Las bombas centrífugas

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  • Las bombas centrfugas

    Qu son las bombas centrfugas?

    Las bombas centrfugas son las ms usadas en las industrias. Se utilizan para desplazar lquidos a travs de un sistema de tuberas, accionadas principalmente por motores elctricos y de combustin interna. Estas bombas crean un flujo utilizando la energa cintica de un rodete giratorio para generar el movimiento del fluido. La eficacia de una bomba centrfuga depende del rendimiento de este rodete.

    Clasificacin de las bombas centrfugas

    Debido a la gran variedad de las bombas centrfugas, estas pueden clasificarse como:

    Bomba centrfuga voluta: El impulsor descarga en una caja espiral que se expande progresivamente, proporcionada en tal forma que la velocidad del lquido se reduce en forma gradual. Por este medio, parte de la energa de velocidad del lquido se convierte en presin esttica.

    Bomba centrfuga difusor: Los labes (rueda perfilada) direccionales estacionarios rodean al rotor o impulsor en una bomba del tipo de difusor. Estos pasajes con expansin gradual cambian la direccin del flujo del lquido y convierten la energa de velocidad a columna de presin.

    Bomba centrfuga turbina: En este de bomba tipo se producen remolinos en el lquido por medio de los labes a velocidades muy altas dentro del canal anular en el que gira el impulsor.

    Las bombas centrfugas horizontales Las bombas centrfugas con el eje de giro horizontal tienen el motor a la misma altura. ste tipo de bombas se utiliza para el funcionamiento en seco. El lquido llega siempre a la bomba por medio de una tubera de aspiracin.

    Las bomba centrfugas verticales

    Las bombas centrfugas con el eje de giro en posicin vertical tienen el motor a un nivel superior al de la bomba y trabajan siempre rodeadas por el lquido a bombear.

  • Existen otras clasificaciones de las bombas centrfugas, basadas en los tipos de flujo

    Bomba centrfuga de flujo radial: En el caso de flujos bajos y altas presiones, la accin del rotor de la bomba centrifuga es en gran medida radial.

    Bomba centrfuga de flujo axial: Las bombas de flujo axial desarrollan su columna por la accin de impulso o elevacin de las paletas sobre el lquido.

    Bomba centrfuga de flujo mixto: Las bombas de flujo mixto desarrollan su columna parcialmente por fuerza centrifuga y parcialmente por el impulsor de los labes sobre el lquido. El dimetro de descarga de los impulsores es mayor que el de entrada.

    Principales caractersticas de la bomba centrfuga

    En la gran variedad de las bombas centrfuga encontramos las siguientes caractersticas:

    Elemento giratorio: Formados por un eje y uno o varios rodetes. Elemento estacionario (carcasa). Elementos de cierre. Aumenta la energa del fluido por la accin de la fuerza centrfuga. Se adapta a trabajos a velocidades altas. El lquido sale perpendicular al eje de rotacin del labe o rodete. En bombas de alta presin pueden emplearse varios rotores en serie. En las bombas de baja presin, el difusor es un canal en espiral. En el caso de flujos bajos y altas presiones, la accin del rotor es en

    gran medida radial. En flujos ms elevados y presiones de salida menores, la direccin de

    flujo en el interior de la bomba es ms paralela al eje del rotor. Flujo mixto es cuando la transicin de un tipo de condiciones a otro es

    gradual, y cuando las condiciones son intermedias. Las bombas centrfugas, al contrario que las de desplazamiento positivo,

    no son auto aspirantes y requieren de cebado previo al funcionamiento.

  • Usos y aplicaciones de las bombas centrfugas

    Son equipos para bombear fluidos corrosivos y no corrosivos a una eficiencia hidrulica mxima.

    Ventajas principales de las bombas centrfugas

    Son ms econmicas que las bombas de mbolo equivalente. Las bombas centrfugas son muy verstiles en sus capacidades y presiones.

    Algunas de sus ventajas son:

    Caudal constante. Presin uniforme. Sencillez de construccin. Tamao reducido. Bajo mantenimiento. Flexibilidad de regulacin. Vida til prolongada. No tienen movimientos alternativos.

    Campos de aplicaciones de las bombas centrifugas

    Las bombas centrfugas son las bombas que ms se aplican en diversas industrias, en las que destacan:

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

    Industria de cosmticos: Cremas y lociones, tintes y alcoholes, aceites, etc.

    Industria farmacutica: Pastas, jarabes, extractos, emulsiones. Bebidas: leche, cerveza, aguardientes, concentrados de fruta, jugos, etc.

    Otros qumicos: Solventes, combustibles y lubricantes, jabones, detergentes, pinturas, gases licuados, etc.

    Principio del funcionamiento de las bombas centrfugas

    Las bombas centrfugas mueven un cierto volumen de lquido entre dos niveles y transforman un trabajo mecnico en otro de tipo hidrulico. La energa se comunica al lquido por medio de labes en movimiento de rotacin, a diferencia de las bombas de desplazamiento volumtrico o positivo, de las rotativas (de engranajes, tornillos, lbulos, levas, etc.) y alternativas de pistn, de vapor de accin directa o mecnicas.

  • Los elementos que forman una instalacin con una bomba centrfuga

    Una tubera de aspiracin, que termina en la brida de aspiracin. Dentro de una cmara hermtica dotada de entrada y salida gira una

    rueda (rodete), el verdadero corazn de la bomba. El rodete es el elemento rodante de la bomba que convierte la energa del motor en energa cintica. El lquido penetra axialmente por la tubera de aspiracin hasta la entrada del rodete y este (alimentado por el motor) proyecta el fluido a la zona externa del cuerpo-bomba debido a la fuerza centrfuga producida por la velocidad del rodete. El lquido, de esta manera, almacena una energa (potencial) que se transformar en caudal y altura de elevacin (o energa cintica).

    1. Empaque.

    2. Flecha.

    3. Rodete.

    4. Voluta.

    5. Entrada.

    6. Anillo de desgaste.

    7. Difusor.

    8. Salida.

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

    Una tubera de descarga conectada con la bomba, el lquido se encanalar fcilmente, llegando fuera de la bomba.

  • Principales tipos de las bombas centrfugas

    En la gran variedad de las bombas centrfugas encontramos los siguientes principales tipos:

    Radiales, axiales y diagonales. De impulsor abierto, semiabierto y cerrado. Horizontales y verticales.

    Bombas centrfugas radiales, axiales y diagonales

    El tipo de una bomba que atiende al diseo hidrulico del rodete impulsor, viene caracterizado por su velocidad especfica, calculada en el punto de funcionamiento de diseo, es decir, en el punto de mximo rendimiento de la curva caracterstica.

    Bombas centrfugas radiales

    La corriente lquida se verifica en planos radiales. La energa se cede al lquido esencialmente mediante la accin de la fuerza centrfuga.

    Bombas centrfugas axiales

    La corriente lquida se verifica superficies cilndricas alrededor del eje de rotacin. La energa se cede al lquido por la impulsin ejercida por los labes sobre el mismo.

    Bombas centrfugas diagonales

    La corriente lquida se verifica radial y axialmente, denominndose tambin de flujo mixto. La energa se cede al lquido mediante la accin de la fuerza centrfuga y la impulsin ejercida por los labes sobre el mismo.

    Campos de aplicacin de los tres tipos de bombas centrfugas

    El diagrama muestra una relacin entre el caudal en litros/minuto y la altura hidrulica. Subiendo en vertical se encuentran el tipo de bomba y potencia necesaria para una altura hidrulica determinada.

  • Caractersticas tcnicas e hidrulicas de las bombas centrfugas

    Altura hidrulica desarrollada por una bomba centrfuga

    La altura (h) desarrollada por una bomba se determina midiendo la presin en la aspiracin y en la salida de la bomba, calculando las velocidades mediante la divisin del caudal de salida entre las respectivas reas de las secciones transversales y teniendo en cuenta la diferencia de altura entre la aspiracin y la descarga. La altura neta h suministrada por la bomba al fluido es donde los subndices d y as se refieren a la descarga y aspiracin de la bomba. Si las tuberas de descarga y aspiracin son del mismo tamao, las componentes de la altura correspondiente a la velocidad se cancelan, sin embargo en general la tubera de entrada es mayor que la de salida.

    La normativa de ensayo indica que la altura desarrollada por una bomba es la diferencia entre la carga en la entrada y en la salida. Sin embargo, las condiciones del flujo en la brida de salida son normalmente demasiado irregulares para tomar medidas de presin precisas, y es ms seguro medir la presin alejndose de la bomba diez o ms veces el dimetro del tubo y aadir una estimacin de la prdida por friccin para esa longitud del tubo.

    En la entrada algunas veces existe prerotacin en la zona del tubo cercana a la bomba y esto puede hacer que las lecturas depresin obtenidas con un instrumento de medida sean diferentes a la presin media real en dicha seccin.

    Rendimiento hidrulico de las bombas centrfugas

    Cuando un lquido fluye a travs de una bomba, slo parte de la energa comunicada por el eje del impulsor es transferida el fluido. Existe friccin en los cojinetes y juntas, no todo el lquido que atraviesa la bomba recibe de forma efectiva la accin del impulsor, y existe una prdida de energa importante debido a la friccin del fluido. sta prdida tiene varias componentes, incluyendo las prdidas por choque a la entrada del impulsor, la friccin por el paso del fluido a travs del espacio existente entre las palas o labes y las prdidas de alturas al salir el fluido del impulsor. El rendimiento de una bomba es bastante sensible a las condiciones bajo las cuales est operando.

    Caractersticas del funcionamiento de las bombas centrfugas a velocidad constante

    El rendimiento de una bomba vara considerablemente dependiendo de las condiciones bajo las cuales est operando. Por tanto, cuando se selecciona una bomba para una situacin dada, es importante que la persona encargada de realizar dicha seleccin tenga informacin relativa el funcionamiento de las distintas bombas entre las que vaya a realizarse la eleccin. El fabricante de bombas suele tener informacin de este tipo, basada en ensayos de laboratorio, sobre su catlogo de bombas estndar. Sin embargo, algunas veces las bombas de gran capacidad se fabrican a medida. A menudo se

  • fabrica y se ensaya un modelo de tal bomba entes de realizar el diseo final del prototipo de la bomba. Aun cuando algunas bombas centrfugas son accionadas por motores de velocidad variable, la forma ms frecuente de operacin de las bombas es a velocidad constante.

    La forma de los impulsores y de los labes y su relacin con la envolvente de la bomba dan lugar a variaciones en la intensidad de las prdidas por choque, la friccin del fluido y la turbulencia. Dichos parmetros vara con la altura y el caudal, siendo responsables de las grandes modificaciones en las caractersticas de las bombas. La altura en vaco es la que desarrolla la bomba cuando no hay flujo. En el caso de las bombas centrfugas de flujo mixto, la altura en vaco es alrededor de un 10 por 100 mayor que la altura normal, que es la que corresponde al punto de mximo rendimiento, mientras que en el caso de las bombas de flujo axial la altura en vaco puede ser hasta tres veces la altura normal.

    La eleccin de una bomba para condiciones determinadas depender de la velocidad de giro del motor que la acciona. Si la curva caracterstica de una bomba para una velocidad de giro dada es conocida, la relacin entre la altura y el caudal para velocidades de giro distintas puede deducirse a partir de ecuaciones.

    El efecto de la viscosidad en bombas centrfugas

    Las bombas centrfugas tambin se utilizan para bombear lquidos con viscosidades diferentes a las del agua. Al aumentar la viscosidad, la curva altura caudal se hace mas vertical y que la potencia requerida aumenta. La lnea discontinua indica los puntos de mximos rendimiento para cada curva. Se observa que tanto la altura como el caudal disminuyen en el punto de mximo rendimiento.

    Dos de las principales prdidas en una bomba centrfuga son por friccin con el fluido y friccin con el disco. Estas perdidas varan con la viscosidad del lquido de manera que la carga capacidad de salida, as como de la toma mecnica difiere de los valores que se obtienen cuando se maneja agua.

    Es necesario, sin embargo, conocer las tres unidades diferentes que pueden encontrarse para describir la viscosidad de un lquido en especial:

    Segundos Saybolt Universal, o SSU. Centistokes que define la viscosidad cinemtica. Centiposes que definen la viscosidad absoluta.

    Se han hecho muchas pruebas experimentales para determinar el efecto de la viscosidad del lquido en el funcionamiento de diversas bombas centrfugas. Aun con datos muy extensos sobre el efecto de la viscosidad.

    Es difcil predecir con precisin el funcionamiento de una bomba cuando maneje un fluido viscoso de su comportamiento cuando emplea agua fra.

  • Cuando se aplican bombas ordinarias de agua fra para usarse en el bombeo de lquidos viscosos, se debe tener cuidado para asegurarse de que el diseo de la flecha es lo bastante fuerte para la potencia necesaria, que puede ser un considerable esfuerzo en los caballos de fuerza al freno para agua fra, aunque pueda ser el peso especfico del lquido menor que el del agua.

    Seleccin de bombas centrfugas

    Para una aplicacin especfica hay siempre varios tipos de bombas entre los que elegir. Se debe seleccionar una bomba con un muy buen rendimiento para las condiciones operativas dadas.

    Los parmetros para la seleccin de bombas centrfugas a investigar incluyen

    Velocidad especfica Ns. Dimetro del impulsor. Velocidad de operacin. Usar bombas multi-etapa. Colocar bombas en serie. Limitar el flujo en el sistema para ahorrar energa.

    Objetivo: El objetivo es optimizar los recursos tecnolgicos, minimizando el consumo de energa.

    Punto de operacin: Cambiando la curva de caractersticas de la bomba se puede manipular el punto de operacin. Esto se logra con la reduccin del dimetro del impulsor y colocarlo en la carcaza original, modificando el dimetro de la tubera o estrangular el flujo dentro de la misma.

    La curva de la bomba puede modificarse tambin cambiando la velocidad de trabajo de la misma.

    Niveles de operacin variables: Una situacin compleja se presenta cuando los niveles de los depsitos no son constantes. Con estas condiciones de trabajo no es posible lograr un alto rendimiento del sistema y se puede utilizar un motor de velocidad variable.

  • Las bombas centrfugas con el impulsor abierto

    Bombas centrfugas de impulsor abierto, semiabierto, cerrado y de doble aspiracin

    Hay modelos de bombas centrfugas especiales para cada tipo de lquido (combustibles, aguas densas, aguas potables, pulpa y cidos, etc.) y para diferentes caudales y presiones.

    Se pueden distinguir cuatro tipos de impulsores segn su diseo mecnico:

    De labes aislados (abiertos). Con una pared o disco lateral de apoyo (semiabiertos). Con ambas paredes laterales (cerrados). De doble aspiracin.

    Tipos de impulsores de las bombas centrfugas

    Semiabierto Abierto Cerrado De doble aspiracin

    La presin requerida o de servicio es la diferencia de altura entre la toma y el punto a donde se enva el lquido sin tomar en cuenta tramos horizontales.

    La presin necesitada para vencer la friccin y curvas est calculada en tablas; en funcin del dimetro de la tubera y del caudal y presin (o velocidad) del lquido.

    Bombas centrfugas con el impulsor abierto

    Un impulsor abierto tiene labes unidos nicamente al eje de giro y se mueven entre dos paredes laterales fijas. Cuenta con tolerancias laterales lo ms cerradas posibles para evitar fugas.

    Estos impulsores cuentan siempre con una pequea pared posterior para dar la rigidez necesaria a los labes. Los impulsores abiertos se utilizan en algunas bombas radiales pequeas y para el bombeo de lquidos abrasivos.

    No hay distinciones entre impulsores abiertos y semiabiertos.

  • Bombas centrfugas con empuje axial en el impulsor abierto con labes posteriores

    1. Presin de impulsin.

    2. Presin de impulsin.

    3. Reduccin en el empuje axial con labes posteriores.

    4. Presin aspiracin.

    Aplicaciones principales de estas bombas centrfugas

    Aguas cargadas. Aguas arenosas. Fangos ligeros de depuracin. Achique de canteras. Aceites de corte. Aceites ligeros, etc.

    Las bombas centrfugas con el impulsor semiabierto

    Los impulsores con una sola pared lateral, que siempre es la posterior, se usan en las bombas de flujo mixto y todas las axiales. Para evitar fugas deben ser muy cerradas las tolerancias laterales. Estas fugas son tanto mayores cuanto menos viscoso es el lquido. Son ms apropiados que los abiertos para manejar lquidos a altas temperaturas.

    El desgaste del impulsor es proporcional a la velocidad relativa del lquido. No es radialmente uniforme, sino algo mayor en la periferia. Hay que cambiar el impulsor cuando el juego lateral se hace grande por el desgaste.

    Para el manejo de lquidos abrasivos se colocan a veces placas laterales de desgaste. Estn construidas con materiales especiales como el acero inoxidable.

    La escasa tolerancia lateral del impulsor pueda tener graves consecuencias con una posible desviacin del eje. Esto tiene mucha mayor importancia que en los impulsores cerrados. Las dilataciones o contracciones anormales tienen mucha mayor importancia que en los impulsores cerrados.

  • Impulsor de una bomba centrfuga de torbellino con labes radiales a ambos lados del disco

    El empuje axial en los impulsores abiertos es mayor que en los cerrados. La parte anterior est sometida a una presin media menor. Para disminuir este defecto se les provee de labes posteriores. Estos disminuyen en gran parte la presin media en la cara posterior. Tambin sirven para evitar que el lquido quede estancado cerca del eje y empaquetaduras, ya que si el lquido fuese abrasivo podra resultar muy perjudicial.

    Ventajas del impulsor abierto sobre el cerrado en las bombas centrfugas

    Dentro de sus principales ventajas se encuentran:

    El impulsor abierto puede bombear lquidos corrosivos y abrasivos con slidos. La menor tendencia a obstruirse que le

    hace adecuado para lquidos sucios. El menor roce hidrulico del disco, al

    tener slo una pared girando, de lo que se deduce un buen rendimiento.

    Una mayor accesibilidad de los labes para el mecanizado, lo que permite conseguir mejores acabados.

    Se puede utilizar una mayor variedad de materiales constructivos.

    En estas dos imgenes (creados por un simulador) se puede observar la generacin de la presin sobre el impulsor. El lquido entra por el centro (color azul). Los labes generan la fuerza centrfuga (marcado en rojo) necesaria para bombear el producto.

  • Las bombas centrfugas con el impulsor cerrado

    Los impulsores cerrados tienen los labes colocados entre dos paredes laterales. Las tolerancias muy cerradas evitan fugas de retroceso entre la impulsin y la aspiracin.

    La principal ventaja de esta solucin es que los aros de cierre se pueden reemplazar fcilmente, as evitando fugas mayores. Para minimizar el desgaste, se pueden aplicar materiales especiales segn las condiciones de trabajo.

    Empuje axial en impulsor cerrado de bombas centrfugas

    1. Presin de impulsin.

    2. Presin de impulsin.

    3. Fuerzas equilibradas.

    4. Fuerzas desequilibradas.

    5. Aros de cierre.

    Los impulsores axiales, por su misma estructura, slo pueden ser semiabiertos o cerrados, ya que sus labes se pueden considerar como apoyados lateralmente en el eje de rotacin.

    Los impulsores de doble aspiracin llevan aros de cierre en los dos odos. Se pueden considerar como dos impulsores de aspiracin simple, opuestos y en paralelo.

    Sus ventajas son:

    Ausencia de empuje axial. Una menor NPSHr (su definicin est al final de este artculo). Una mayor capacidad de aspiracin.

    Los impulsores de simple aspiracin slo tienen aros en ambos lados, lo que implica una desventaja para el equilibrio hidrulico.

    Los impulsores cerrados pueden resistir mucho mejor cualquier flexin del eje, contracciones y dilataciones. Son ms adecuados para servicios de altas temperaturas.

    Tienen la desventaja de que sus canales son normalmente inaccesibles para cualquier tipo de mecanizado. Hidrulicamente, el rozamiento de disco es doble al tener dos paredes en el impulsor, pero las prdidas volumtricas son menores.

    La posibilidad de obstruccin con lquidos sucios es mayor

  • Definicin del valor NPSHr o Presin Neta de Succin requerida

    NPSH significa Presin Neta de Succin o Net Positive Suction Head en ingls. Es una caracterstica propia de la bomba, se define como la energa necesaria para llenar la parte de aspiracin y vencer las prdidas por rozamiento y aumentar la velocidad. En definitiva es la energa del lquido que una bomba necesita para funcionar satisfactoriamente. Su valor puede determinarse tanto por prueba como por clculo.

    Para una bomba centrfuga el NPSH requerido es la cantidad de energa necesaria, expresada en metros columna de lquido para:

    Vencer las prdidas de carga desde la abertura de admisin (entrada) a los labes del impulsor.

    Crear la velocidad deseada de corriente a los labes, ya que es necesaria una velocidad mnima.

    Las bombas centrfugas horizontales y verticales

    El eje de rotacin puede ser horizontal o vertical, (rara vez inclinado). De esta disposicin se derivan diferentes diseos en la construccin de la bomba.

    Bombas centrfugas horizontales

    El eje de la bomba y del motor estn a la misma altura. La bomba no debe trabajar en seco, ya que necesita el lquido bombeado como lubricante entre anillos rozantes y rodete, y entre empaquetadura y eje.

    Antes de su puesta en marcha deben quedar cebadas por no ser auto-transpirantes. Este proceso puede ser bastante complejo si la bomba no trabaja en carga y colocada por encima del nivel del lquido. Este caso se presenta muy frecuente con bombas centrfugas horizontales, se debe colocar una vlvula en la parte de la aspiracin de la bomba t algn sistema de cebado.

    Ventajas de las bombas centrfugas horizontales

    En la gran variedad de las bombas centrfugas horizontales encontramos las siguientes ventajas.

    Son de construccin ms barata que las verticales. Su mantenimiento y conservacin es mucho ms sencillo y econmico. El desmontaje de la bomba se puede hacer sin necesidad de mover el

    motor. No hay que tocar las conexiones de aspiracin e impulsin. Fcil de instalar.

  • Bombas centrfugas verticales

    En este tipo de bomba tiene un eje vertical y el motor generalmente est encima de la bomba. Esto permite que la bomba trabaje siempre rodeada por el lquido a bombear. Estas bombas no deben quedar cebadas antes de la puesta en marcha.

    Bombas centrfugas verticales no sumergidas

    En las bombas verticales no sumergidas, el motor generalmente est directamente encima de la bomba. Tambin puede estar muy por encima de la bomba para protegerlo de una posible inundacin o para hacerlo ms accesible.

    El eje de la bomba puede ser rgido o flexible por medio de juntas universales. Esto soluciona el problema del alineamiento.

    Se puede usar las mismas bombas horizontales, solamente hay que modificar los cojinetes.

    La ventaja de las bombas verticales es que necesitan muy poco espacio horizontal, son ideales para trabajar en barcos, pozos, etc. Se debe prever suficiente espacio vertical para su montaje y desmontaje.

    Para bombas de gran capacidad, la construccin vertical generalmente es menos cara que la horizontal.

    Las bombas centrfugas verticales no sumergidas tienen su campo en:

    Aplicaciones marinas. Aguas sucias. Drenajes. Irrigacin. Circulacin de condensadores, etc.

    Las bombas centrfugas verticales sumergidas

    El funcionamiento de las bombas centrfugas verticales sumergidas hace innecesario el cebado. El impulsor siempre est por completo rodeado por el lquido a impulsar y la bomba puede trabajar en cualquier momento.

  • El control de la unidad es mnimo: Solamente hay que arrancar el motor de la bomba sin hacer un cebado previo. La aspiracin es siempre por abajo a una cierta profundidad con respecto al nivel libre del lquido. Si esta profundidad es insuficiente pueden generarse en la superficie remolinos por cuyo centro entra aire a la bomba y esto reduce el rendimiento del equipo.

    El eje de estas bombas queda, por su largo, guiado por cojinetes de friccin y lubricados por grasa, aceite o el mismo lquido bombeado.

    Las ventajas hidrulicas son notorias: Desaparecen todos los problemas de aspiracin que son el principal inconveniente en el funcionamiento de las bombas centrfugas.

    Desventajas de este tipo de bomba respecto a las bombas horizontales: Son inicialmente ms caras y su mantenimiento mucho ms elevado. Cualquier reparacin exige el desmontaje de la bomba para subirla a la superficie. El eje alargado expone a los cojinetes a fuerzas mecnicas muy fuertes que pueden reducir drsticamente la vida til de los mismos.

    Las bombas verticales de turbina sumergidas

    Los tipos ms importantes de bombas verticales de turbina sumergidas son:

    Las bombas de turbina verticales o de pozo profundo. Las bombas de hlice.

    Bombas verticales de turbina

    Las bombas verticales de turbina han llegado a un grado de perfeccin notable con rendimientos altos y determinadas ventajas hidrulicas; aunque empezaron siendo empleadas exclusivamente para riegos en pozos y perforaciones, sus aplicaciones industriales aumentan cada vez ms, siendo en la actualidad ms numerosas que las agrcolas, por lo que la denominacin de bombas de pozo profundo va desapareciendo para adaptarse a la de bombas de turbina vertical.

    Dentro de este tipo se pueden distinguir las bombas provistas de eje alargado y accionadas por motor sumergible dispuesto inmediatamente por debajo de la bomba o bombas buzo.

    El impulsor de aspiracin simple, puede ser radial o diagonal, segn las condiciones de trabajo y de forma cerrada o semiabierta.

  • Impulsores semiabiertos

    Se requieren un ajuste vertical ms cuidadoso durante el montaje. El conjunto de difusores de la bomba y la tubera de impulsin, cuelgan del cabezal sobre el que va montado el motor. Los difusores tienen a veces un recubrimiento de un esmalte especial para minimizar las perdidas hidrulicas y as mejorar el rendimiento.

    La construccin de estas bombas permite montar el nmero de etapas deseado, combinando los difusores e impulsores necesarios. Esto ofrece cierta flexibilidad a las aplicaciones.

    Bombas verticales de turbina con el motor por encima

    En estas bombas, el eje va por el interior de la tubera de impulsin, sin proteccin si la lubricacin es por aceite, o dentro de un tubo protector si la lubricacin es por agua.

    Con estas bombas se pueden alcanzar unos 200 m.c.a. Un mal alineamiento del eje afecta la vida til de los cojinetes y genera vibraciones durante el funcionamiento.

    Bombas verticales de turbina con el motor sumergido

    Se han desarrollado motores que pueden trabajar dentro del lquido y de dimensiones que les permite ir montados en el interior del pozo para evitar las desventajas de los ejes largos.

    De esta forma desaparecen el eje, los cojinetes y el tubo protector y la tubera de impulsin puede ser de menor dimetro.

    Los motores pueden ser de funcionamiento en seco con cierre hermtico, o inundados con aislamiento especial.

    Las ventajas del motor sumergido se aprecian mucho en pozos de ms de 30 m de profundidad, o bien inclinados o curvados.

    El espacio requerido en la superficie es mnimo e incluso nulo con descarga subterrnea.

    Las desventajas son una reduccin en rendimiento y vida del motor y el desmontaje total para cualquier tipo de revisin o reparacin de la bomba o del motor.

    Bombas verticales de turbina de hlice

    Estas bombas manejan grandes caudales con pequeas alturas en posicin vertical y sumergida.

  • Tambin disponen de labes directores con objeto de evitar o reducir una prerotacin excesiva de la vena lquida en la aspiracin. Esto sucede en lugares donde hay remolinos en la superficie del lquido.

    El eje puede estar lubricado por aceite, en cuyo caso va dispuesto dentro del correspondiente tubo protector con los cojinetes de apoyo.

    El impulsor puede ir en voladizo o bien tener cojinete inferior. En ciertas bombas de este tipo es posible desmontar el eje y el impulsor desde arriba, sin necesidad de retirar la tubera de impulsin.

    La cavitacin en las bombas centrfugas

    Introduccin a la cavitacin en bombas centrfugas

    La cavitacin es un fenmeno indeseable que puede ocurrir durante el funcionamiento de las bombas centrfugas. Es importante sealar que la cavitacin se produce debido a algn error durante el diseo del sistema de bombeo.

    Si la bomba centrfuga trata de expulsar ms lquido del que puede absorber se producir un efecto de vaco en el interior de la bomba. Esto, obviamente, reducir la presin por lo que se producirn burbujas de vapor (dicho de otra forma, cuando se alcanza la presin de vapor, el fluido se vaporiza y forma pequeas burbujas de vapor) que principalmente rozarn a los labes de los impulsores de la bomba, sin dejar de afectar otros componentes.

    La cavitacin tiene un efecto realmente destructivo (llamado corrosin por cavitacin) en la estructura de la bomba centrfuga. Entre las caractersticas de una bomba centrifuga que ha sufrido daos por cavitacin puede destacarse la erosin de los impulsores de la bomba centrifuga, la cual se da a tal grado, que las paredes del mismo pueden llegar a alcanzar el espesor de un papel, e inclusive, presentar grandes perforaciones con bordes muy afilados.

    Tipos de cavitacin Suele clasificarse la cavitacin en dos tipos: a)cavitacin de succin: La cavitacin de succin ocurre si la succin de la bomba centrifuga se encuentra en condiciones de baja presin y consecuente alto vaco por lo que el lquido se transforma en vapor a la entrada del impulsor. b)cavitacin de descarga: La cavitacin de descarga ocurre a causa de que la descarga de la bomba centrifuga se encuentra muy elevada.

    Posibles comportamientos de una bomba centrfuga durante la cavitacin a)Cuando una bomba centrfuga presenta cavitacin parece haber variaciones en el flujo de liquido bombeado. b)Es frecuente oir un cierto sonido a arena que roza. Este sonido es producido realmente por las burbujas que rozan contra la superficie interna de los impulsores de la bomba centrfuga durante la cavitacin. c)La cavitacin tambin producir vibracin anormal en la bomba centrfuga.

  • Posibles soluciones para evitar la cavitacin a)El problema de la cavitacin pudiera resolverse aumentando la presin del fluido a la entrada de la bomba centrfuga. b)En algunos casos pudiera funcionar reducir el flujo de salida de la bomba centrfuga para evitar la cavitacin. c)Es posible que elevar el nivel del tanque de succin resuelva el problema de la cavitacin. d)Eliminar cualquier posible obstruccin que pudiera presentarse en la tuberas del sistema de bombeo que probablemente pueda ser la causa de la cavitacin.

    Conclusiones Aunque la cavitacin es un fenmeno que no se presenta con mucha frecuencia, se debe ser muy cuidadoso al momento de hacer el diseo del sistema de bombeo. De esta manera, es la prevencin la mejor manera de resolver el problema de la cavitacin.

    Qu es la cavitacin en las bombas centrfugas?

    Cuando el lquido a bombear se mueve en una parte donde la presin es menor que su presin de vapor, vaporiza en forma de burbujas. Estas son arrastradas junto con el lquido hasta una parte donde se alcanza una presin ms elevada y desaparecen. Este fenmeno se conoce como cavitacin.

    1. Salida de la bomba.

    2. Entrada de la bomba.

    3. Presin de vapor.

    4. Diferencial de presin entre la entrada y la salida.

    5. Presin.

    El factor de vibracin en la cavitacin de las bombas centrfugas

    Bombas centrfugas siempre tienen un componente de vibracin importante en la frecuencia de paso de labes, que es igual al nmero de labes de la impulsora por las RPM.

    La impulsora de la bomba produce un impulso de presin en el fluido bombeado, cuando cada labe pasa el punto de salida. Este excita la frecuencia de vibracin del paso de labes en la tubera, por lo tanto se transmite a travs de la mquina.

  • En esta imagen (generada por un simulador) se puede observar la generacin de la presin sobre el impulsor. El lquido entra por el centro (color azul). Los labes generan la fuerza centrfuga (marcado en rojo) necesaria para bombear el producto. El rea rojo es la parte crtica donde puede presentarse cavitacin.

    El factor de presin en la cavitacin de las bombas centrfugas

    Las bombas centrfugas operan con normalidad si la presin absoluta a la entrada del rodete no est por debajo de un determinado valor. Si a la entrada del rodete la presin es inferior a la presin parcial del vapor, se forman las burbujas de vapor. Estas disminuyen el espacio utilizable para el paso del lquido.

    Un funcionamiento prolongado con estas condiciones daa a la bomba. La intensidad del golpeteo a medida que disminuye la presin absoluta a la entrada del rodete, se aprecia claramente en las curvas caractersticas de la bomba de la siguiente figura.

    Disminucin brusca de las curvas caractersticas por el efecto de la cavitacin en bombas centrfugas

    Etapas de la cavitacin en bombas centrfugas

    Hm: Altura de bombeo en metros N: Potencia : Rendimiento de la instalacin de bombeo q: Caudal

    Uno de los efectos ms negativos de la cavitacin es la prdida de rendimiento en el sistema de bombeo. Como resultado cae la curva caracterstica de una bomba en la que aparece cavitacin bruscamente.

  • Bombas centrifugas verticales de foso lleno

    Existen una gran cantidad de catlogos con la informacin tcnica pertinente. Estos catlogos permiten conocer los diferentes parmetros de la bomba centrifuga para un clculo acertado del funcionamiento de la misma.

    Bombas centrifugas Verticales de turbina El propsito original de las bombas centrifugas verticales de turbina fue el de bombear agua de pozos por lo que se les haba denominado en algunos casos bombas centrifugas de pozo profundo y en otros casos bombas centrifugas de agujero.

    Sin embargo, este tipo de bombas centrifugas ha resultado ser sumamente verstil, ya que tiene diversas aplicaciones en una gran cantidad de campos, por lo que los fabricantes decidieron disearlas como bombas centrifugas de turbina. Entre los campos de aplicacin para las bombas centrifugas verticales de turbina podemos citar el bombeo en pozos para irrigacin y otras aplicaciones del tipo agrcola. Otros campos de aplicacin para este tipo de bombas centrifugas son el de abastecimiento municipal de agua y el abastecimiento industrial de agua. Tambin se ha verificado la eficacia de este tipo de bomba centrifuga en el procesamiento, circulacin, refrigeracin y acondicionamiento de aire.

    Por si acaso lo anterior fuera poco, las bombas centrifugas verticales de turbina han demostrado efectividad en el bombeo de salmuera, desaguado de minas, represin de campos petroleros y otras aplicaciones.

    El rango de capacidad para las bombas centrifugas verticales de turbina se ubica en su banda ms baja desde 38 hasta 52 lt/min y en su banda ms alta desde 94625 lt/min hasta valores muy superiores. Las alturas de elevacin pueden alcanzar hasta los 305mts.

    Por supuesto, en la mayora de los casos las aplicaciones no llegan a exigir estos valores extremos de capacidad. Obviamente la capacidad de las bombas centrifugas de turbina se encuentra limitada por el tamao fsico del pozo y tambin influye la velocidad con la que se puede sacar el fluido sin que su nivel llegue a estar por debajo del nivel de sumersin necesario para que la bomba centrifuga de turbina trabaje apropiadamente.

    El clculo del diseo de las bombas centrifugas verticales de turbina debe tener en cuenta que sea sencillo la colocacin y el cambio de la flecha. Por otro lado, es necesario que la flecha pueda subirse o bajarse desde arriba con facilidad con el fin de que el impulsor se ajuste con facilidad en el tazn.

    En cuanto a los cojinetes, deben ser cojinetes de empuje apropiados, con el fin de que puedan soportar la transmisin vertical, el impulsor y el empuje hidrulico que se produce al momento de funcionar la bomba centrifuga.

  • Al momento de efectuar el clculo del cojinete de empuje que soportar la flecha vertical, se debe proveer un cojinete con el tamao apropiado de forma que tambin sea capaz de sostener las diferentes partes pertenecientes al mecanismo rotatorio e impulsor de la bomba centrifuga.

    El motor que se utiliza para impulsar a las bombas centrifugas verticales de turbina suele ser un motor con flecha hueca. En el caso de las bombas centrifugas de turbina con doble impulsor se acostumbra a utilizar un engrane de ngulo con un motor elctrico colocado en su parte superior.

    Se puede apreciar como el clculo del diseo de las bombas centrifugas verticales ilustra como una bomba centrifuga puede especializarse para desempear una funcin especfica.

    El conjunto o seccin del tazn de la bomba centrifuga consiste de la caja de succin, el impulsor o los impulsores, el tazn de descarga, el tazn o los tazones intermedios (si se trata de ms de un paso), la caja de descarga, los distintos cojinetes, la flecha, y diversas partes como cuas, dispositivos fijadores de los impulsores y otras similares.

    El conjunto de columna de tubera de la bomba centrifuga consiste de la propia columna de tubo, la transmisin arriba del conjunto del tazn los cojinetes de la flecha y la cubierta de tubera o retener de los cojinetes. La bomba est suspendida de la cabeza impulsora, que consiste del codo de descarga (cuando la descarga se encuentra arriba del nivel del suelo), el motor o soporte del impulsor, y ya sea el estopero (en construccin de flecha abierta) o el conjunto para suministrar tensin a la cubierta de tubera e introducir lubricante a ella. La descarga a nivel subterrneo se toma de una te en la columna de tubo y la cabeza impulsora trabaja principalmente como un soporte para el impulsor y para la columna de tubera.

    El lquido se gua al impulsor de la bomba centrifuga vertical de turbina por la caja o cabeza de succin. Esta parte puede ser una seccin cnica para fijarse a una coladera o tubera de succin cnica o puede ser una boca acampanada.

    Los impulsores de las bombas centrifugas de turbina se utilizan indiferentemente semiabiertos o encerrados. Para obtener la mejor eficiencia en el caso de los impulsores semiabiertos se requiere de mucho cuidado al armar en la flecha del impulsor y un ajuste muy preciso en el campo de la posicin vertical de la flecha con objeto de obtener la mejor eficiencia. Es interesante hacer notar que el empuje producido por los impulsores semiabiertos puede ser hasta un 150% mayor que el producido por impulsores encerrados.

    Sin embargo, en muchos casos, se podran preferir los impulsores encerrados a los semiabiertos porque el desgaste en ellos reduce la capacidad, que no puede restaurarse a menos que se instalen nuevos impulsores. El desgaste normal en los impulsores encerrados no afecta los alabes del impulsor y los espacios desgastados pueden restaurarse reponiendo los anillos de desgaste.

  • Ocasionalmente en las plantas de fuerza el nivel hidrulico mximo que se puede tener en el pozo caliente del condensador, no dar un adecuado NPSH [net positive suction head (altura neta de succin positiva)] para una bomba horizontal de condensado convencional montada en el piso del stano, especialmente si la unidad se ha instalado en una planta existente en un espacio original asignado a una bomba de menor tamao.

    Construir un foso para una bomba centrifuga horizontal de condensado convencional o de una bomba centrifuga vertical de foso seco que proporcione suficiente sumersin, implica un gasto considerable.

    La bomba centrifuga vertical de turbina de bote para servicio condensado es bsicamente una bomba centrifuga vertical de turbina montada en un tanque (con frecuencia llamado bote) que se entierra en el suelo. La longitud de la bomba tiene que ser tal que se cuente con suficiente NPSH para el diseo del impulsor del primer paso, y el dimetro y la longitud del tanque tiene que permitir el flujo correcto por el espacio entre la bomba y el tanque y adems para un giro y flujo dentro de la boca acampanada.

    La instalacin de este diseo en una planta existente es naturalmente mucho menos cara que hacer un foso, porque el tamao del agujero necesario para instalar el tanque es mucho ms pequeo. El mismo diseo bsico se ha aplicado tambin a bombas centrifugas que manejan lquidos voltiles que estn montados en el piso de operacin y que no estn provistas con suficiente NPSH.

    Bombas centrifugas verticales de foso lleno (2)

    Bombas centrifugas de hlices En un principio el trmino bomba centrifuga vertical de hlice se aplic a las bombas centrifugas verticales de difusor de pozo lleno o de turbina con impulsores de flujo axial o con una hlice. El uso ms frecuente de este tipo de bombas centrifugas consista en ser ubicada en un colector abierto con una colocacin relativamente breve.

    Las cabezas de operacin que exceden la capacidad de un impulsor de un solo paso de flujo axial podran necesitar una bombas centrifugas de dos o ms pasos o una bomba de un solo paso con una velocidad especfica ms baja y un impulsor de flujo mixto.

    En el caso de las alturas de elevacin bastante altas se requerir de una bombas centrifugas con impulsores de flujo mixto y dos o ms etapas. Aunque no responde exactamente a esta denominacin. a falta de un nombre ms apropiado, esos diseos de altura donde la elevacin es grande se les ha dado una clasificacin que cae tambin dentro del tipo de bombas centrifugas de helice. Es un hecho que las bombas centrifugas verticales de hlice y las bombas centrifugas verticales de turbina son prcticamente iguales desde el punto de vista mecnico (pudiendo tener hasta la misma velocidad especfica). sin

  • embargo, desde el punto de vista hidrulico, el clculo del diseo arroja que si la bomba centrifuga tiene un gran nmero de pasos la bomba que se debe utilizar es una bomba centfuga de turbina.

    Por otro lado, cuando el clculo del diseo arroja que para la bomba centrifuga debe utilizarce un mximo de dos o tres pasos lo ms indicado es utilizar una bomba centrifuga de helice modificada.

    La bomba centrifuga convencional de hlice o de hlice modificada suele ser utilizada en las instalaciones de irrigacin de poca altura, en la mayora de las instalaciones de drenaje de foso lleno y en las instalaciones de agua de lluvia. Ocasionalmente tambin se utilizan para el servicio de circulacin de fludo condensado, sin embargo, ya existen diseos especializados para esta ltima funcin.

    En ciertos casos las bombas centrifugas deben hacer mucho trabajo por lo que sus partes se recalientan. Es por ello que se utiliza parte del fluido bombeado para refrigerar las columnas y las partes rotatorias de la bomba centrifuga. Con frecuencia debe utilizarce agua que se encuentra muy contaminada como medio para enfriar. El alto grado de contaminacin del agua suele daar el acero, sin embargo, se ha logrado una mayor resistencia con metales como el hierro fundido, bronce y algunos otros metales fundidos.

    Otro problema que suele enfrentarse es el gran peso del conjuto de la bomba. As que, para no tener que levantar todo el peso del conjunto de la bomba centrifuga cuando se hace necesario el mantenimiento de las partes giratorias de la bomba centrifuga, es prudente que cuando se haga el clculo del diseo de la bomba, se prevea que tanto el impulsor, como el difusor y el conjunto de flecha se puedan extraer sin que se tenga que afectar el conjunto de la columna de la bomba centrifuga.

    Las bombas centrifugas de hlice pueden presentarse con dos tipos de lneas de transmisin: abiertas y encerradas. La bomba centrifuga de hlice con transmisin encerrada suele ser la que se usa con ms frecuencia.

    Otra caracterstica interesante, es que la bomba centrifuga de hlice tienen sus propelas abiertas, en el caso de las bombas centrifugas de hlice modificada con impulsores de flujo mixto se fabrican tanto con impulsores abiertos como cerrados.

    bombas centrifugas de aguas negras Las bombas verticales de aguas negras de foso lleno se disean de forma que tengan una voluta de admisin de fondo con impulsores que puedan manejar sin que se atasquen inclusive materiales slidos y fibrosos.

    La bomba centrifuga de albaal de foso lleno suele estar colocada en un nivel alto, colgada de una tubera. Las bombas centrifugas de albaal utilizan transmisiones encerradas o cubiertas. Las bombas centrifugas de foso lleno en lo que se refiere a su hidrulica y a su mecnica se asemeja mucho a su equivalente de foso seco.

  • Construcciones bsicas para bombas centrifugas de albaal de foso lleno 1.-Este primer tipo de construccin de bombas centrifugas utiliza impulsores que no tienen anillos traseros, los cojinetes son lubricados con agua o grasa con un sello en su extremo ms bajo lubricado arriba del impulsor. El extremo superior se conecta de forma que pueda descargar al foso de succin a fin de evitar cualquier presin hidrulica apreciable en el sello del extremo inferior de la cubierta de tubera de la flecha; de otra forma, entrara el agua a la cubierta de tubera. El sello en el extremo inferior del cojinete del impulsor debe ser especialmente efectivo con altas descargas de la bomba centrifuga; de otra manera escurrir una grandes cantidades de agua por el cojinete, con algo de corte si hay areniscas.

    2.-La segunda construccin de bomba centrifuga se parece a la anterior, pero utiliza labes de vaciado o juntas de anillos de desgaste en la parte posterior del impulsor con la intencin de que el cojinete solo est sujeto a la presin de succin.

    3.-En el tercer tipo de bomba centrifuga tiene una construccin en la que estn presentes impulsores sin anillos posteriores o labes de vaciado. Tambin disponen de un estopero, con cojinetes en su parte superior, separados de la caja.

    Aunque los sellos de las flechas y la empaquetadura usada para sellar el extremo inferior de la cubierta de tubo o el cojinete del fondo estn destinadas a excluir tanta agua como sea posible, es de esperarse algn escurrimiento con niveles altos de agua de succin aun cuando el sello sea nuevo. Como algunos de los cojinetes de la flecha pueden tener que operar en agua o mezcla de agua y aceite, el cojinete puede desgastarse relativamente ms aprisa que uno lubricado positivamente con aceite o grasa. las bombas centrifugas de aguas de albaal de foso lleno generalmente estarn limitadas a servicios que requieran operarse durante un periodo muy limitado del da.

    bombas centrifugas de voluta Adems de las bombas centrifugas de agua de albaal de foso lleno ms comunes, algunos diseos de admisin sencilla con succin, ya sea en el fondo o por la parte superior y los diseos de doble succin que estn soportadas en el piso del pozo, se usan algunas veces en este servicio. Excepto en algunas instalaciones de diques secos flotantes, esas bombas centrifugas tienen muy pocas aplicaciones en la actualidad.

    bombas centrifugas de colector El trmino bombas centrifugas de colector ordinariamente da la idea de una bombas centrifugas vertical de foso lleno que est suspendida de una placa del piso o de una tapa del colector o soportada por una pata en el fondo de un pozo, que est movida por un motor y controlada automticamente por un interruptor de flotador, y que se usa para disponer de drenajes a cumulados en un colector. El trmino no indica una construccin especfica porque se usan tanto diseos de voluta como de difusor; stos pueden ser de uno o varios pasos y tener impulsores abiertos o cerrados de una gran amplitud de velocidad especfica.

  • Para capacidades muy pequeas servidas por motores de fracciones de hp, se pueden obtener achicadores de stanos. Estos son unas bombas centrifugas pequeas y por lo general de voluta y un solo paso con impulsores de admisin sencilla (con succin de fondo o por la parte superior) soportadas por una pata en la cubierta; el motor est soportado bien arriba del impulsor por alguna forma de columna que encierra la flecha. Estos achicadores se hacen como unidades completas, incluyendo el flotador, interruptor de flotador, motor, y coladeras.

    Las bombas centrifugas de colector de mayor capacidad pueden ser verticales de hlice o de turbina (de uno o varios pasos) o de aguas de albaal verticales de foso lleno o de voluta. Si pueden arrastrarse al foso materiales slidos u otros desperdicios, se prefiere la bomba centrifuga vertical de foso lleno para aguas de albaal con un impulsor inatascable. Las bombas centrifugas de colector ms grandes son generalmente normalizadas pero pueden obtenerse en cualquier longitud, con tapas de varios tamaos (en las que se puede montar un interruptor de flotador), y otros similares. Las unidades dplex, es decir dos bombas centrifugas en una tapa comn de colector (algunas veces con pozo de visita de acceso al colector) se emplean con frecuencia. Esas unidades pueden operar sus bombas centrifugas en un orden fijo, o se puede usar un alternador mecnico o elctrico para igualar su operacin.

    Aplicacin de las bombas centrifugas verticales de foso lleno Como todas las bombas centrifugas, las bombas centrifugas verticales de foso lleno tienen ventajas y desventajas, las ventajas de las bombas centrifugas verticales son en su mayor parte hidrulicas y las desventajas de las bombas centrifugas verticales son principalmente mecnicas. Si el impulsor (el del primer paso en bombas centrifugas de varias etapas) se encuentra sumergido no habr problemas de cebado, y la bomba centrifuga podr controlarse automticamente sin temor de que la bomba centrifuga llegue a trabajar en algn momento en seco. Por otro lado, la NPSH disponible es mayor (excepto en tanques cerrados) y en ocasiones permite una velocidad giratoria ms alta para las mismas condiciones de servicio de la bomba. La nica ventaja mecnica es de que el motor o impulsor de la bomba centrifuga puede ser colocada a cualquier altura que se desee arriba de cualquier nivel de inundacin. Las desventajas mecnicas son las siguientes: (1) Posibilidad de pegarse cuando la bomba centrifuga est inactiva, (2) posibilidad de daarse con objetos flotantes si la bomba centrifuga est instalada en una zanja abierta o una instalacin similar, (3) problemas para sacar y desarmar la bomba centrifuga para inspeccin y reparacion, no importa que tan pequeas sean y (4) el tiempo de vida relativamente corto de los cojinetes de la bomba centrifuga a no ser que el agua y el diseo de los cojinetes sea el ideal para la bomba centrifuga. La bomba centrifuga vertical de foso lleno es la mejor bomba centrifuga disponible para ciertas aplicaciones, no es la bomba centrifuga ideal pero si es la ms econmica para otras instalaciones, una mala seleccin para otras instalaciones e, inclusive, hasta indeseable para otras instalaciones. Arreglos tpicos de bombas centrifugas verticales Una bomba centrifuga es tan slo una de las partes de un sistema de bombeo. El diseo hidrulico del sistema fuera de la bomba centrifuga necesariamente

  • afectar la economa total de la instalacin del sistema de bombeo y puede fcilmente tener un efecto inadeuado sobre el funcionamiento de la misma bomba. Las bombas centrifugas verticales tienen una especial susceptibilidad a este fenmeno porque el pequeo espacio de suelo ocupado por cada bomba centrifuga brinda la posibilidad de reducir el tamao de la estacin situando las bombas centrifugas ms cerca entre s. Al reducir el tamao, el arreglo de la succin podra impedir el flujo apropiado del agua a la entrada de la succin de la bomba. Como son muchos los factores que afectan en el clculo del diseo de un pozo de succin y la localizacin de una boca acampanada para la bomba centrifuga y no se pueden aplicar con exactitud reglas o relaciones sencillas, no se incluyen en este estudio. El tamao fsico de las bombas centrifugas (ya sean bombas centrifugas de hlice o bombas centrifugas de voluta) afecta muy poco el clculo del diseo del pozo de succin, la localizacin de la boca acampanada de la bomba centrifuga o de la distancia entre bombas centrifugas. Las bombas centrifugas estn frecuentemente controladas por factores que gobiernan el flujo apropiado del agua a la boca acampanada de la bomba.

    Consideremos el caso ideal de una estacin de varias unidades con bombas centrifugas verticales de voluta de foso seco longitudinales. Como habamos dicho, siendo este el caso ideal, las bombas centrifugas deben estar situadas a todo lo largo de la entrada de succin. De esta forma, se proporciona un flujo sin limitaciones en el lado de la succin de todas las bombas centrifugas. Las estaciones que usan esta configuracin para un grupo de bombas centrifugas verticales de voluta con frecuencia tienen las bocas acampanadas y codos de succin formados precisamente en la subestructura de concreto. cuando se instalan bombas centrifugas de foso lleno con bocas de campana verticales, es necesario proporcionar un espacio libre adecuado en la pared posterior y entre las bombas centrifugas. La estacin de varias unidades con bombas centrifugas verticales de voluta de foso lleno al extremo del conducto es un caso frecuente en la que la succin se encuentra situada al extremo de un conducto con un ancho que es menor que la longitud del pozo de succin. Sin una seccin floreada con paredes divisorias para guiar la distribucin del agua que entra a las distintas unidades, el flujo podra alterarse demasiado y resultara afectada negativamente la operacin de las bombas centrifugas.

    Un sistema de bomba centrifuga vertical de hlice que es con frecuencia molesto (los arreglos de las bombas centrifugas verticales de voluta con bocas acampanadas de succin), suele presentar varias unidades de bombas centrifugas verticales de helice con su abastecimiento de succin situado en un extremo del pozo. A menos que el ancho del pozo de succin posea la suficiente rea y a a menos que la ubicacin de las bocas acampanadas permitan buen flujo, la demanda de las primeras bombas centrifugas de la lnea alterar el flujo para las bombas centrifugas ms alejadas. Con mucha frecuencia las instalaciones de este arreglo generalmente necesitan paredes de tabiques de desviacin a fin de poder corregir la distribucin. Algunas estaciones se hacen con paredes que forman pozos individuales para cada bomba centrifuga y un canal que sirve para alimentar esos pozos que corre a lo largo de la estacin.

  • Con los aos se han desarrollado, a partir de ciertos clculos, a lo largo de la estacin, las dimensiones de los canales de entrada y accesos. Si se puede colocar una entrada dar muy buenos resultados. Las dimensiones que debe tener el ancho del canal y las distancias deben darse en trminos del dimetro de las bocas acampanadas de succin.

    Otro ejemplo de buen diseo de canal y pozo para bombas centrifugas verticales de turbina, que tambin debe indicar los espacios libres entre las bocas acampanadas de succin y el fondo del pozo entre la bomba, la pared posterior del pozo y las paredes divisorias.

    Si se estn considerando lneas largas de descarga, se necesitan vlvulas en la tubera. Normalmente, se debe usar tanto una vlvula de compuerta como una de retencin. La vlvula de retencin acciona para evitar el flujo inverso, mientras que la vlvula de compuerta funciona cuando la bomba centrifuga est fuera de servicio durante un largo periodo de tiempo. En ciertas instalaciones, no se coloca la vlvula de compuerta y por ello se colocan tablones de cierre o vlvulas de esclusas. Una vlvula de cono que trabaja simultneamente tanto como una vlvula de retencin, como una compuerta aparece en otras instalaciones. El elevado costo este tipo de vlvula, sin embargo, generalmente limita su uso a instalaciones que necesitan un flujo que se inicia y suspende gradualmente para evitar el golpe de ariete. Son pocas las instalaciones con lneas largas de descarga para bombas centrifugas aisladas, no tienen ms vlvulas que una de charnela en el extremo de descarga. Si la bomba centrifuga est parada, el agua en la lnea de descarga fluye de regreso a travs de la bomba centrifuga hasta que la tubera queda vaca.

    Si el diseo de una instalacin o la falla de una vlvula de retencin o de charnela que no cierren permite el flujo inverso de agua a travs de la bomba, la bomba centrifuga acta como una turbina hidrulica. El torque desarrollado por la bomba centrifuga como turbina causar la rotacin inversa de los impulsores de rotacin libre como de los motores elctricos. Por lo general no es suficiente para provocar la rotacin insuficiente en mquinas de combustin interna. En los motores la velocidad inversa que se alcanzar depender tanto de la carga neta como de la velocidad de descontrol de la bomba centrifuga menor que la carga esttica debido a las prdidas por friccin. La velocidad de fuga depende de la velocidad de fuga ms altas (medidas como porcentaje de la velocidad normal). La velocidad inversa que se obtiene en una instalacin real es frecuentemente inferior a la velocidad segura de operacin de sus partes componentes y no se necesita usar un diseo especial.

    Si se utiliza una descarga de sifn se elimina la necesidad de colocar vlvulas en la lnea de descarga. El punto ms alto del sifn debe estar colocado por encima del nivel ms alto del agua en la descarga con el fin de romper el sifn y no permitir el flujo inverso del agua cuando una bomba centrifuga que opera con una descarga de sifn se arranca, el procedimiento usual es dejar escapar el aire del sistema con algn dispositivo cebador hasta que la bomba centrifuga queda cebada. Entonces puede arrancarse la bomba centrifuga para ayudar a llenar el sifn. La conexin al punto alto del sifn tambin est provista con una abertura que tienen vlvula para que se pueda admitir aire y romper el sifn

  • cuando se desea parar la unidad. Tambin es posible controlar la admisin de aire automticamente, de modo que la vlvula funciona si se para la unidad por alguna razn.

    Aunque los sifones de ramas cortas son relativamente sencillos y libres de molestias tanto de diseo como de operacin, se debe tener ms cuidado si tienen ramas largas. Algunos sifones operan correctamente con ramas que exceden 8mts, pero stos estn principalmente limitados a sistemas de circulacin en instalaciones de plantas elctricas. El uso de una descarga de sifn es conveniente en instalaciones de drenaje para bombear sobre un dique porque proporciona menor carga de la que se tendra si el agua se descarga arriba del dique