperaturas máximas deseables de funcionamiento en los rodamientos varían de una unidad a otra. Tanto un aumento continuo de la temperatura como una subida brusca de la misma son indicios de algún fallo. Estos síntomas exigen que se pare la bomba inmediatamente y se efectúe una investigación detenida para determinar la causa del problema. Limpieza total durante una revisión general Si los rodamientos necesitan limpieza o si un período de revisión general ofrece la oportunidad, se limpiarán los rodamientos y las cajas del modo siguiente. Sacar las cajas del rodamiento del conjunto del móvil. Limpiar las cajas con una brocha y petróleo caliente a 100 °C aproximadamente o con algún otro disolvente no tóxico. Lavar la caja con un aceite mineral para evitar la oxidación y eliminar todo rastro del disolvente. No se debe utilizar aceite o disolvente ya usado para limpiar la caja.
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2.9.2.
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RODAMIENTOS LUBRICADOS POR ACEITE El aceite usado para lubricar los rodamientos deberá ser un aceite mineral bien refinado, de alta calidad que no se oxide ni engome fácilmente. No se deben usar aceites animales o vegetales, ya que tienden a volverse rancios resultando de ello la corrosión de las superficies de los rodamientos. Los aceites deben estar limpios y libres de materias abrasivas. Generalmente se deberá usar un aceite SAE 10 á 20, de pendiendo de la instalación y severidad del servicio. Para condiciones fuera de las normales, dirigirse a un proveedor de lubricantes de probada calidad para las adecuadas recomendaciones. Es importante que el nivel de aceite sea mantenido. El nivel adecuado vendrá indicado por el valor fijado en el engrasador y este valor se indicará en el plano de conjunto presentado previamente. Un nivel excesivo puede crear una alta temperatura de servicio y ocasionar una fuga de aceite a lo largo del eje. Se recomienda mantener el aceite lubricante entre un mínimo de 37°C y una máximo de 65°C, preferiblemente por encima de los 49°C. Los aumentos continuos de temperatura o una brusca subida de la temperatura son indicadores de la existencia de problemas. Estos síntomas requieren la inmediata parada de la bomba y una completa investigación para determinar la causa del problema.
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2.10. CAMBIO DE ACEITE Las condiciones de funcionamiento y la severidad del servicio determinarán la frecuencia con que debe cambiarse el aceite. Si los rodamientos mantienen su temperatura normal y no ha habido contaminación del aceite, puede prolongarse el intervalo entre cambios. Generalmente se debe cambiar cada seis meses ó 3000 horas. Si aumenta la temperatura del rodamiento, se comprobará inmediatamente si la lubricación es la adecuada o si hay algún rodamiento defectuoso. 2.11. INSPECCIONES Para prevenir posibles averías se harán observaciones diarias en la bomba. Tanto si se considera o no necesario llevar un registro escrito de estas observaciones, el operador debe estar siempre alerta para localizar las irregularidades en el funcionamiento de las bombas. En tal caso, debe dar cuenta inmediatamente de cualquier síntoma que detecte. Se comprobarán periódicamente las temperaturas de las cajas de rodamientos y el funcionamiento de la caja de empaquetadura. Un cambio brusco en la temperatura de las cajas de rodamientos es mucho más indicativo de que existe un fallo que una temperatura elevada constante. También un cambio en el sonido habitual del funcionamiento de una bomba será un aviso de posible averías.
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2.11.1. INSPECCIONES SEMESTRALES Y ANUALES Comprobar que los prensaestopas se mueven libremente, limpiar y aceitar los tornillos y las tuercas. Observar atentamente la caja de empaquetadura por si hubiera pérdidas excesivas que no pueden reducirse ajustando los prensaestopas y sustituir la empaquetadura si es necesario. Comprobar las anotaciones que se han hecho sobre el funcionamiento de la bomba para determinar las horas de funcionamiento y si deben limpiarse y engrasarse los rodamientos (ver la Sección “Lubricación”). Verificar la capacidad de la bomba y la presión de descarga para determinar si son necesarios aros rozantes nuevos, anillos elásticos, etc. 2.11.2. REVISIONES GENERALES La frecuencia de una revisión general dependerá de las horas de funcionamiento de la bomba, de la severidad de las condiciones de servicio, de los materiales utilizados en la construcción de la bomba y del cuidado que recibe durante el funcionamiento. No se debe abrir la bomba para inspeccionarla a menos que haya signos evidentes de que la capacidad ha disminuido sensiblemente o a menos que haya síntomas de fallos en la bomba o en los rodamientos.
2.11.3. MANTENIMIENTO DE UNA BOMBA QUE NO ESTÁ EN USO Si una bomba está haciendo un servicio de reserva o si no se utiliza durante períodos largos de tiempo, habrá que girar el móvil varias veces a la semana para que las partes no se agarroten.
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2.11.4. PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO Cuando la instalación es nueva, debe hacerse un rodaje de prueba de la bomba poniendo unos manómetros calibrados para determinar los valores de la altura a capacidades conocidas, lo que proporcionará unos datos informativos que servirán de referencia para comprobar el funcionamiento de la bomba según se va produciendo desgaste. Esta información será de un gran valor a la hora de seleccionar las piezas de repuesto que habrá de tener a mano para el futuro. 2.12. LOCALIZACIÓN DE AVERÍAS A continuación enumeramos las averías que pueden presentarse en su bomba y sus probables causas El operador podrá evitar, a menudo, gastos innecesarios si toman cuenta las consideraciones que se hacen a continuación. 2.12.1. FALTA DE CAUDAL ) ) )
) ) )
La bomba no está cebada. La velocidad es insuficiente. La altura de descarga es demasiado alta (mayor que aquella para la que fue seleccionada la bomba). La altura de aspiración es demasiado alta. Los conductos del impulsor están parcialmente obstruidos. El sentido de rotación no es correcto.
2.12.2. EL CAUDAL ES INSUFICIENTE ) ) )
) ) )
)
)
Entra aire en la tubería de aspiración. La velocidad es demasiado baja. La altura total es mayor que aquella para la que fue seleccionada la bomba. La altura de aspiración es demasiado alta. Los conductos del impulsor están parcialmente obstruidos. Hay defectos mecánicos como: Impulsor dañado. Aros rozantes o de protección (cuando los lleve), desgastados. La válvula de pie es demasiado pequeña o está obstruida por la suciedad. La válvula de pie o la tubería de aspiración no están suficientemente sumergidas.
2.12.3. LA PRESIÓN DE DESCARGA ES INSUFICIENTE ) ) )
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La velocidad es demasiado baja. Hay aire en el líquido. Hay defectos mecánicos como: El impulsor está dañado. Los aros rozantes o de protección (cuando los lleve), están desgastados.
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