Fallo en las bombas Centrifugas
La mayoría de daños prematuros de una bomba son causados por la contaminación, esta puede
contaminarse con basuras del fluido que se está bombeando, también por la lubricación
incorrecta, por ello necesitan aceite o grasa para lubricar los cojinetes, aunque también tienen
otros requerimientos adicionales de lubricación como los empaques y sellos de las bombas estos
son a menudo lubricados por el flujo del fluido; otro caso es por problemas de alineación, esto
ocurre cuando hay desalineación de la bomba y del elemento impulsor , causando vibración y un
desgaste excesivo de los cojinete , en este caso la bomba y el elemento impulsor deben estar
alineados, las bombas deben ser desalineadas de acuerdo con las especificaciones del fabricante
Por qué fallan las bombas centrífugas
Las bombas centrífugas pueden fallar:
Hay contaminación del líquido bombeado con basura. Mala lubricación de los cojinetes, los
empaques o sellos. Por desalineación de la bomba y del elemento impulsor
Cómo retrasar las fallas
Para retrasar las fallas se debe:
Seguir un procedimiento apropiado de arranque. Seguir la rutina establecida por el fabricante.
Mantener las normas de seguridad vigente
Qué es el cebado de una bomba
El cebado de una bomba es un aspecto fundamental de una bomba centrífuga y significa mantener
la zona de succión y la carcaza de la bomba completamente lleno de líquido a bombear.
Qué tipos de cebado existen
Los tipos de cebado más conocidos son:
Cebado utilizando un reservorio de succión. Usando una corriente de derivación (bypass). Usando
un eyector. Por gravedad, es decir, usando un tanque de succión al nivel del sistema moto-bomba.
Qué controlaría para una revisión diaria de una bomba centrífuga
Al establecer un control diario de una bomba se debe revisar:
Filtro de succión
Flujo de la bomba
Fugas por los empaques Presión del sello externo y de la inyección. Temperatura de cojinetes.
De qué puede ser indicativo el ruido en una bomba centrífuga
El ruido en una bomba centrífuga puede deberse a: Fenómeno de cavitación. Vibración excesiva. Falla de los cojinetes.
Cuáles deberían ser los procedimientos para ejecutar un paro de una bomba centrífuga
Para ejecutar un paro de una bomba centrífuga se debe seguir los siguientes pasos:
Cierre la válvula de descarga
No interrumpa la lubricación de los empaques y sellos. Apague la bomba.
Cierre la válvula de succión.
Vaciar el líquido si existe el problema de congelación
REVISIONES DE OPERACIÓN DE RUTINA
REVISIONES DIARIAS
Las siguientes situaciones requieren por lo general una revisión diaria:
• Filtro de succión (cuando se usa): Verifique la diferencia en la presión entre los manómetros
(“gauges”) colocados a cada del filtro. Sí la caída de presión aumenta, el filtro necesita limpieza.
• Flujo de la bomba: Revise los medidores de succión y de descarga de presión para mantener el
rendimiento de la bomba.
•Fugas (escapes) por los empaques: Debe existir alguna fuga por los empaques para mantenerlos
lubricados y para prevenir el aire exterior entre por el collarín. La falta de lubricación es la principal
causa del deterioro de los empaques.
•Revisión del sello externo y de la inyección: Si la bomba utiliza una fuente externa para lubricar
los sellos o los empaques, siga las recomendaciones del fabricante para obtener la presión
correcta del sello o de la inyección. La presión hidráulica excesiva puede acortar la vida útil de los
sellos y empaques.
•Temperatura de cojinetes: Los cojinetes que trabajan demasiado calientes se desgastan
prematuramente y pueden causar daños en otros accesorios. Por otro lado, los cojinetes enfriados
con líquidos no se deben enfriar demasiado, pues podría producirse la condensación y hacer que
los cojinetes se oxidaran
Mantener alerta a los ruidos ajenos a la operación normal de la bomba ya que éstos suelen
indicar cavitación, vibración excesiva, falla de cojinetes u otros problemas que no deben
ignorarse
REVISIONES SEMANALES
En la mayoría de los sitios de operación deben realizarse semanalmente las siguientes
operaciones:
•Rotación del eje (sólo durante periodos de inactividad). Siempre que la bomba separe durante un
largo periodo, gire el eje manualmente una vuelta y cuarto para lubricar los cojinetes y prevenir
que se trabe el eje.
•Tubería auxiliar. Vea si hay fuga en las conexiones.
• Vibración del eje y de los cojinetes. Use un medidor de vibración manual para medir la vibración
de los cojinetes y del eje. La vibración no deberá exceder de0.002”
REVISIONES ADICIONALES
Existen otras condiciones de las bombas que necesitan atención periódicamente, algunas con
mayor frecuencia:
•Lubricación de cojinetes. Verifique el nivel y el estado del aceite en el caso de cojinetes
lubricados con aceite, y cambie el aceite a intervalos fijos. También debe existir un calendario
definido para aplicar grasa en los cojinetes lubricados con grasa.
•Consumo de energía: Haga que la revisión del consumo de energía de la bomba sea parte de la
rutina de operación. El consumo excesivo de energía es un signo de que es necesario revisar la
alineación de la bomba, los cojinetes y otros accesorios.
•Pernos de sujeción: Los pernos de sujeción de la bomba no necesitan ser revisados con
frecuencia, aunque una verificación oportuna del ajuste puede prevenir la necesidad de darle
mantenimiento a la bomba como resultado de una vibración innecesaria.
•Inspección interna: No abra una bomba sin necesidad. Cuando lo haga:
•Revise todas las partes y reemplace las partes desgastadas.
•Limpie e inspeccione la caja y asegúrese de que estén despejados los conductos del impulsor y
del sello del líquido.
•Observe el impulsor y el anillo en busca de desgaste, erosión, rebabas o rayones, que pudieran
causar un desequilibrio, vibración o deterioro.
LOCALIZACIÓN DE FALLAS
Para localizar las fallas se debe tener una alerta en lo que se refiere al flujo, la presión y la
temperatura y estar pendiente de cualquier ruido, vibración o escapes anormales
1 FLUJO DE FLUIDO O DE PRESIONES INSUFICIENTES
Presenta Aire O Gas En El Sistema: Se debe volver a cebar la bomba.
Asegúrese que todas las uniones del tubo de succión estén apretadas.
Revise la caja de empaques en busca de fugas de aire en la bomba.
Cerciórese de que la entrada de succión esté suficientemente sumergida. Si no lo está pueden
formarse remolinos, permitiendo la entrada del aire en el tubo de succión.
Toma obstruida: Revise si existe bloqueo en la válvula de pie o en el filtro.
Incorrecta dirección o rotación: Asegúrese que el elemento de que el elemento accionador gire en
la dirección que indica la flecha en la carcaza de la bomba.
Impulsor obstruido o desgaste de partes deteriorada: A veces resultan problemas de presión y de
flujo debido a anillos desgastados o daños en el impulsor o en el empaque de la carcaza. Podría ser
necesario abrir la bomba en busca de partes deterioradas o inservibles. Revise los conductos del
impulsor y cerciórese de que estén despejados.
Factores de diseño
Los problemas con la corriente (flujo) del fluido o con la presión que no puedan solucionarse con
algunos de los remedios mencionados, deberán ser referidos a un supervisor para que evalúe las
siguientes consideraciones de diseño
• Válvula de pie demasiada pequeña.
•El diseño de la cabeza de la bomba no es lo suficiente grande para losrequerimientos del
bombeo.
•La elevación de la succión es excesiva.
•El líquido bombeado no es compatible con el diseño de la bomba.
•Operación paralela incorrecta de la bomba.
2. LA BOMBA UTILIZA DEMASIADA ENERGÍA
El consumo excesivo de energía puede ser el resultado de las presiones insuficientes cuyas causas
fueron mencionadas con anterioridad y de las siguientes condiciones:
Desalineación: Revise la alineación de la bomba y del elemento accionador
Partes desgastadas o dañadas: Busque ejes doblados o anillos desgastados.
Problemas de cojinetes: Verifique si hay un sobrecalentamiento de cojinetes que indique una
lubricación inapropiada o cojinetes desgastados.
3. FRACASO PREMATURO DE EMPAQUES
La causa principal del daño en los empaques es la falta de lubricación. Cuando a la caja de
empaques no se le dejan los escapes suficientes, los empaques no se lubrican y la bomba se
sobrecalienta. La carbonización y el aspecto vidriado de un empaque puede ser el producto de una
lubricación insuficiente o del tipo inadecuado de empaque para el fluido que está siendo
bombeado.
Collarín demasiado apretado o muy suelto:
Ajuste el collarín para que la fuga por el empaque se mantenga dentro del nivel recomendado por
el fabricante.
La caja de sellos puede no estar en la posición correcta en la caja de empaques:
Examine la posición de la caja de sellos y corríjala si es necesario.
Partes desgastadas o dañadas:
Vea si hay un eje doblado, cojinetes desgastados o ejes o camisas (manguitos) desgastadas o
rayadas.
Rotor desbalanceado:
Examine si hay una vibración proveniente de un rotor desbalanceado
4. SELLOS MECÁNICOS CON FUGAS
A diferencia de los empaques, los sellos mecánicos no están hechos para tener fugas apreciables.
Un sello con fuga visualmente detectable deberá reemplazarse.
5. PROBLEMAS CON COJINETES
Los problemas de cojinetes se detectan a menudo sin necesidad de abrir la bomba. Esté alerta por
si se presentan los siguientes indicios:
Sobrecalentamiento de cojinetes:
Lubricación inapropiada o cojinetes dañados o desgastados.
Cojinetes fríos:
Cuando se enfrían demasiado los cojinetes enfriados con agua se produce la condensación
oxidante en la caja de los cojinetes.
Cojinetes ruidosos:
El ruido generalmente indica cojinetes dañados o desgastados. La falla prematura de los cojinetes
es causada frecuentemente por la desalineación dela bomba y del elemento accionador
CAVITACIÓN
La cavitación resulta a veces de una pequeña cantidad de aire o de gas que queda en la bomba o
en el arranque, que por alguna razón entró en la bomba o que se origina en el fluido durante la
operación. Cuando las burbujas entran en contacto con la cuchilla del impulsor, se revientan con
gran fuerza creando cavidades. La implosión de burbujas de aire o de gas en la cuchilla impulsora
normalmente produce un ruido fuerte. No obstante, es posible que la cavitación permanezca
inadvertida hasta que se dañe el impulsor y se reduzca el flujo de la bomba.
•Cebe otra vez la bomba.
•Si persiste el ruido, examine el sistema en busca de fugas de aire. Si continua la cavitación, a
pesar del cebado adecuado y de la ausencia de fugas de aire en la bomba, el problema puede
derivarse del diseño del sistema y será necesario recurrir al supervisor. Las posibles soluciones de
diseño incluyen la reducción de la altura de bombeo para incrementar la succión; el uso de una
bomba reforzadora o la presurización del fluido antes de que entre en la bomba.
La bomba no entrega agua:1, 2, 3, 3, 6, 11, 13, 16, 17, 22, 23
Entrega capacidad insuficiente:2. 3, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 17, 20, 22, 23, 29, 30, 31
Produce presión insuficiente: 13, 16, 17, 20, 22, 29, 30, 31
Pierde el cebado después del arranque:2, 3, 5, 6, 7, 8, 11, 12, 13
Requiere potencia excesiva:15, 16, 17, 18, 19, 20, 23, 23, 26, 27, 29, 33, 33, 37
Fugas excesivas por los estoperos :13, 23, 26, 32, 33, 33, 35, 36, 38, 39, 30
Corta duración de empaques :12, 13, 23, 26, 28, 32, 33, 33, 35, 36, 37, 38, 39, 30
La bomba vibra o está ruidosa:27, 28, 30, 35, 36, 31, 32, 33, 33, 35, 36, 37
Corta duración de cojinetes: La bomba se sobrecalienta y se pega 1, 3, 21, 22, 23, 27, 28,
35, 36, 31
Problemas en la succión:
1. La bomba no está cebada.
2. •La bomba o el tubo de succión no están llenos por completo con líquido.
3. •Altura de succión excesiva.
4. •Margen insuficiente entre la presión de succión y la presión de vapor.
5. •Cantidad excesiva de aire o gas en el líquido.
6. •Bolsa de aire en el tubo de succión.
7. •Entradas de aire al tubo de succión.
8. •Entradas de aire a la bomba por los estoperos.
9. •Válvula de pie demasiado pequeña.
10. •Válvula de pie parcialmente obstruida.
11. •Tubo de entrada o succión no está bastante sumergido.
12. •Tubería del sello del agua, obstruida.
13. •Jaula de sello mal colocada en el estopero e impide que el agua para sellado entre al
espacio para formar el sello
14. Problemas en el sistema: 15. •Velocidad muy baja.
16. •Velocidad muy alta.
17. •Sentido incorrecto de rotación.
18. •Carga total del sistema mayor que la carga de proyecto de la bomba.
19. •Carga total del sistema menor que la carga de proyecto de la bomba.
20. •Densidad relativa del líquido, diferente a la de proyecto.
21. •Viscosidad del líquido, diferente a la de proyecto.
22. •Operación a capacidad muy baja.
23. •Operación en paralelo de bombas inadecuadas para este trabajo.
24. Problemas mecánicos: 25. •Cuerpos extraños en el impulsor.
26. •Desalineación.
27. •Los cimientos no están rígidos.
28. •Eje doblado.
29. •Las partes rotatorias rozan contra las partes fijas.
30. •Cojinetes gastados.
31. •Anillos de desgaste, gastados.
32. •Impulsor dañado.
33. •Junta de carcaza, deficiente y permite fugas internas.
34. •Eje o camisas del eje gastados o escoriados junto al empaque.
35. •Empaque (estopero) mal instalado.
36. •Tipo incorrecto de empaque para condiciones de operación.
37. •El eje gira descentrado por cojinetes gastados o desalineación.
38. •Rotor desequilibrado y ocasiona vibración.
39. •Empaque muy apretado y no permite circulación de líquido para lubricar el estopero.
40. •Falta de suministro de agua a los estoperos enfriados por agua.
41. •Holgura excesiva en parte inferior del estopero entre el eje y la carcaza, que empuja al
empaque al interior de la bomba.
42. •Mugre o arena en el agua de sellado, que produce escoración del eje o de la camisa
deleje.
43. •Empuje excesivo ocasionado por una falla mecánica dentro de la bomba o por falla del
dispositivo para equilibrio hidráulico, si se utiliza.
44. •Exceso de grasa o aceite en la cubierta de cojinetes antifricción o falta de enfriamiento,
que ocasionan temperatura excesiva en los cojinetes.
45. •Falta de lubricación.
46. •Instalación incorrecta de los cojinetes antifricción (daños al instalar, instalación incorrecta
de cojinetes múltiples, uso de cojinetes desiguales en un par, etc.)
47. •Mugre en los cojinetes.
48. •Herrumbre en los cojinetes por agua en su cubierta.
49. •Enfriamiento excesivo de cojinetes enfriados por agua, que ocasiona condensación de la
humedad del aire en la caja de cojinetes.
Rendimiento dela Bomba
La operación y eficiencia de la bomba hidráulica en su función básica de obtener una presión
determinada a un número también determinado de revoluciones por minuto se define mediante
tres rendimientos a saber
Rendimiento volumétrico:
El rendimiento volumétrico de la bomba es el cociente que se obtiene al dividir el caudal de
líquido que comprime la bomba y el que teóricamente debería comprimir.
Se producen fugas:
Rendimiento mecánico:
El rendimiento mecánico mide las pérdidas de energía mecánica que se producen en las bombas
debidas al rozamiento y a la fricción de los mecanismos internos. Se producen pérdidas de
potencia o pérdidas mecánicas Pm debido al rozamiento en los cojinetes, pernos, órganos de
comando y, sobre todo, debido al rozamiento de los aros, retenes, copas ú órganos de cierre entre
pistón o cilindro.
Rendimiento total:
Se llama total porque mide la eficiencia general de la bomba en su función de bombear líquido a
presión con el aporte mínimo de energía al eje de la bomba.
Rendimiento Eficiencia interna
Tiene en cuenta todas las perdidas internas, o sea, las hidráulicas y las volumétricas, y engloba las
eficiencias hidráulicas y volumétricas:
hi = Pu/Pi
donde Pu es la potencia útil, la cual será en impulsar el caudal útil a la altura útil
Pu = g * Q * Hu
Pi es la potencia interna, o sea, la potencia suministrada al fluido menos las perdidas mecánicas
(Pm)
Pi = Pa – Pm
Después de realizar algunos cálculos algebraicos tenemos que la ecuación para la eficiencia interna
es la siguiente:
hi = hh * hv
Rendimiento Hidráulico
Se producen pérdidas de carga debido a rozamiento en los conductos y canales inherentes a la
construcción de la bomba, así como en las válvulas. Se llama rendimiento hidráulico al cociente
entre la altura que se lograría de no existir estas pérdidas y la que realmente logra la máquina.
Fallas de Funcionamiento de las Bombas Centrífugas
A continuación, se muestra un cuadro de comprobación para encontrar las causas que originan
fallas por operación en las bombas centrífugas, ya sea por problemas de operación o por defectos
mecánicos.
(a) La bomba no descarga
Falta cebar la bomba.
Tubería de succión con aire
Sumersión insuficiente del tubo de entrada en el agua.
Dirección de rotación invertida
Eje cortado
(b) Capacidad de Descarga Insuficiente
Bomba o tubería de succión no complemente llena de agua.
Elevación de succión muy alta
Pérdidas de flujo (falla mecánica)
Entrada de aire a la línea de succión
Entrada de aire a la bomba por los estoperos (falla mecánica)
Viscosidad del fluido muy alta
Anillos de desgaste desgastados (falla mecánica)
Impulsor dañado (falla mecánica)
C. Presión Desarrollada Insuficiente
Cantidad excesiva de aire
Velocidad de trabajo muy alta
Dirección de rotación invertida
Viscosidad del líquido distinta
Anillos de desgaste desgastados (falla mecánica)
Juntas (empaqueduras) de la tapa defectuosa (falla mecánica)
(d) La Bomba Requiere Potencia Excesiva
Velocidad muy alta.
Dirección de rotación invertida
Cuerpos extraños en el impulsor
Desalineamiento (falla mecánica)
Eje doblado (falla mecánica)
Parte giratoria que roza sobre pieza estacionaria agripamiento
Empaquetadura muy apretada (falla mecánica)
Tipo de empaquetadura incorrecta (falla diseño)
Prensa estopa muy apretada (falla mecánica)
(e) Los Anillos del Estopero tienen Escurrimiento Excesivo
(fallas mecánicas)
Desalineamiento
Eje doblado
Camisa de desgasta con desgaste excesivo
Anillos de empaquetaduras mal montadas
Descansos planos desgastados
Rotor desbalanceado
Juego excesivo entre los anillos de empaquetadura y eje.
F. Anillos de Empaquetadura de Corta Vida Útil
Tubería de sello de agua topada (empaquetadura se reseca y gasta la camisa)
Eje torcido, cojines desgastados
Tipo de empaquetadura no corresponde, mala calidad, camisa no rectificada.
Prensa estopa muy apretada (no flujo líquido para lubricar la empaquetadura) Elementos
abrasivos entran a la zona de sello
(g) La Bomba Vibra sobre los Valores Admisibles
Válvula de succión muy pequeña o parcialmente atascada
Operación o capacidad insuficiente
Falta rigidez a la cimentación y anclaje de la bomba
Eje doblado, desalineamiento entre machón motor-bomba, Bombas desbalancemiento del rotor,
etc.
(h) La Bomba se sobrecalienta
La bomba no está cebada
Poca diferencia entre la presión de succión y la presión de vapor.
Operación se realiza a capacidad muy baja (poco caudal)
Desalineamiento
Roce interno entre partes giratorias
Rodamientos o cojinetes planos gastados (o con problemas de lubricación y refrigeración)
Conceptos
Altura de Succión -carga estática de succión- (HS)
Distancia existente entre la lamina del líquido a bombear y el eje de la bomba, dicho valor puede
ser positivo o negativo dependiendo de su posición con respecto al eje.
Altura de descarga-Carga estática de descarga- (HD)
Es la distancia vertical en metros entre el eje de la bomba y el punto de entrega libre del líquido.
Carga Estática Total HET
La carga estática total se determina conociendo la altura geométrica del nivel del líquido entre los
recipientes de succión y descarga y la línea de centros de la bomba, así como las presiones en esos
mismos puntos
Carga Dinámica Total ADT
La carga dinámica total representa las pérdidas de presión, las cuales se originan por la fricción del
fluido en las tuberías, válvulas, accesorios y
otros componentes como pueden ser
intercambiadores de calor u otros. Estas
pérdidas varían proporcionalmente con el cuadrado de la velocidad del caudal. También varían de
acuerdo con el tamaño, tipo y condiciones de las superficies de tubos y accesorios y las
características del líquido bombeado
LEYES DE SEMEJANZA.
Las leyes de semejanza son unas ecuaciones que permiten predecir el comportamiento de una
bomba dada, bajo condiciones de operación distintas. Un modelo a escala reducida es menos
costoso y los datos obtenidos resultan muy confiables. Para ser usado con confianza los resultados
obtenidos de la investigación del modelo deben cumplirse las Leyes de
Semejanza.
Se cumple la Semejanza Geométrica cuando son iguales los ángulos semejantes de las máquinas y
es constante la relación de magnitudes semejantes.
Existe la Semejanza Cinemática cuando son iguales los ángulos semejantes de las máquinas y es
constante la relación de las velocidades en puntos homólogos de las máquinas semejantes.
Se dice que existe la Semejanza Dinámica cuando se mantiene constante la relación de fuerzas de
igual naturaleza que actúan en puntos homólogos de las máquinas geométricas y
cinemáticamente semejantes.
No se detallará la teoría de dónde se obtienen las ecuaciones que a continuación se presentan
como las leyes de semejanza para bombas centrífugas.
Inicialmente se presentan las relaciones en términos del diámetro del impulsor de la bomba
(velocidad constante):
NPSH requerido: Energía mínima (presión) requerida en la succión de la bomba para permitir un funcionamiento libre de cavitación. Se expresa en metros de columna del líquido bombeado. Depende de: -Tipo y diseño de la bomba
-Velocidad de rotación de la bomba -Caudal bombeado
NPSH disponible: Energía disponible sobre la presión de vapor del líquido en la succión de la bomba. Se expresa en metros de columna del líquido bombeado Depende de: -Tipo de líquido -Temperatura del líquido -Altura sobre el nivel del mar (Presión atmosférica) -Altura de succión -Pérdidas en la succión
CAVITACION:
Fenómeno que ocurre cuando la presión absoluta dentro del impulsor se reduce hasta alcanzar la
presión de vapor del líquido bombeado y se forman burbujas de vapor. El líquido comienza a
“hervir”. Estas burbujas colapsan al aumentar la presión dentro de la bomba originando erosión
del metal. Se manifiesta como ruido, vibración; reducción del caudal, de la presión y de la
eficiencia. Originan deterioro del sello mecánico
Para Que La Bomba No Cavite: Succión De La Bomba Npsh Disponible > Npsh Requerido