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8/16/2019 Bombas Centrifugas Anexar
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Capítulo II Conceptos básicos
7
2.1 CONCEPTO DE BOMBA
Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir energía a la corriente
del fluido impulsándolo, desde un estado de baja presión estática a otro de mayor
presión. Están compuestas por un elemento rotatorio denominado impulsor, el cual se
encuentra dentro de una carcasa llamada voluta. Inicialmente la energía es transmitida
como energía mecánica a travs de un eje, para posteriormente convertirse en energía
!idráulica. El fluido entra a"ialmente a travs del ojo del impulsor, pasando por los
canales de ste y suministrándosele energía cintica mediante los álabes que se
encuentran en el impulsor para posteriormente descargar el fluido en la voluta, el cual
se e"pande gradualmente, disminuyendo la energía cintica adquirida para
convertirse en presión estática.
2.2 CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS.
#e pueden considerar dos grandes grupos$ despla%amiento positivo &reciprocantes
y rotativas' y cinticas ¢rífugas, efecto especial y turbina regenerativa'.
2.2.1 BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
Estas bombas guían al fluido que se despla%a 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. (Elmovimiento del despla%amiento positivo) consiste en el movimiento de un fluido
causado por la disminución del volumen de una cámara. *or consiguiente, en una
máquina de despla%amiento positivo, el elemento que origina el intercambio de
energía no tiene necesariamente movimiento alternativo &mbolo', sino que puede
tener movimiento rotatorio &rotor'.
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#in embargo, en las máquinas de despla%amiento positivo, tanto reciprocantes
como rotativas, siempre !ay una cámara que aumenta de volumen &succión' y
disminuye volumen &impulsión', por esto a stas máquinas tambin se les denomina
volumtricas.
2.2.1.1 RECIPROCANTES. Llamadas tambin alternativas, en estas máquinas, el
elemento que proporciona la energía al fluido lo !ace en forma lineal y alternativa.
La característica de funcionamiento es sencilla 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 despus ser for%ada a salir por la tubería de descarga. +e lo
anterior se deduce, en trminos generales, que el gasto de una bomba reciprocante es
directamente proporcional a su velocidad de rotación y casi independiente de la
presión de bombeo.
2.2.1.2 ROTATIVAS. Llamadas tambin rotoestáticas, debido a que son
máquinas de despla%amiento positivo, provistas de movimiento rotatorio, y son
diferentes a las rotodinámicas. Estas bombas tienen muc!as aplicaciones segn el
elemento impulsor. El fluido sale de la bomba en forma constante, puede manejar
líquidos que contengan aire o vapor. #u principal aplicación es la de manejar
líquidos altamente viscosos, lo que ninguna otra bomba puede reali%ar y !asta puede
carecer de válvula de admisión de carga.
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2.2.2 BOMBAS CINÉTICAS
2.2.2.1 CENTRÍF!AS. #on aquellas en que el fluido ingresa a sta por el eje y
sale siguiendo una trayectoria perifrica por la tangente.
2.2.2.2 EFECTO ESPECIAL. Las bombas capaces de soportar el servicio con
metales líquidos se conocen como bombas electromagnticas. La fuer%a impulsora
en las bombas electromagnticas no proviene de un sistema impulsor mecánico a
base de pistón. La fuer%a ejercida sobre el metal líquido proviene de la aplicación
inteligente de los principios del electromagnetismo. Los metales líquidos son
conductores elctricos. #i por ellos circula una corriente elctrica en presencia de un
campo magntico, se produce el mismo fenómeno que ocurre en los motores
elctricos. La interacción de los dos campos, elctrico y magntico, origina la
aparición de una fuer%a sobre el metal líquido. E"isten varios procedimientos para
!acer circular una corriente por el metal líquido y para crear el campo magntico
e"terno necesario, al igual que ocurre en las máquinas elctricas tradicionales. *ero
la característica más importante, comn a todos los tipos de bombas
electromagnticas es la ausencia de partes móviles en contacto con el metal líquido.
2.2.2." TRBINA RE!ENERATIVA. En este tipo se producen remolinos en el
líquido por medio de los álabes a velocidades muy altas, dentro del canal anular
donde gira el impulsor. El líquido va recibiendo impulsos de energía no se debe
confundir a las bombas tipo difusor de po%o profundo, llamadas frecuentemente
bombas turbinas aunque no se asemeja en nada a la bomba perifrica.
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- continuación se muestra un esquema con la amplia clasificación de las
bombas$
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PISTÓN
RECIPROCANTE BALANCÍN
DIAFRAGMA
DESPLAZAMIENTO
POSITIVO ENGRANAJE
LÓBULO
ROTATIVA TORNILLO
ALABE
CAVIDAD
PROGRESIVA
BOMBAS
IMPULSOR EN
VOLADIZO
CENTRíFUGA
IMPULSOR
ENTRE
RODAMIENTOS
TIPO TURBINA
CENTRíFUGA
REVERSIBLE
CINÉTICA
EFECTO
ESPECIAL CARCAZA
ROTATIVA
IMPULSOR EN
VOLADIZO
TURBINA
REGENERATIVA IMPULSOR
ENTRE
RODAMIENTOS
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2." BOMBAS CENTRÍF!AS
na bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletas
rotatorias encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta o cora%a. #e
denominan así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la
acción centrífuga. Las paletas imparten energía al fluido por la fuer%a de esta misma
acción. -sí, despojada de todos los refinamientos, una bomba centrífuga tiene dos
partes principales$ &/' n elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una flec!a, y
&0' un elemento estacionario, compuesto por una cubierta, estoperas y c!umaceras.
En la figura 0./ se muestra una bomba centrífuga
F#$. 2.1.% 1omba centrífuga
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Los elementos constructivos de que constan son$
a) &a tu'()ía *( a+p#)a,#-& que concluye prácticamente en la brida de
aspiración.
b) El #/pul+o) o )o*(t($ formado por una serie de álabes de diversas formas
que giran dentro de una carcasa circular. El rodete va unido solidariamente al
eje y es la parte móvil de la bomba. El líquido penetra a"ialmente por la
tubería de aspiración !asta el centro del rodete, que es accionado por un
motor, e"perimentando un cambio de dirección más o menos brusco, pasando
a radial, &en las centrífugas', o permaneciendo a"ial, &en las a"iales',
adquiriendo una aceleración y absorbiendo un trabajo. Los álabes del rodete
someten a las partículas de líquido a un movimiento de rotación muy rápido,
siendo proyectadas !acia el e"terior por la fuer%a centrífuga, de forma que
abandonan el rodete !acia la voluta a gran velocidad, aumentando su presión
en el impulsor segn la distancia al eje. La elevación del líquido se produce
por la reacción entre ste y el rodete sometido al movimiento de rotación2 en
la voluta se transforma parte de la energía dinámica adquirida en el rodete, en
energía de presión, siendo lan%ados los filetes líquidos contra las paredes del
cuerpo de bomba y evacuados por la tubería de impulsión. La carcasa,
&voluta', está dispuesta en forma de caracol, de tal manera, que la separación
entre ella y el rodete es mínima en la parte superior2 la separación va
aumentando !asta que las partículas líquidas se encuentran frente a la abertura
de impulsión2 en algunas bombas e"iste, a la salida del rodete, una directri% de
álabes que guía el líquido a la salida del impulsor antes de introducirlo en la
voluta.
c) &a tu'()ía *( #/pul+#-&$ La finalidad de la voluta es la de recoger el
líquido a gran velocidad, cambiar la dirección de su movimiento y
encaminarle !acia la brida de impulsión de la bomba. La voluta es tambin un
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transformador de energía, ya que disminuye la velocidad &transforma parte de
la energía dinámica creada en el rodete en energía de presión', aumentando la
presión del líquido a medida que el espacio entre el rodete y la carcasa
aumenta.
F#$. 2.2.% 1omba centrífuga, disposición, esquema y perspectiva
Este es, en general, el funcionamiento de una bomba centrífuga aunque e"isten
distintos tipos y variantes. La estructura de las bombas centrífugas es análoga a la de
las turbinas !idráulicas, salvo que el proceso energtico es inverso2 en las turbinas se
aprovec!a la altura de un salto !idráulico para generar una velocidad de rotación en
la rueda, mientras que en las bombas centrífugas la velocidad comunicada por el
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rodete al líquido se transforma, en parte, en presión, lográndose así su
despla%amiento y posterior elevación.
2.".1 PARTES CONSTITTIVAS DE NA BOMBA
CENTRÍF!A
Es importante mencionar que e"iste gran diversidad de dise3os pero se pueden
identificar dos partes fundamentales$
4 n elemento estacionario que consiste en la carca%a, los cojinetes y prensa
estopas.
4 Elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una flec!a.
#e identifican más de /75 elementos de los cuales los más usados se muestran a
continuación$
F#$. 2.".% *artes constitutivas de una bomba centrífuga
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LISTA DE PARTESTa'la 2.1 Lista de partes constitutivas de una 1omba 6entrifuga
1. 6arca%a 22. 6ontratuerca del cojinete 02. *asador del acoplamiento
1.A 6arcasa &mitad inferior' 2. uerca del impulsor 0. apa de agujero de acceso
1.B 6arcasa &mitad superior' 20. -nillo de cabe%a de
impulsor
34. 6ollar del árbol
2. Impulsor 25. -nillo de tapa de estopero 52. 6ollar de empuje
. *ropulsor 2. -nillo de cierre !idráulico 54. Espaciador de cojinete
3. 8rbol de la bomba "1. 6ubierta de cojinete 40. ubo de alojamiento del eje
5. -nillo de la carcasa "2. 6u3a del impulsor 4. #ello
4. -nillo de impulsor "". 6ubierta de cojinete
&e"terno'
1. a%ón de succión
. apa de succión "0. apa de cojinete &interno' 161. ubo de la columna
11. apa de estopero "3. 6u3a de la !lice 16". 6ojinete del conector
1". Empaquetadura "5. apa de cojinete &e"terno' 12". apa de e"tremo de
cojinete
1. 9anguito del árbol ". 1uje de cojinete 120. -ceitera o grasera
10. a%ón de descarga 6. +esviador 125. ubo de sello
13. 6ojinete &interno' 2. -coplamiento &mitad en el
impulsor'
15. 6ollarín del estopero . -coplamiento &mitad en la
bomba'
14. 6ojinete & e"terno' 3. 6u3a del acoplamiento
1. 1astidor 4. 1uje del acoplamiento
26. uerca de manguito del
árbol
06. 6ontratuerca del
acoplamiento
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F#$. 2. Impulsor en voladi%o de una 1omba 6entrífuga
F#$. 2.0 1omba 6entrífuga ipo turbina
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2.".2 VENTA7AS DE LAS BOMBAS CENTRÍF!AS
Las bombas centrífugas, debido a sus características, son las bombas que más se
utili%an en la industria. Las ra%ones de estas preferencias son las siguientes$
4 #on aparatos giratorios.
4 :o tienen órganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son muy
sencillos.
4 La impulsión elctrica del motor que la mueve es bastante sencilla.
4 *ara una operación definida, el gasto es constante y no se requiere
dispositivo regulador.
4 #e adaptan con facilidad a muc!as circunstancias.
4 1ajo mantenimiento.
-parte de las ventajas ya enumeradas, se unen las siguientes ventajas económicas$
4 El precio de una bomba centrífuga es apro"imadamente ; del precio de la
bomba de mbolo equivalente.
4 El espacio requerido es apro"imadamente /<= del de la bomba de mbolo
equivalente.
4 El peso es muy peque3o y por lo tanto las cimentaciones tambin lo son.
4 El mantenimiento de una bomba centrífuga sólo se reduce a renovar el
aceite de las c!umaceras, los empaques de la presa>estopa y el nmero de
elementos a cambiar es muy peque3o.
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2."." APLICACIONES DE LAS BOMBAS CENTRÍF!AS
- continuación se nombrarán las diversas aplicaciones de las bombas. -!ora
pasaremos a e"aminar algunas de las industrias, sistemas y procesos donde las
bombas desempe3an un papel de suma importancia. +esde luego el tema es
demasiado largo para cubrirlo completamente, las descripciones que se darán tienen
por objetivo proporcionar una idea general de la variedad de equipos de bombeo
empleados en los servicios pblicos e industrias, para satisfacer sus necesidades.
2.".".1 PLANTAS TERMOELÉCTRICAS
Los elementos básicos de una planta termoelctrica son la caldera y el grupo
turbogenerador. - fin de mejorar el ciclo básico se conecta un condensador en la
descarga de la turbina, el ciclo de alimentación de agua a la caldera y de condensado
requiere un mínimo de tres bombas$ la bomba de condensado que envía el agua
desde el condensador !asta los calentadores, la bomba de alimentación a la caldera,
y la bomba de circulación que impulsa el agua fría a travs de los tubos del
condensador, con, lo que se logra condensar el vapor.
2.".".2 PLANTAS DE ALMACENAMIENTO
+ebido a que los recursos !idroelctricos son cada día más escasos en el mundo,
fue necesario construir plantas de almacenamiento con turbobombas, que trabajan
como turbinas en los momentos en que la carga del sistema es más alta, y como
bombas cuando la carga del sistema es baja.
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2."."." PLANTAS DE ENER!ÍA NCLEAR
La característica principal de las bombas usadas en plantas nucleares es la
má"ima reducción de fugas, para evitar cualquier posibilidad de contaminación con
material radioactivo, la segunda característica es la confiabilidad del equipo. Los
líquidos manejados incluyen agua pesada, agua radioactiva, sodio líquido, lodos
radiactivos. El continuo aumento de plantas nucleares para la generación de energía
elctrica requiere que se construyan más, y mayores bombas, dise3os nuevos que
permitan reducir el costo total de este tipo de centrales.
2.".". SERVICIO PARA LA MARINA
Los servicios de las bombas son de suma importancia en los barcos tanto
mercantes, militares o de pasajeros. Las bombas centrífugas se usan para servicios
au"iliares de condensador, drenajes atmosfricos, desperdicios, alimentación de
calderas, salmueras, circulación, agua potable, protección de incendio, agua fresca y
servicios generales.
2.".".0 AERON8TICA
na rama de ingeniería tan moderna, complicada y e"acta como la aeronáutica,
no puede prescindir de equipos de bombeo. Las bombas se usan en los sistemas de
mando, de calefacción, de refrigeración, lubricación, etc. *ero no solo son
importantes los sistemas de bombeo de las unidades en vuelo, sino tambin los que
se usan en las instalaciones de dise3o y prueba de aviones.
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2.".".3 INDSTRIA 9ÍMICA
La industria química es la que presenta problemas de bombeo más complejos y la
que requiere bombas para manejar sustancias de diferente naturale%a. Las materias
primas en estado líquido generalmente son abastecidas en carros tanque de donde
deben bombearse a travs de diferentes partes del sistema de tubería, las bombas
centrífugas se usan en las plantas químicas para manejar apro"imadamente el ?5@
de los líquidos corrosivos, la ra%ón de esto, es la ventaja que presentan de trabajar
con !olguras más amplias, lo cual es de gran importancia cuando se usan aleaciones
ino"idables.
2.".".5 INDSTRIA PETROLERA
El transporte de líquidos en la industria petrolera se !ace a travs de miles de
Ailómetros en el mundo entero, tanto en oleoductos y gasoductos. En ciertos casos el
ducto puede servir para transportar diferentes fluidos, las estaciones de bombeo
están instaladas a intervalos adecuados, a lo largo del ducto, pues an en terreno
plano las cargas de fricción son grandes y se requieren bombas de alta presión.
2.".".4 REFINACIÓN
El proceso de refinación es uno de los procesos industriales más complejos y el
que requiere mayor variedad de bombas. Los productos que se manejan en una
refinería tienen densidades que varían desde 5.B a mayores que /.52 viscosidades
menores que las del agua y otras tan altas que ni siquiera las bombas centrífugas las
pueden manejar2 las temperaturas llegan a =C5 D, y las presiones alcan%an !asta
/055 *si.
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#in embargo, la industria petrolera es la que !a !ec!o el mayor esfuer%o para
estandari%ar sus procesos lo cual se observa en las normas -.*.I. &-merican
*etroleum Institute'.
2.".". INDSTRIA PAPELERA
El papel se fabrica a partir de la celulosa obtenida de diferentes tipos de madera,
ca3a de a%car, desperdicios de papel, etc.
E"isten fábricas de pulpa de papel, papel y otros que elaboran ambos productos.
La manufacturera de la pulpa consiste en separar fibras de celulosa y transformarlas
en una pasta adecuada para la manufactura de papel, cartón, celofán y gran variedad
de otros productos. na fábrica de pulpa utili%a bombas que manejan líquidos tales
como agua, ácidos. En algunos casos se necesita una bomba au"iliar especial o un
alimentador tipo tornillo que ayuda a la pulpa de alta consistencia a entrar a la
bomba.
2.".".16 INDSTRIA TE:TIL
Las bombas de fábricas te"tiles manejan colorantes, agua, sulfuro de carbono,
ácidos, sosa cáustica, acetatos, alco!oles, sales, engomado entre otros. #e usan
muc!as bombas de medición y dosificación en las aplicaciones te"tiles para manejar
soluciones de decolorantes, control de *F del agua de lavado de las fibras sintticas,
etc.
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2.".".11 INDSTRIA DEL ;LE
Las 1ombas 6entrífugas son las más comunes en este tipo de industria, los
líquidos bombeados son$ solventes, aceites suavi%adores, modificadores,
catali%adores, salmuera, láte", etc. Esta industria tiene un desarrollo paralelo a la
petro>química y a la automovilística.
2.".".12 MINERIA < CONSTRCCIÓN
Las bombas que se usan en estas actividades, especialmente manejan líquidos
con sólidos en suspensión. Las aplicaciones en minería de carbón incluye
eliminación de agua, alimentación de filtros, manejo de productos pesados, bombeo
de sumideros de carbón, etc.
En los diferentes procesos de la minería, tanto de materiales metálicos como no
metálicos, las bombas se usan en las fases del proceso de beneficio, alimentación de
clasificadores, recuperación de productos entre otros.
En construcción se usan bombas centrífugas portátiles accionadas por motores de
combustión interna, ya que en el lugar de la construcción generalmente se carece de
energía elctrica suficiente.
2.".".1" INDSTRIA SIDER=R!ICA
Las principales aplicaciones de las bombas centrífugas en la industria siderrgica
son$ enfriamiento de molinos, enfriamiento de !ornos, servicios de suministro de
agua, remoción de escorias en los lingotes, etc.
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+ebido a que la industria siderrgica tiene procesos continuos se requieren más
bombas duraderas lo cual obliga al fabricante a usar materiales de alta resistencia.
En cualquier país la industria siderrgica es uno de los mayores consumidores de
equipos de bombeo.
2.".".1 CALEFACCIÓN
Los sistemas de calefacción de edificios requieren bombas de circulación de agua
caliente y en algunos casos, unidades para el retorno de condensados. *ara ello se
usan bombas centrífugas peque3as.
2.".".10 SISTEMAS DE SMINISTRO DE A!A POTABLE
En esta ultima parte del siglo GG, el agua potable constituye uno de los líquidos
más preciados. El constante aumento de la población y el agotamiento de los
recursos naturales cercanos agravan el problema. *or ello aumentan constantemente
los caudales de líquido que se necesita bombear desde lugares cada ve% más
distantes, en este caso las bombas centrífugas son las más usadas.
2.".".13 SISTEMAS DE A!A RESIDALES
Las bombas que manejan aguas residuales tanto en peque3os sistemas
industriales como en los grandes de bombeo de aguas negras a las ciudades, son
bombas centrífugas de flujo mi"to o de flujo a"ial que pueden manejar gastos
elevados con presiones elevadas.
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2.".".15 INDSTRIA ALIMENTÍCIA
Heneralmente las bombas para el manejo de alimentos o bombas sanitarias como
tambin se les conoce, deben tener características especiales que no son necesarias
en otros tipos de servicio. Están !ec!as de acero ino"idable, monel, aluminio,
cristal, porcelana u otras aleaciones, para evitar que las aletas del impulsor da3en la
apariencia de los alimentos, las bombas centrífugas usadas en esta industria tienen
impulsores con solo una o dos aletas, y a menudo se fabrican con el impulsor del
tipo caracol, sin aletas.
2.". PESTA EN MARC;A DE NA BOMBA CENTRÍF!A
*ara poner en marc!a una bomba centrífuga !ay que tener presente las
siguientes consideraciones$
4 6omprobar todos los purgadores, bridas, líneas, etc., asegurándose de que nose !a olvidado ninguna junta ciega.
4 #i la bomba está recin instalada, comprobar que puede girar sin dificultad
rodándola a mano. 6omprobar que el sentido de rotación del motor es el
correcto.
4 6omprobar la lubricación de los cojinetes y demás partes móviles.
4 6omprobar los cierres líquidos.
4 6errar la válvula de impulsión, abrir la de aspiración plenamente y llenar de
líquido la carcasa. *rguese el aire o vapor por el purgador situado en la parte
más alta de la carcasa.
4 *oner en marc!a la bomba !asta alcan%ar la presión normal y abrir entonces
la válvula de impulsión lentamente y asegurarse que la presión se mantiene
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en su valor. Fay que tener en cuenta que si se abre demasiado rápidamente la
válvula de impulsión, se puede originar una pulsación repentina con la
prdida de la succión.
2.".0 PARADA DE NA BOMBA CENTRÍF!A
4 6errar la válvula de impulsión2 sto reduce la carga del motor y evita el
retroceso si la válvula de retención no funcionase.
4 *arar el motor o turbina.
4 +ejar la bomba llena de líquido a menos que el producto tenga un alto punto
de congelación o viscosidad. En este caso vaciar la bomba cerrando
previamente la válvula de aspiración. -brir la purga de presión de la bomba.
olver a cerrar esta purga. #i la bomba se deja preparada para entrar en
servicio, dejar la aspiración abierta.
4 #i se va a !acer en la bomba alguna reparación, cerrar todas las válvulas de
bloqueo y vaciar la bomba.
2.".3 COMPROBACIONES DE NA BOMBA CENTRÍF!A EN
FNCIONAMIENTO
4 6omprobar la presión de descarga.
4 6omprobar la empaquetadura. #i tiene anillo empaquetador, comprobar que
no está sobrecalentada o comprobar la presión si tiene engrase de anillo. #i el
cierre es mecánico no se precisa ajuste.
4 6omprobar el nivel de aceite lubricante en la envoltura del cojinete.
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4 6omprobar manualmente si e"iste una e"cesiva vibración y ruidos.
2.".5 TERMINOLO!ÍA EMPLEADA EN EL MANE7O DE
BOMBAS CENTRÍF!AS
2.".5.1 CADAL
Es el volumen de líquido que pasa a travs de una sección determinada en la
unidad de tiempo, en este caso se e"presará en l<s, que para flujo incompresible se
e"presa &J'$
+onde$
J K 6audal de fluido &l<s'.
Q KV
A
2.1
K elocidad del fluido a travs de la sección &m<s'.
- K 8rea de la sección perpendicular a la dirección del fluido &m0
'
2.".5.2 ALTRA TOTAL
#e entiende como altura total &F', al incremento total de energía impartida al
líquido por la bomba, medido entre la sección de succión y descarga, e"presado en
metros de columna de agua &m'.
2.".5." PNTO DE S;TT > OFF#e entiende como el punto de la curva característica donde el caudal es nulo, en
la mayoría de los casos este punto proporciona la mayor energía disponible de la
bomba.
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2.".5. ALTRA DE DESCAR!Aepresentada como &!+', es la altura pie%omtrica del líquido impulsado por la
bomba, medida en la boca de descarga, referida al nivel de referencia y e"presada en
metros de columna de agua &m'.
2.".5.0 ALTRA DE SCCIÓN
Es pie%omtrica del líquido impulsado por la bomba, medida en la boca de
succión, referida al nivel de referencia y e"presada en metros de columna de agua
&m'. se representa como !#.
2.".5.3 ALTRA TOTAL DE DESCAR!A
Es la energía total e"presada en metros, como resultado de la suma de la energía
potencial y la energía cintica, en la sección de descarga, se representa como F+.
La ecuación de cálculo es$
V0
H D
K h DM D
0N g 2.2
+onde$
F+ K -ltura total de descarga.
!+ K -ltura de descarga.
+ K elocidad de descarga &m<s'.
g K -celeración de la gravedad &?.=/ m<s0'.
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2.".5.5 ALTRA TOTAL DE SCCIÓNEs la energía total e"presada en metros, como resultado de la suma de la energía
potencial y la energía cintica, en la sección de succión, se representa como F#.
La ecuación de cálculo es$
+onde$
F# K -ltura total de succión.
!# K -ltura de succión.
d K elocidad de succión &m<s'.
H S
KhS
V0
M S
0N g
2."
g K -celeración de la gravedad &?.=/ m<s0'.
2.".5.4 VELOCIDAD DE ROTACIÓN
#e define como la cantidad de vueltas que reali%a el eje de la bomba en un
minuto, e"presada generalmente en r.p.m.
2.".5. VELOCIDAD ESPECÍFICA
La velocidad específica representada como :#, se define como aquella velocidad
en r.p.m, en la que un impulsor geomtricamente similar pero de menor tama3o que
el impulsor original, produciría una carga unitaria a una capacidad unitaria. Es
importante decir que este nmero carece de significado físico, es un nmero
adimensional que permite dise3ar las características de operación, es representativo
del punto de má"ima eficiencia de la bomba en cuestión, es decir los parámetros
involucrados en la ecuación corresponden al punto mencionado.
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2.".5.16 PRESIÓN DE VAPOR Es aquella presión a la cual un líquido se convierte en vapor al agregarse calor,
en los ensayos, se e"presa en *a.
2.".5.11 AREA DE DESCAR!A
Es el área neta de la sección de descarga, calculada tomando como diámetro el
medido en la sección donde se encuentra el punto de toma de presión de descarga,
e"presado en m0
. &-+'. En trminos generales el área se calcula en base a la
siguiente e"presión aplicada a tubería de sección circular.
+onde$
O N D0
A KP
2.
- K epresenta el área de la sección circular perpendicular a la dirección del
fluido bien sea en la descarga o en la succión &-+' o &-#'.
2.".5.12 AREA DE SCCIÓN
Es el área neta de la sección de descarga, calculada tomando como diámetro el
medido en la sección donde se encuentra el punto de toma de presión de succión,
e"presado en m0. &-#'.
2.".5.1" VELOCIDAD DE DESCAR!AEs la velocidad promedio del líquido a travs de la sección donde se mide la
altura de descarga, e"presada en m<s. &+'.
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2.".5.15.2 ALTRA NETA DE SCCIÓN DISPONIBLEEs característico del lado de succión de la bomba, se define como la diferencia
entre la altura de aspiración absoluta y la presión de vapor del fluido en las
condiciones de funcionamiento y debe ser siempre mayor a la requerida. #e calcula
por medio de la siguiente ecuación$
NPSH D
K h A
R hVP
R h s
Rh
f
2.0
+onde$
!- K Es la presión absoluta.
!vp K Es la presión de vapor del líquido.
!s K Es la carga estática del líquido sobre el eje de la bomba.
!f K Es la prdida de carga debida al ro%amiento dentro del sistema de succión.
2.".5.14 POTENCIA =TIL
Es conocida en algunos te"tos como potencia a la salida &*u', es la potencia
!idráulica disponible a la salida del impulsor, e"presada en ST.
2.".5.1 POTENCIA ELÉCTRICA
Es la potencia o energía que reside en la entrada de un motor y es abastecida
desde una red elctrica &*e'.
2.".5.26 POTENCIA EN EL E7E
Es la potencia que reside sobre el eje de la bomba que es tambin conocida como
potencia al freno &*'.
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2.".5.21 EFICIENCIA TOTAL DE LA BOMBA#e define como la relación entre la potencia til de la bomba y la potencia total
en el eje de la bomba.
2.".5.22 N=MERO DE RE<NOLDS
Es un parámetro adimensional que relaciona la densidad, diámetro de la tubería
de conducción, velocidad de transporte y la viscosidad absoluta del fluido, usado
para determinar el rgimen bajo el cual se encuentra el fluido en movimiento, biensea laminar o turbulento, se considera laminar cuando el nmero de reynolds es
menor a 0555, entre 0555 y P555 se considera %ona crítica y mayores a P555
rgimen turbulento. & e'. #e calcula por medio de la siguiente ecuación$
R KU NV N D
eV
2.3
+onde$
U K +ensidad del fluido &Sg. <m
W
'. K elocidad del fluido &m<s'.
+ K +iámetro de la tubería &m'.
V K iscosidad absoluta &*aNs'.
2.".5.2" PÉRDIDAS DE ENER!ÍA DEL FLIDO
#e Entiende por prdidas a todas aquellas disminuciones de energía en la
conducción de un fluido a lo largo de una red de tuberías, dic!as prdidas se pueden
deber a diversas ra%ones entre las cuales se destaca$
4 *rdidas por ro%amiento con las paredes de la tubería, este tipo de prdida
contribuye a la disminución de la presión y se debe al acabado superficial de
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la superficie de la tubería de conducción, depende tambin del diámetro
interior, velocidad, densidad y viscosidad del fluido.
4 6ambios repentinos en la succión de la tubería.
4 6ambios de dirección.
4 Xbstrucciones en la tubería.
Las prdidas se pueden clasificar en$
2.".5.2".1 PÉRDIDAS MA<ORES O DE FRICCIÓN
#on las que crecen linealmente con el desarrollo de la conducción, y se deben
al ro%amiento de las partículas de agua entre sí con las paredes de la tubería.
2.".5.2".2 PÉRDIDAS MENORES O LOCALES
#on aquellas que ocurren en una %ona definida de la conducción y que son
originadas por accesorios que se encuentran en la tubería.
2.".5.2 CEBADO DE NA BOMBA CENTRÍF!A
-lgunos tipos de bombas para su correcto funcionamiento necesitan estar llenas
de fluido, en caso que estn llenas de aire no funcionarían correctamente, es lo que
se conoce como cebado de la bomba. Este fenómeno se produce en concreto en las
bombas centrífugas, estas son máquinas sin capacidad autocebante, al contrario que
las bombas de despla%amiento positivo que en general son todas autocebantes2 es
decir an llenas de aire son capaces de llenar de fluido el circuito de aspiración.
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En un circuito como el mostrado en el esquema adjunto sin ningn dispositivo
adicional al parar la bomba centrífuga el fluido del circuito de aspiración cae !acia
el depósito vaciándose la bomba.
F#$. 2.3.% 6ircuito
*or lo tanto en instalaciones de bombeo cuyo esquema coincide con el indicado
en el esquema adjunto es necesario un sistema adicional para evitar que la bomba se
descebe. -lgunos de estos sistemas se indican a continuación$
4 #e puede construir un orificio en la parte superior de la carcasa de la bomba y
arrojar agua sobre el mismo para que la bomba al encenderse est llena de
agua y pueda bombear correctamente. :o se trata de un sistema muy eficiente.
4 #e puede usar una válvula de pie. *ermite el paso del líquido !acia la bomba
pero impiden su regreso al depósito una ve% se !a apagado la bomba con loque impide el descebe de la tubería de impulsión. *uede presentar problemas
cuando el fluido tiene suciedad que se deposita en el asiento de la bomba
disminuyendo su estanqueidad, por otra parte supone una prdida de carga
más o menos importante en la tubería de impulsión por lo que aumenta el
riesgo de que se produ%ca cavitación en la bomba.
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4 so de una bomba de vacío. La bomba de vacío es una bomba de
despla%amiento positivo que e"trae el aire de la tubería de impulsión y !ace
que el fluido llegue a la bomba centrífuga y de este modo quede cebada.
4 *or ltimo otra posibilidad consiste en instalar la bomba bajo carga, es decir
por debajo del nivel del líquido, aunque esta disposición no siempre es
posible.
2.".5.20 PR!A DE N INSTRMENTO DE MEDICIÓN
Es una operación que consiste en e"traer completamente el aire mediante la
introducción del fluido de ensayo evitando que entren partículas sólidas.
2.".5.23 CAVITACIÓN EN BOMBAS CENTRÍF!AS
Las bombas centrífugas funcionan con normalidad si la presión absoluta a la
entrada del rodete no está por debajo de un determinado valor2 cuando el líquido a
bombear se mueve en una región donde la presión es menor que su presión de vapor,
vapori%a en forma de burbujas en su seno, las cuales son arrastradas junto con el
líquido !asta una región donde se alcan%a una presión más elevada y allí
desaparecen2 a este fenómeno se le conoce como cavitación, cuyas consecuencias se
describen a continuación$ si a la entrada del rodete la presión es inferior a la presión
parcial del vapor pv, se forman las burbujas de vapor que disminuyen el espacio
utili%able para el paso del líquido, se perturba la continuidad del flujo debido al
desprendimiento de gases y vapores disueltos, disminuyendo el caudal, la altura
manomtrica, el rendimiento de la bomba etc. En su recorrido da3an los conductos
de paso del líquido en el tubo de aspiración y llegan a una %ona en el rodete, de
presión superior a la presión de vapor, en la que, instantáneamente, toda la fase de
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vapor pasa a líquido, de forma que el volumen de las burbujas pasa a ser ocupado
por el líquido, en forma violenta, que se acompa3a de ruidos y vibraciones, lo cual
se traduce en un golpeteo sobre los álabes, que se transmite al eje, cojinetes, cierres
mecánicos, etc.
2.".5.25 COEFICIENTE DE CAVITACIÓN
Es la relación que e"iste entre la carga o altura de succión disponible y la carga o
altura total de descarga, bombeo o elevación. &Y'.
+onde$
Y K 0./P N/5>P
:#P<W
Y K N PSH
D
H T
2.5
2.".5.24 CONE:IONES DE LAS BOMBAS CENTRÍF!AS
+e acuerdo a las necesidades del sistema pueden requerirse variaciones del
caudal o de la carga o altura, para dic!os casos se emplean dos tipos de
disposiciones de las bombas, en serio o en paralelo.
2.".5.24.1 BOMBAS EN SERIE
#e obtiene un aumento de cargas o alturas, manteniendo constante el caudal.
2.".5.24.2 BOMBAS EN PARALELO
#e obtiene un aumento en el caudal, manteniendo constante el cabe%al o la altura.
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2.".5.2 CRVA CARACTERÍSTICA 9%; DE NA BOMBA.#e puede definir como el resultado gráfico de los parámetros que identifican el
rendimiento de una bomba y que por ende son elementos que permiten su selección,
los parámetros involucrados son$
4 Hasto, capacidad o caudal &J'.
4 6arga o altura &F'.
4 *otencia en el eje &*'.
4 Eficiencia &Z'.
4 elocidad de rotación &:'.
Estos parámetros son interdependientes, sus variaciones están representadas en
curvas propias de cada bomba, y son estas las que permiten reconocer el punto deeficiencia má"ima por lo que se puede visuali%ar rápidamente el gasto y carga
adecuados para el mejor desempe3o de la bomba. En la figura que se muestra a
continuación se muestra una curva característica para un rango variado de diámetros
y una velocidad determinada de revoluciones.
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F#$. 2.5.% 6urva característica de una bomba centrífuga para diferentes diámetros.
2.".5."6 ALTRA EST8TICA O ALTRA !EOMÉTRICA ?@
La carga estática, puede obtenerse con mediciones directas. #e trata de ladistancia vertical que el agua se despla%a desde el nivel más alto del tanque que
alimenta a la tubería de succión !asta el nivel más alto del tanque de descarga.
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F#$. 2.4. #ucción negativa
La figura 0.B representa una succión negativa, donde se indica claramente los
tramos de succión y descarga con sus respectivos accesorios. #e tendrá entonces en la
tubería de succión una caída de presión por efecto del roce que se denotara !fs, una
velocidad s, una altura de succión !s y un diámetro de succión +s. En la descarga se
tendrá un !fd, una velocidad de descarga d, una altura de descarga !d y un diámetro
de descarga +d al cual se considera como el inmediato superior al de la succión. *ara
este primer caso y considerando cada tramo por separado, la ecuación para la -ltura
estática queda de la siguiente forma$
! K -ltura de descarga &d' M -ltura de succión. &n'
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F#$. 2..%. #ucción positiva
La figura 0.7 representa una succión positiva, la altura geomtrica que la bomba
debe vencer en este caso es menor, para este caso la altura estática &!' es$
! K -ltura de descarga [ -ltura de succión.
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2.".4 MATERIALES PARA PARTES DE BOMBAS CENTRÍF!ASTa'la 2.2 Lista de materiales para partes de una 1omba 6entrífuga
CLASE DE MATERIALES < SS ABREVIATRAS
Parte
Mat()#al
ASTM
I%1 I%2 S%1 S%"
1
-6
-6
:I>E#I#7
6-6-\- #I FIEX :+I+X FIEX :+I+X -6EX -L
6-1X:X
-6EX -L
6-1X:X
*-E# I:7E:-#
&-\X:E#, +I#XE#,+I--H9-'.
I9*L#X.
:X
#I
FIEX :+I+X
FIEX :+I+X
1X:6E
1X:6E
FIEX :+I+X
FIEX :+I+X
:I>E#I#7
:I>E#I#7
-:ILLX# +E +E#H-7E
+E 6-6-\- :X FIEX :+I+X 1X:6E FIEX :+I+X :I>E#I#7
-:ILLX# +E +E#H-7E
+E I9*L#X :X FIEX :+I+X 1X:6E FIEX :+I+X :I>E#I#7
LE6F- #I -6EX -L
6-1X:X
-6EX -L
6-1X:X
-6EX -L
6-1X:X
-6EX -L
6-1X:X
9-:H- +E LE6F-
*--
E9*-JE7-+-
:X /0@ 6X9X
E:+E6I+X
1X:6E +X /0@ 6X9X
E:+E6I+X
/0@ 6X9X
E:+E6I+X
9-:H- +E LE6F-
*-- #ELLX 9E6-:I6X :X -6EX I:XG>
/0@ 6X9X
-6EX I:XG>
/0@ 6X9X
-6EX I:XG>
/0@ 6X9X
-6EX I:XG>
/0@ 6X9X
1]E H-H-:7- :X FIEX :+I+X 1X:6E FIEX :+I+X :I>E#I#7
9-:H-# +E
I:7EE7-*-#
:X FIEX :+I+X 1X:6E FIEX :+I+X :I>E#I#7
1]E# +E I:7EE7-*-# :X FIEX :+I+X 1X:6E FIEX :+I+X :I>E#I#7
1I+- +EL
*E:#-E#7X*-< #ELLX.#I -6EX I:XG. W/B -6EX I:XG. W/B -6EX I:XG. W/B -6EX I:XG. W/B
]:- +E L- 6-6-\-
6-1E\-L +E +E#6-H-
< L-- +E #66IX:
:X
#I
-#1E#X 6X:
E#*I-L +E -6EX
I:XG.
-6EX -L
6-1X:X
-#1E#X 6X:
E#*I-L +E -6EX
I:XG.
-6EX -L
6-1X:X
-#1E#X 6X:
E#*I-L +E
-6EX I:XG.
-6EX -L
6-1X:X
-#1E#X 6X:
E#*I-L +E
-6EX I:XG.
-6EX -L
6-1X:X
1]E# +E LE6F-
6XL9:- < 7-\X:
:X :I7ILX 1X:6E 6-1X:X
ELLE:X
:I7ILX
7X:ILLEI- #I-6EX -L
6-1X:X
-6EX -L
6-1X:X
-6EX -L
6-1X:X
-6EX -L
6-1X:X
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2.". MANTENIMIENTO PREVENTIVO
2."..1. INSPECCIÓN DEL E9IPO DE CONTROL ?TABLERO@
a. astros de #ucio, *olvo, X"ido$ se limpiara el sucio y el polvo con aspiradora2
las partes metálicas o"idadas serán raspadas y repintadas.
'. evisar la barras y los terminales de 6one"ión$ /m .?5). -pretando todas las
uniones, empalmes y otros. :ormalmente el sobre calentamiento es causado por
empalmes y uniones flojas. Estos puntos notan por su color negro &signo de
quemadura que es diferente al color original de las barras pintadas y pulidas'.
,. Inspeccionar los contactos por desgaste de la superficie de contacto, su alineación
o si tienen en la superficie de contacto puntos sobresalientes o quemaduras, en
cualquiera de estos casos !ay que cambiar el contacto da3ado o preferiblemente
todo el juego de contactos.
*. erificar que todas las partes mecánicas funcionen correctamente
(. #i el 6ontactor es instalado en un lugar muy sucio o en un ambiente corrosivo,!ay que efectuar esa inspección más a menudo.
. :o utili%ar limas o papel de lija para rectificar los contactos plateados.
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$. 6uerpo de contactores els y #olenoides$ 1uscar el recalentamiento de las
diferentes partes. Inspeccionar la bobina, eliminar polvo, grasa, corrosión,
cone"iones flojas y descargas superficiales.
. 6ontactos$ revisarlos por quemadura o rugosidad e"cesiva.
#. esortes$ erificar la presión en las superficies de los contactos y que esta seaigual para todos.
. erminales fle"ibles$ buscar cables endurecidos o !ilos rotos< quemados.
. 6aja 9etálica$ er en el interior y e"terior de la caja si esta tiene polvo, o"ido,
corrosión, signos de golpes o tuercas y tornillos flojos.
l. els de sobrecarga$ erificar si su amperaje corresponde al del motor, si están
sucios u o"idados, si las cone"iones están flojas.
/. recuencia de control$ 6!equera la secuencia de operación de los rels de control
y de los arrancadores. 6ontrolar el c!isporroteo de los contactos.
&. usibles$ 6omprobar el correo amperaje del fusible y la presión de las pin%as
porta fusibles.
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o. Instrumentos de control$
4 Limpie%a y verificación de su funcionamiento cada mes &isor, *resostatos,
manómetros y electrodos'.
4 álvula de seguridad, cada mes debe graduarse de C a /5 lbs. *or encima
de la presión de trabajo.
p. ibración en la bomba
4 +esalineación$ verificar la alineación angular, como paralela entre la
bomba y la impulsión, alinear segn el fabricante (b.)
4 -nclajes de las bombas$ evisar y c!equear las partes &tornillos y tuercas'
que ajustan a las bases de la motobomba.
2."..2 REVISIÓN DE COMPRESOR
a. El compresor no debe funcionar más de /5 a /C minutos seguidos &como
má"imo'.
'. #e debe revisar el nivel de -ceite de cada mes y cambiar -ceite cada W &tres'
meses.
,. erificar el estado de las correas cada mes, pensionado y alineación de las
poleas.
*. 6ambio de las correas cada W &tres' meses.
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2.".." REVISIÓN DE LAS BOMBAS < TBERÍAS
a. Inspeccionar las tuberías de las bombas a la descarga &uniones, codos'.
'. evisar las álvulas de +renaje, 6!ecA, de 6ompuerta, etc., y cambiar las que
no funcionen. 9antenimiento correctivo.
,. erificar el funcionamiento de los manómetros antes y despus de las
bombas.
*. evisión del motor$ erificación de su consumo elctrico &-mperaje, oltaje,
recuencia' y su temperatura E"terna.
2.".16 MANTENIMIENTO CORRECTIVO
2.".16.1 PROBLEMAS EN LAS BOMBAS
#e apaga la bomba con problemas a travs de su botonera y se c!equean los
siguientes aspectos en la misma$
a. uido anormal de su funcionamiento$ 6avitación &insuficiente el caudal que entra
a la carcasa y el alabe impulsor', demasiada profundidad de succión que se
verificara con el vacuómetro o el indicador combinado &verificar con la curva de
eficiencia del fabricante el :*#F'
'. -ire etenido$ #e debe purgar el aire contenido dentro de la carcasa de la bomba,
que puede tambin causar ruido y afectar el buen funcionamiento de la bomba.
,. +efectos mecánicos$ erificar rotura de pie%as e"ternas o internas, desgaste de
cojinetes, desalineación de la bomba o del impulsor.
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2.".16.2 NO ;A< DESCAR!A DE A!A
a. erificar el nivel de agua en el tanque de almacenamiento y c!equear el
estado del flotante elctrico, verificar si las llaves de entrada y salida del pulmón
están totalmente abiertas.
'. 1omba +escebada$ Esto significa que el tubo de succión quedo vacío, por lo
tanto se !ace necesario llenar por completo el tubo de aspiración desde la válvula de
pie !asta la carcasa de la bomba.
,. #i una ve% reali%ado el paso (b), la bomba no descarga agua observar si !ay
fugas en las juntas y accesorios del tubo de aspiración sacar aire acumulado en la
carcasa. 6omprobar el desgaste de empacaduras o tornillos de unión, verificar la
perdida de agua e"cesiva flujo en la prensaestopas o sellos mecánicos.
*. Hiro en la dirección Incorrecta$ Esto puede ocurrir cuando !ay un cambio de
fases, por lo tanto se !ace necesario verificar el giro del motor con la flec!a
direccional en la carcasa de la bomba.
(. Xbstrucción total o *arcial del impulsor y las uberías$ desarmar la bomba e
inspeccionar el impulsor, las tuberías y válvulas, limpiarlas o cambiarlas en caso deencontrar alguna obstrucción mecánica.
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2.".16." PRESIÓN INSFICIENTE.
a. 9arc!a +emasiado lenta$ comprobar si el motor esta bien conectado a la red y
recibiendo voltaje adecuado y corriente de la debida frecuencia.
'. +efectos 9ecánicos$ Xbservar si el rodete está defectuoso o si !ay desgaste
de anillos o de la empaquetadura &inspeccionar rodetes, anillos y empacaduras'
eempla%ar si !ay secciones de alabe muy desgastadas por abrasividad del agua o
tiempo de operación.