6057846 Bombas Centrifugas

7/24/2019 6057846 Bombas Centrifugas

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INTRODUCCIÓN

Las bombas centrífugas, también denominadas rotativas, tienen unrotor de paletas giratorio sumergido en el líquido. El líquido entra enla bomba cerca del eje del rotor, y las paletas lo arrastran acia suse!tremos a alta presi"n. El rotor también proporciona al líquido unavelocidad relativamente alta que puede transformarse en presi"n enuna parte estacionaria de la bomba, conocida como difusor.

En bombas de alta presi"n pueden emplearse varios rotores en serie,y los difusores posteriores a cada rotor pueden contener aletas deguía para reducir poco a poco la velocidad del líquido. En las bombas

de baja presi"n, el difusor suele ser un canal en espiral cuyasuper#cie transversal aumenta de forma gradual para reducir lavelocidad.

El rotor debe ser cebado antes de empe$ar a funcionar, es decir, debeestar rodeado de líquido cuando se arranca la bomba. Esto puedelograrse colocando una v%lvula de retenci"n en el conducto desucci"n, que mantiene el líquido en la bomba cuando el rotor no gira.&i esta v%lvula pierde, puede ser necesario cebar la bombaintroduciendo líquido desde una fuente e!terna, como el dep"sito desalida. Por lo general, las bombas centrífugas tienen una v%lvula en elconducto de salida para controlar el 'ujo y la presi"n.

En el caso de 'ujos bajos y altas presiones, la acci"n del rotor es engran medida radial. En 'ujos m%s elevados y presiones de salidamenores, la direcci"n de 'ujo en el interior de la bomba es m%sparalela al eje del rotor ('ujo a!ial). En ese caso, el rotor act*a comouna élice. La transici"n de un tipo de condiciones a otro es gradual,y cuando las condiciones son intermedias se abla de 'ujo mi!to.

+



BOMBAS CENTRI%UGA.

La disposici"n del eje de giro ori$ontal presupone que la bomba y elmotor se allan a la misma altura éste tipo de bombas se utili$a para

funcionamiento en seco, e!terior al líquido bombeado que llega a labomba por medio de una tubería de aspiraci"n. Las bombascentrífugas, sin embargo, no deben rodar en seco, ya que necesitandel líquido bombeado como lubricante entre aros ro$antes e impulsor,y entre empaquetadura y eje.

-omo no son auto aspirantes requieren, antes de su puesta enmarca, el estar cebadas esto no es f%cil de conseguir si la bomba notrabaja en carga, estando por encima del nivel del líquido, que es elcaso m%s corriente con bombas ori$ontales, siendo a menudonecesarias las v%lvulas de pie, (aspiraci"n), y los distintos sistemas decebado.

-omo ventajas especí#cas se puede decir que las bombasori$ontales, (e!cepto para grandes tamaos), son de construcci"nm%s barata que las verticales y, especialmente, su mantenimiento yconservaci"n es muco m%s sencillo y econ"mico el desmontaje dela bomba se suele acer sin necesidad de mover el motor y al igualque en las de c%mara partida, sin tocar siquiera las cone!iones deaspiraci"n e impulsi"n.

/



%UNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA CENTRI%UGA.

Las bombas centrífugas mueven un cierto volumen de líquido entredos niveles son pues, m%quinas idr%ulicas que transforman untrabajo mec%nico en otro de tipo idr%ulico.

Los elementos de que consta una instalaci"n son0

a) Una tubería de aspiración, que concluye pr%cticamente en labrida de aspiraci"n.

b) El impulsr rdete, formado por un conjunto de %labes quepueden adoptar diversas formas, seg*n la misi"n a que vaya a serdestinada la bomba, los cuales giran dentro de una carcasa circular. Elrodete es accionado por un motor, y va unido solidariamente al eje,siendo la parte m"vil de la bomba.

El líquido penetra a!ialmente por la tubería de aspiraci"n asta laentrada del rodete, e!perimentando un cambio de direcci"n m%s omenos brusco, pasando a radial, (en las centrífugas), oermaneciendo a!ial, (en las a!iales), aceler%ndose y absorbiendo untrabajo.

Los %labes del rodete someten a las partículas de líquido a unmovimiento de rotaci"n muy r%pido, siendo proyectadas acia ele!terior por la fuer$a centrífuga, creando una altura din%mica de

forma que abandonan el rodete acia la voluta a gran velocidad,aumentando también su presi"n en el impulsor seg*n la distancia aleje. La elevaci"n del líquido se produce por la reacci"n entre éste y elrodete sometido al movimiento de rotaci"n.

c) La !luta es un "rgano #jo que est% dispuesta en forma de caracolalrededor del rodete, a su salida, de tal manera que la separaci"nentre ella y el rodete es mínima en la parte superior, y vaaumentando asta que las partículas líquidas se encuentran frente ala abertura de impulsi"n. &u misi"n es la de recoger el líquido queabandona el rodete a gran velocidad, cambiar la direcci"n de su

movimiento y encaminarle acia la brida de impulsi"n de la bomba.

La voluta es también un transformador de energía, ya que frena lavelocidad del líquido, transformando parte de la energía din%micacreada en el rodete en energía de presi"n, que crece a medida que elespacio entre el rodete y la carcasa aumenta, presi"n que se suma ala alcan$ada por el líquido en el rodete.

En algunas bombas e!iste, a la salida del rodete, una crnadirectri" de #labes que guía el líquido antes de introducirlo en lavoluta.



d) Una tubería de impulsión, instalada a la salida de la voluta, porla que el líquido es evacuado a la presi"n y velocidad creadas en labomba.

Estos son, en general, los componentes de una bomba centrífuga

aunque e!isten distintos tipos y variantes. La estructura de lasbombas centrífugas es an%loga a la de las turbinas idr%ulicas, salvoque el proceso energético es inverso en las turbinas se aproveca laaltura de un salto idr%ulico para generar una velocidad de rotaci"nen la rueda, mientras que en las bombas centrífugas la velocidadcomunicada por el rodete al líquido se transforma, en parte, enpresi"n, logr%ndose así su despla$amiento y posterior elevaci"n.

2omba -entrifuga, disposici"n, esquema y perspectiva.

3



PRINCIPIOS DE UNA BOMBA HIDR&ULICA.

Bo'# "!$()*+u,#

2omba que aproveca el movimiento de rotaci"n de una rueda con

paletas (rodete) inserida en el cuerpo de la bomba misma. El rodete,alcan$ando alta velocidad, proyecta acia afuera el aguaanteriormente aspirada gracias a la fuer$a centrífuga que desarrolla,encanalando el líquido en el cuerpo #jo y luego en el tubo de envío.

C#u-#-antidad de líquido (en volumen o en peso) que se debe bombear,trasladar o elevar en un cierto intervalo de tiempo por una bomba0normalmente e!presada en litros por segundo (l4s), litros por minuto(l4m) o metros c*bicos por ora (m54). &ímbolo0 6.

A(u)# -! !!/#"i0$7ltura de elevaci"n de un líquido0 el bombeo sobreentiende laelevaci"n de un líquido de un nivel m%s bajo a un nivel m%s alto.E!presado en metros de columna de líquido o en bar (presi"n). Eneste *ltimo caso el líquido bombeado no supera ning*n desnivel, sinoque va erogado e!clusivamente a nivel del suelo a una presi"ndeterminada. &ímbolo0 8.

Cu)/# -! p)!s(#"io$!s.Especial ilustraci"n gr%#ca que e!plica las prestaciones de la bomba0

el diagrama representa la curva formada por los valores de caudal yde altura de elevaci"n, indicados con referencia a un determinadotipo de rodete di%metro y a un modelo especí#co de bomba.

B#1o $i/!Especial instalaci"n de la bomba, colocada a un nivel inferior al de lavena de la cual se e!trae el agua0 de esta manera, el agua entraespont%neamente en la bomba sin ninguna di#cultad.

C!'#-oLlenado de la bomba o de la tubería para quitar el aire presente en

ellas. En algunos casos, se pueden suministrar, también, bombas autocebadas, o sea, dotadas de un mecanismo autom%tico que facilita elcebado y por lo tanto la puesta en marca de la bomba, lo cual seríaimposible de otra manera, y adem%s muy lento.

C#/i(#"i0$9en"meno causado por una inestabilidad en el 'ujo de la corriente. Lacavitaci"n se mani#esta con la formaci"n de cavidad en el líquidobombeado y est% acompaada por vibraciones ruidosas, reducci"ndel caudal y, en menor medida, del rendimiento de la bomba. &eprovoca por el pasaje r%pido de pequeas burbujas de vapor a travésde la bomba0 su colapso genera micro corros que pueden causargraves daos.

:



P2)-i-#s -! "#),#Pérdidas de energía debidas a la fricci"n del líquido contra las paredesde la tubería, proporcionales al largo de éstas. ;ambién sonproporcionales al cuadrado de la velocidad de desli$amiento y

variabilidad en relaci"n con la naturale$a del líquido bombeado. -adave$ que disminuye el desli$amiento normal del 'uido movidorepresenta una posibilidad de pérdidas de carga como los bruscoscambios de direcci"n o de secci"n de las tuberías.

Para lograr en la bomba un correcto dimensionamiento, la suma detales pérdidas se debe agregar a la altura de elevaci"n previstaoriginariamente.

S!o !"3$i"o&ello mec%nico para ejes rodantes. <sado en todos los casos en queno se puede permitir goteo alguno e!terno de líquido. Est% compuestopor dos anillos con super#cie plana, una #ja y otra rodante0 las doscaras est%n prensadas juntas de manera que dejan s"lo una #nísimapelícula idrodin%mica formada por líquido que se retiene para quefuncione como lubricante de las partes que se desli$an.

4is"osi-#-&e trata de una característica del 'uido bombeado0 representa sucapacidad de oponerse al despla$amiento. La viscosidad varía seg*nla temperatura.

P!so !sp!"*"o-ada 'uido tiene una densidad característica. El agua, que se usacomo término de comparaci"n, convencionalmente tiene un pesoespecí#co (o densidad) de 1 (a =- y a nivel del mar). El pesoespecí#co representa el valor usado para comparar el peso de uncierto volumen de líquido con el peso de la misma cantidad de agua.

>



PARTES DE UNA BOMBA CENTRI%UGA.

Partes constitutivas de una bomba centrifuga.

No!$"#(u)# )!"o!$-#-# p#)# pi!6#s -! #s'o'#s C!$()i+u,#s.

R!+.No.

No')! -! #pi!6#

R!+.No. No')! -! # pi!6#

1 -arcasa /1 -ubierta de cojinete (interno)

17 -arcasa (mitad inferior) /+ -ua del impulsor12

-arcasa (mitadsuperior)

// -ubierta de cojinete (e!terno)

+ ?mpulsor /3 ;apa de cojinete (interno): @rbol de la bomba /> ;apa de cojinete (e!terno)> 7nillo de la carcasa + 7coplamiento (mitad en el impulsor)1/ Empaquetadura 7coplamiento (mitad en la bomba)1 Aanguito del %rbol : -ua del acoplamiento1: -ojinete (interno) B 2uje del acoplamiento1> -ollarín del estopero 3C -ontratuerca del acoplamiento1B -ojinete (e!terno) 3+ Pasador del acoplamiento

+C ;uerca de manguito de

%rbol.1+/ ;apa de e!tremo de cojinete

++-ontratuerca del

cojinete1+3 7ceitera o grasera

+7nillo de cierre

idr%ulico1+> ;ubo de sello

Las bombas centrífugas ori$ontales se clasi#can, todavía m%s, deacuerdo con la ubicaci"n de la tobera de succi"n, como 7) succi"n porel e!tremo. 8) succi"n lateral, 9) succi"n inferior y ) succi"nsuperior.

B



eg*n la manera de efectuar la conversi"n de energía.oluta

Difusor

&impleDoble

De una pie$a

Partida&eg*n la construcci"n Por un plano ori$ontal

Por un plano verticalPor un plano inclinado

De un pasoDe varios pasos

&eg*n sus características de succi"n Lateral&uperior?nferior

&eg*n el n*mero de pasos

&impleDoble&ucci"n por un e!tremo

%UNCIONAMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE ALGUNAS PIE;AS DEUNA BOMBA CENTRI%UGA.

C#)"#s#.

La funci"n de la carcasa en una bomba centrifuga es convertir laenergía de velocidad impartida al liquido por el impulsor en energíade presi"n. Esto se lleva a cabo mediante reducci"n de la velocidadpor un aumento gradual del %rea.

;ipos

La carcasa tipo voluta, Es llamadaasí por su forma de espiral. &u %reaes incrementada a lo largo de los/:CF que rodean al impulsor asta

llegar a la garganta de la carcasadonde conecta con la descarga.



La carcasa tipo difusor, consiste en unaserie de aspas #jas que adem%s de acerel cambio de energía de velocidad apresi"n, guían el líquido de un impulsor a

otro.

Ipuso)!s

El impulsor es el cora$"n de la bomba centrífuga. Gecibe el líquido yle imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por labomba.

Los impulsores se clasi#can seg*n0

;ipo de succi"n

9orma de las aspas

Direcci"n del 'ujo

-onstrucci"n mec%nica

elocidad Especí#ca

Los impulsores, adem%s de que se los clasi#ca con referencia al 'ujo desucci"n acia ellos, al componente b%sico del 'ujo y a sus característicasmec%nicas, también se clasi#can con referencia a su per#l y a suscaracterísticas de capacidad de carga a una velocidad dada.

Aucos impulsores se disean para aplicaciones especí#cas. Paraaguas negras, que suelen contener trapos y materiales #brosos, se

utili$an impulsores especiales que no se atascan, con aristasredondeadas y amplios conductos para agua. Los impulsores

1C

&imple&ucci"n

7spas curvas radiales7spas tipo 9rancis

7spas para 'ujo mi!to7spas tipo propela

GadialAi!to7!ial

7bierto&emiabiertos

2ajaAedia7lta



diseados para manejar paletas para pulpa de papel est%n abiertospor completo, no se obstruyen y tienen paletas transportadoras detornillo que penetran en la tobera de succi"n.

%!"<#s

La 'eca de una bomba centrífuga es el eje de todos los elementosque giran en ella, transmitiendo adem%s el movimiento que leimparte la 'eca del motor.

En el caso de una bomba centrífuga ori$ontal, la 'eca es una solapie$a o lo largo de toda la bomba. En el caso de bombas de po$oprofundo, e!iste una 'eca de impulsores y después una serie de'ecas de transmisi"n unidas por un cople, que completan la longitudnecesaria desde el cuerpo de ta$ones asta el cabe$al de descarga.

Las 'ecas generalmente son de acero, modi#c%ndose *nicamente elcontenido de carbono, seg*n la resistencia que se necesite. En elcaso de bombas de po$o profundo, las 'ecas de impulsores son deacero ino!idable con 1/H de cromo, en tanto que las 'ecas detransmisi"n son de acero con C./B a C.3 de carbono, rolado en frío yrecti#cado.

La determinaci"n del di%metro de las 'ecas en centrífugasori$ontales se ace tomando en cuenta la potencia m%!ima que va atransmitir la bomba, el peso de los elementos giratorios y el empujeradial que se pro duce en las bombas de voluta, que como se a vistoanteriormente, llega a ser una fuer$a de magnitud apreciable.

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?mpulsor?mpulsor tipointascable

?mpulsor de doble?mpulsor

?mpulsores?mpulsores



9leca

Camisas de echa. Debido a que la 'eca es una pie$a bastante caray en la secci"n del empaque o de los apoyos ay desgaste, senecesita poner una camisa de 'eca que tiene por objeto proteger la'eca y ser una pie$a de cambio, sobre la cual trabajan losempaques.

Las camisas son generalmente de lat"n o de acero ino!idable ye!isten diversas formas constructivas de ellas, dependiendo deltamao de la 'eca y de la naturale$a del líquido manejado.

-amisa de 9leca

Co1i$!(!s

El objeto de los cojinetes es soportar la 'eca de todo el rotor en unalineamiento correcto en relaci"n con las partes estacionarias. Pormedio de un correcto diseo soportan las cargas radiales y a!ialese!istentes en la bomba.

Los soportes pueden ser en forma de bujes de material suave, con

aceite a presi"n que centra la 'eca o bien los baleros comunes ycorrientes, que pueden ser de bolas en sus variantes de una ilera,

1+



dos ileras, autoalineables, etc. o bien pueden ser del tipo derodillos.

Diferentes tipos de baleros o rodamientos.

Las "<u#"!)#s de camisa se utili$an en las bombas gran des paratrabajo pesado con di%metros de %rbol de tal proporci"n que loscojinetes antifricci"n necesarios no suelen estar disponibles. ;ambiénse usan para bombas de etapas m*ltiples y alta presi"n que trabajana velocidades de /:CC a CCC r4min. ;odavía otra aplicaci"n es en lasbombas verticales sumergidas, como las verticales de turbina, endonde los cojinetes est%n en contacto con el agua. -asi todas las

cumaceras de camisa se lubrican con aceite. Los cojinetes deempuje que se emplean en combinaci"n con las cumaceras decamisa, son Iingsburyo tipo Iingsbury.

A$ios -! -!s,#s(!

Los anillos desgastables proporcionan un sello contra fugas (que esf%cil y r%pido de sustituir), entre el impulsor y la carcasa. <n sello queno tiene pie$as sustituibles se utili$a s"lo en bombas muy pequeas ypoco costosas. El anillo estacionario se llama 7) #$io -! "#)"#s#si est% montado en ésta 8= #$io -! (#p# -! su""i0$ o #$io -!"#'!6# -! su""i0$ si est% montado en la lapa o en la cabe$a y 9=#$io -! (#p# -! p)!$s#!s(op#s (estopero), si est% montado enesa tapa. 8ay una pie$a renovable, se llama #$io -! ipuso),para la super#cie de desgaste del impulsor Las bombas que tienenanillos estacionarios y rotatorios se lo llama de construcci"n de -o'!#$io.

8ay diversos tipos de diseo de anillos de desgaste y la selecci"n delm%s adecuado depende del líquido que se mane je, la presi"ndiferencial a través del sello contra fugas, la velocidad de super#cie y

el diseo particular de bomba. En general, los diseadores de bombas

1/



centrífugas utili$an la construcci"n de anillo que an encontradoadecuado para servicio en cada bomba determinada.

Diferentes tipos de anillos de desgaste.

1



&)'o!s > #$,ui(os -! os 3)'o!s.

Los di%metros de los %rboles de las bombas suelen ser mayores de loque se necesita para transmitir el par motor, debido a que su tamaose determina por la de'e!i"n m%!ima permisible o deseable del %rbol.

Esta de'e!i"n se selecciona para evitar un posible contacto en lassuper#cies de desgaste a la ve$ que se mantienen olgurasra$onables que no afecten muy perjudicialmente la e#ciencia de labomba.

La primera velocidad crítica de un %rbol est% relacionada con sude'e!i"n. &e sigue un diseo que permita por ejemplo una de'e!i"nde C.CC3 a C.CC: pulg. (C.1/ a C.13 mm), tendr% una primeravelocidad critica de +CC a +:3C r4min. Jsta es la ra$"n para emplear%rboles rígidos (que trabajen a menos de su primera velocidad crítica)para bombas que operen a 1>3C r4min o menos.

P)!$s#!s(op#s ?!s(op!)os=

Los prensaestopas tienen la funci"n principal de proteger la bombacontra fugas en el punto en que el %rbol sale de la carcasa de labomba. &i la bomba produce altura de aspiraci"n y la presi"n en ele!tremo de prensaestopas interior es menor que la atmosférica,entonces la funci"n del prensaestopas es evitar las #ltraciones de airea la bomba. &i esta presi"n es mayor que la atmosférica, la funci"n esevitar las fugas acia afuera de la bomba.

El prensaestopas tiene la forma de un rebajo cilíndrico en el cual secoloca cierto n*mero de anillos de empaquetadura alrededor del %rbolo del manguito de éste. &i se desea sellar el prensaestopas, seemplea un anillo de cierre idr%ulico o una jaula para sello paraseparar los anillos de la empaquetadura en seccionesapro!imadamente iguales. &e comprime la empaquetadura para darleel ajuste deseado sobre el %rbol o camisa, mediante un collarín que sepuede ajustar en direcci"n a!ial.

&e debe contar con un suministro independiente de agua para los

sellos, si e!iste alguna de las siguientes condiciones0 7) la altura deaspiraci"n sobrepasa los 13 pie (.3 m) 8) la presi"n de descarga esmenor de 1C lb4pulg+ (C.> kg/cm2) /) se maneja agua caliente sinenfriamiento adecuado (e!cepto en las bombas de alimentaci"n decalderas, en las cuales no se emplean las jaulas de sellos) ) semaneja agua lodosa, o con arena o gr%nulos 5) en todas las bombaspara po$o caliente @) cuan do no se permite que el líquido bombeadose fugue a la atm"sfera.

8ay dos disposiciones b%sicas de sellos0 7) montaje interno y 8)e!terno. &e pueden montar dos sellos mec%nicos en un estopero paraformar un montaje de doble sello.

13



A"op#i!$(os

Las bombas centrífugas est%n conectadas a sus impulsores por mediode acoplamientos (coples) de diversos tipos, e!cepto en las bombascon acoplamiento cerrado, en las cuales el impulsor est% montado en

una e!tensi"n del %rbol de la m%quina motri$. Los acoplamientosutili$ados con las bombas centrífugas pueden ser rígidos (del tipo deabra$adera o compresor) o 'e!ibles (de pasador y tope, de engranes,de rejilla, o de disco 'e!ible).

2omba con acoplamiento compacto (montada en el motor).

Mo$(#1! -! # 'o'#

Es deseable que las bombas y sus unidades matrices se puedanremover de sus montajes. En consecuencia, se #jan con pero nos yespigas a las super#cies maquinadas, que a su ve$ est%n conectadas

con #rme$a en la cimentaci"n.

Estas super#cies maquinadas suelen ser parte de una placa de baseen la cual ya se a alineado la bomba y su unidad motri$. Las placasde base son de ierro fundido o de acero estructural. Las placas deasiento de ierro fundido o de acero se emplean para bombasverticales de po$o seco y para algunas unidades ori$ontales de lasm%s grandes.

Co$"usi0$

<na bomba centrífuga es un tipo de bomba idr%ulica que transformala energía mec%nica de un impulsor rotatorio en energía cinética ypotencial requeridas. 7unque la fuer$a centrífuga producida dependetanto de la velocidad en la periferia del impulsor como de la densidad del líquido, la energía que se aplica por unidad de masa del líquido esindependiente de la densidad del líquido.

En este trabajo se a ejempli#cado las partes principales de unabomba centrifuga ori$ontal, sus funciones y así como papel quecumplen en una bomba centrifuga.

Bi'io,)#+*#

1:

http://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_(hidr%C3%A1ulica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9tica

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencial

http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Masa

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9tica

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencial

http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Masa

http://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_(hidr%C3%A1ulica)



Libros0

iejo Kubicaray2A27&0 ;eoría, diseo y aplicaciones.

;eodore 2aumeister, Eugene 7. 7vallone, ;eodore 2aumeister ???

1>

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