BOMBA CENTRÍFUGA
DEFINICIÓN:
Las Bombas centrífugas también llamadas Roto dinámicas, son
siempre rotativas y son un tipo de bomba
hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor. Una bomba
centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias
encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta o coraza. Se denominan
así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción
centrífuga. Las paletas imparten energía
al fluido por la fuerza de esta misma acción. Es aquella máquina que incrementa
la energía de velocidad del fluido mediante un elemento rotante, aprovechando
la acción de la fuerza centrífuga, y transformándola a energía potencial a
consecuencia del cambio de sección transversal por donde circula el fluido en
la parte estática, la cual tiene forma de voluta y/o difusor.
CARACTERÍSTICAS: La característica principal de la bomba
centrífuga es la de convertir la energía de una fuente de movimiento (el motor)
primero en velocidad (o energía cinética) y después en energía de presión.
Existen bombas centrifugas de una y varias etapas. En las
bombas de una etapa se pueden alcanzar
presiones de hasta 5 atm, en las de varias etapas se pueden alcanzar hasta 25 atm de presión,
dependiendo del número de etapas.
Las bombas centrifugas sirven para el transporte de líquidos
que contengan sólidos en suspensión, pero
poco viscosos. Su caudal es constante y elevado, tienen bajo mantenimiento. Este tipo de bombas
presentan un rendimiento elevado para un intervalo pequeño de caudal pero su
rendimiento es bajo cuando transportan líquidos viscosos.
Este tipo de bombas son las usadas en la industria química,
siempre que no se manejen fluidos muy viscosos.
Las bombas centrífugas de una etapa y monoblock, son ideales
para movimientos de líquidos en general, con una profundidad máxima de
aspiración de 7 m. ó 9 m.
ELEMENTOS:
Rodete o impulsor.
El rodete o impulsor es un elemento móvil, formado por unas
paletas o álabes divergentes unidos a un eje que recibe energía del exterior
como podemos observar en la figura que nos muestra el despiece de una bomba
centrífuga.
Según que estos álabes vayan sueltos o unidos a uno o dos discos, los rodetes pueden ser
Abiertos: cuando van sueltos. Tienen la ventaja de que permite el paso de impurezas, pero tiene poca eficacia.
Cerrados: cuando van unidos lateralmente a dos discos
Materiales
Cuerpo Hierro fundido ASTM A-48, Clase
20
Impulsor Hierro fundido ASTM A-48,
Clase 20
Sello mecánico Carbón / Cerámica /
Buna-N
Acople intermedio Hierro fundido ASTM
A-48, Clase 20
Empaques Buna Nitrilo
Características del Motor
Velocidad 3.500 RPM (nominal)
Diseño HE 1.5 100-3= NEMA 213JM HE 1.5
150-3=
NEMA 215JM
Aislamiento Clase B
Factor de servicio 1,15
Frecuencia 60Hz
PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA:
Carcasa: Es la parte exterior protectora de la bomba y
cumple la función de convertir la energía de velocidad impartida al líquido por
el impulsor en energía de presión. Esto se lleva a cabo mediante reducción de
la velocidad por un aumento gradual del área.
Impulsores: Es el corazón de la bomba centrífuga. Recibe el
líquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la
bomba.
Anillos de desgaste: Cumplen la función de ser un elemento
fácil y barato de remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas
holguras entre el impulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro, evitando
así la necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los anillos.
Estoperas, empaques y sellos: la función de estos elementos
es evitar el flujo hacia fuera del líquido bombeado a través del orificio por
donde pasa la flecha de la bomba y el flujo de aire hacia el interior de la
bomba.
Flecha: Es el eje de todos los elementos que giran en la
bomba centrífuga, transmitiendo además el movimiento que imparte la flecha del
motor.
Cojinetes: Sirven de soporte a la flecha de todo el rotor en
un alineamiento correcto en relación con las partes estacionarias. Soportan las
cargas radiales y axiales existentes en la bomba.
Bases: Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de
toda ella
TIPOS DE BOMAS CENTRIFUGAS:
Bombas centrífugas de flujo radiales Las bombas centrifugas
de flujo radial se utilizan para cargas altas y caudales pequeños, sus impulsores
son por lo general angostos. El movimiento del fluido se inicia en un plano
paralelo al eje de giro del impulsor de la
bomba y termina en un plano perpendicular a éste.
Bombas centrífugas de flujo axiales Estas bombas se utilizan
para cargas pequeñas y grandes caudales, tienen impulsores tipo propela, de flujo completamente axial. La
corriente líquida se verifica en superficies cilíndricas alrededor del eje de
rotación. La energía se cede al líquido por la impulsión ejercida por los
álabes sobre el mismode toda ella.
Bombas centrífugas diagonales Estas bombas se utilizan para
cargas y caudales intermedios. La corriente líquida se verifica radial y
axialmente, denominándose también de flujo mixto. La energía se cede al líquido
mediante la acción de la fuerza centrífuga y la impulsión ejercida por los
álabes sobre el mismo.
CLASIFICACIÓN DE LA BOMBAS CENTRIFUGAS:
Número de Pasos
Bombas de un solo paso. Son aquellas en las cuales la carga
dinámica total es desarrollada por un solo impulsor.
Bombas de varios pasos. Son aquellas en las cuales la carga
dinámica total es desarrollada por más de un impulsor. B.
Tipo de Succión
Bombas de succión simple. Son aquellas provistas de uno o más
impulsores de succión simple.
Bombas de succión doble. Son aquellas provistas de uno o más
impulsores de succión doble. C. Posición de la Flecha
Bombas horizontales. Son aquellas cuya posición de la flecha, normalmente es
horizontal. Aplicaciones
Riego en general.
Sistemas de incendio.
Aire acondicionado.
Bombas verticales. Son aquellas cuya posición de la flecha,
normalmente es vertical.
FUNCIONAMIENTO:
El flujo entra a la bomba a través del centro u ojo del
rodete y el fluido gana energía a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia fuera
en dirección radial. Esta aceleración produce un apreciable aumento de energía
de presión y cinética, lo cual es debido a la forma de caracol de la voluta
para generar un incremento gradual en el área de flujo de tal manera que la
energía cinética a la salida del rodete se convierte en cabeza de presión a la salida.
CURVAS CARACTERÍSTICAS DE LAS BOMBAS
A causa de las características variables de la bomba
centrífuga, es importante tener una visión gráfica de las relaciones entre la
carga, el caudal, la eficiencia, la potencia necesaria, etc., de la bomba de
que se trate a una velocidad determinada. Estas curvas o gráficos generalmente
se preparan por el fabricante. Las curvas que aparecen a continuación pueden
considerarse típicas e ilustran las características de una bomba trabajando a
una velocidad constante determinada.
La curva de carga-caudal es la línea que desciende de
izquierda a derecha, y representa las cantidades variables de líquido que la
bomba puede entregar a distintas cargas o presiones. La intersección de esta
línea con la línea de cero descargas, nos da la carga o presión que desarrolla
la bomba cuando la válvula de descarga está cerrada. La curva que en este caso
nos da la potencia necesario para operar la bomba, tiene la pendiente hacia
arriba, de izquierda a derecha. En este caso el punto en que la potencia
necesaria tiene un valor menor, es el que corresponde a la válvula cerrada.
VENTAJAS DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS:
Su construcción es simple, su precio es bajo.
La línea de descarga puede interrumpirse, o reducirse
completamente, sin dañar la bomba.
Puede utilizarse con líquidos que contienen grandes
cantidades de sólidos en suspensión, volátiles y fluidos hasta de 850°F.
Sin tolerancias muy ajustadas.
Poco espacio ocupado.
Económicas y fáciles de mantener.
No alcanzan presiones
excesivas aún con la válvula de descarga cerrada.
Máxima profundidad de succión es 15 pulgadas.
Flujo suave no pulsante.
Impulsor y eje son las únicas partes en movimiento.
No tiene válvulas ni
elementos reciprocantes.
Operación a alta velocidad para correa motriz.
Se adaptan a servicios comunes, suministro de agua,
hidrocarburos, disposición de agua de desechos, cargue y descargue de carro
tanques, transferencia de productos en oleoductos.
CONCLUSIONES:
Una bomba centrífuga es un tipo de bomba hidráulica que
transforma la energía mecánica de un impulsor rotatorio en energía cinética y
potencial requerida. Aunque la fuerza centrífuga producida depende tanto 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 es independiente de la
densidad del líquido.
Bomba centrífuga
Bomba que aprovecha
el movimento de rotación de una rueda con paletas (rodete) inserida en el
cuerpo de la bomba misma. El rodete,
alcanzando alta velocidad, proyecta hacia afuera el agua anteriormente aspirada
gracias a la fuerza centrífuga que desarrolla, encanalando el líquido en el
cuerpo fijo y luego en el tubo de envío.
Bomba sumegida
La bomba sumergida es
una bomba con ejes verticales, proyectada para alcazar grandes profundidades
debido al largo de su tubo aspirador. No se tiene que confundir con la bomba
sumergible que se caracteriza porque está dotada de un motor de sello hermético
sumergido en el mismo líquido que se bombea.
Caudal
Cantidad de líquido (en volumen o en peso) que se debe
bombear, trasladadar o elevadar en un cierto intervalo de tiempo por una bomba:
normalmente expresada en litros por segundo (l/s), litros por minuto (l/m) o
metros cúbicos por hora (m³/h). Símbolo: Q.
Altura de elevación
Altura de elevación de un líquido: el bombeo sobreentiende
la elevación de un líquido de un nivel más bajo a un nivel más alto. Expresado
en metros de columna de líquido o en bar (presión). En este último caso el
líquido bombeado no supera ningún desnivel, sino que va erogado exclusivamente
a nivel del suelo a una presión
determinada. Símbolo: H.
Curva de prestaciones
Especial ilustración
gráfica que explica las prestaciones de la bomba: el diagrama representa la
curva formada por los valores de caudal
y de altura de elevación, indicados con referencia a un determinado tipo de
rodete diámetro y a un modelo específico de bomba.
Bajo nivel
Especial instalación
de la bomba, colocada a un nivel inferior al de la vena de la cual se extrae el
agua: de esta manera, el agua entra espontáneamente en la bomba sin ninguna
dificultad.
Cebado
Llenado de la bomba o de la tubería para quitar el aire
presente en ellas. En algunos casos, se pueden suministrar, también, bombas
auto cebadas, o sea, dotadas de un mecanismo automático que facilita el cebado
y por lo tanto la puesta en marcha de la bomba, lo cual sería imposible de otra
manera, y además muy lento.
Cavitación
Fenómeno causado por una inestabilidad en el flujo de la
corriente. La cavitación se manifiesta con la formación de cavidad en el
líquido bombeado y está acompañada por vibraciones ruidosas, reducción del
caudal y, en menor medida, del rendimiento de la bomba. Se provoca por el
pasaje rápido de pequeñas burbujas de
vapor a través de la bomba: su colapso genera micro chorros que pueden causar
graves daños.
Pérdidas de carga
Pérdidas de energía
debidas a la fricción del líquido contra las paredes de la tubería,
proporcionales al largo de éstas. También son proporcionales al cuadrado de la
velocidad de deslizamiento y variabilidad en relación con la naturaleza del
líquido bombeado. Cada vez que disminuye el deslizamiento normal del fluido
movido representa una posibilidad de pérdidas de carga como los bruscos cambios
de dirección o de sección de las tuberías. Para lograr en la bomba un correcto
dimensionamiento, la suma de tales pérdidas se debe agregar a la altura de
elevación prevista originariamente.
Sello mecánico
Sello mecánico para ejes rodantes. Usado en todos los casos
en que no se puede permitir goteo alguno externo de líquido. Está compuesto por
dos anillos con superficie plana, una fija y otra rodante: las dos caras
están prensadas juntas de manera que
dejan sólo una finísima película hidrodiámica formada por líquido que se
retiene para que funcione como lubricante de las partes que se deslizan.
Viscosidad
Se trata de una característica del fluido bombeado:
representa su capacidad de oponerse al desplazamiento. La viscosidad varía
según la temperatura.
Peso específico
Cada fluido tiene una
densidad característica. El agua, que se usa como término de comparación,
convencionalmente tiene un peso específico (o densidad) de 1 (a 4°C y a nivel
del mar). El peso específico representa el valor usado para comparar el peso de
un cierto volumen de líquido con el peso de la misma cantidad de agua.
Bibliografias
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