Bomb As

 

BOMBAS

 

INTRODUCCIÓN Siempre que tratemos temas como procesos químicos, y de cualquier circulación de fluidos estamos, de alguna manera entrando en el tema de bombas. El funcionamiento en si de la bomba será el de un convertidor de energía, o sea, transformara la energía mecánica en energía cinética, generando presión y velocidad en el fluido. Existen muchos tipos de bombas para diferentes aplicaciones. Los factores más importantes que permiten escoger un sistema de bombeo adecuado son: presión última, presión de proceso, velocidad de bombeo, tipo de gases a bombear  (la eficiencia de cada bomba varía según el tipo de gas).  

BOMBAS Las bombas se clasifican en tres tipos principales: • • •

De émbolo alternativo. De émbolo rotativo. Rotodinámicas.

Los dos primeros operan sobre el principio de desplazamiento positivo, es decir, que bombean una determinada cantidad de fluido (sin tener en cuenta las fugas independientemente de la altura de bombeo). El tercer tipo debe su nombre a un elemento rotativo, llamado rodete, que comunica velocidad al líquido y genera presión. La carcaza exterior, el eje y el motor completan la unidad de bombeo. En su forma usual, la bomba de émbolo alternativo consiste en un pistón que tiene un movimiento de vaivén dentro de un cilindro. Un adecuado juego de válvulas permite que el líquido sea aspirado en una embolada y lanzado a la turbina de impulsión en la siguiente. En consecuencia, el caudal será intermitente a menos que se instalen recipientes de aire o un número suficiente de cilindros para uniformar el flujo. Aunque las bombas de émbolo alternativo han sido separadas en la mayoría de los campos de aplicación por las bombas rotodinámicas, mucho más adaptables, todavía se emplean ventajosamente en muchas operaciones industriales especiales. Las bombas émbolo rotativo generan al presión medio engranajes o rotores muy ajustados quedeimpulsan periféricamente líquidopor dentro dede la carcaza cerrada.

 

El caudal es uniforme y no hay válvulas. Este tipo de bombas es eminentemente adecuado para pequeños caudales (menores de 1 pie 3/s y el líquido viscoso). Las variables posibles son muy numerosas. La bomba rotodinámica es capaz de satisfacer la mayoría de las necesidades de la ingeniería y su uso está muy extendido. Su campo de utilización abarca desde abastecimientos públicos de agua, drenajes y regadíos, hasta transporte de hormigón o pulpas. Los diversos tipos se pueden agrupar en:

a. Cen entr tríf ífu ugos. Son el tipo más corriente de bombas rotodinámicas, y se denomina así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción centrífuga. Pueden estar proyectadas para impulsar caudales tan pequeños como 1 gal/min. o tan grandes como 4.000.000 gal/min, mientras que la cota generada puede variar desde algunos pies hasta 400. El rendimiento de las de mayor tamaño puede llegar al 90%. El rodete consiste en cierto número de álabes curvados en dirección contraria al movimiento y colocados entre dos discos metálicos. El agua entra por el centro u ojo del rodete y es arrastrada por los álabes y lanzada en dirección radial. Esta aceleración produce un apreciable aumento de energía de presión y cinética. A la salida, el movimiento del fluido tiene componentes radial y transversal. Para que no haya una pérdida notable de energía, y por tanto de rendimiento, es esencial transformar en la mayor medida posible la considerable cota cinemática a la salida del rodete en la más útil cota de presión. Normalmente, esto se consigue construyendo la carcaza en forma de espiral, con lo que la sección del flujo en la periferia del rodete va aumentando gradualmente. Para caudales grandes se usa el rodete de doble aspiración, que es equivalente a dos rodetes de simple aspiración ensamblados dorso con dorso; esta disposición permite doblar la capacidad sin aumentar el diámetro del rodete. Es más cara de fabricar, pero tiene la ventaja adicional de solucionar el problema del empuje axial. En ambos casos, las superficies de guía están cuidadosamente pulimentadas para minimizar las pérdidas por rozamiento. El montaje es generalmente horizontal, ya que así se facilita el acceso para el entretenimiento. Sin embargo, debido a la limitación del espacio, algunas unidades de gran tamaño se montan verticalmente.

 

Las proporciones de los rodetes varían dentro de un campo muy amplio, lo que permite hacer frente a una dilatada gama de condiciones de funcionamiento. Por ejemplo, los líquidos con sólidos en suspensión (aguas residuales) pueden ser bombeados siempre que los conductos sean suficientemente amplios. Inevitablemente habrá alguna disminución de rendimiento. Para que la bomba centrífuga esté en disposición de funcionar  satisfactoriamente, tanto la tubería de aspiración como la bomba misma, han de estar llenas de agua. Si la bomba se encuentra a un nivel inferior a la del agua del pozo de aspiración, siempre se cumplirá esta condición, pero en los demás casos hay que expulsar  el aire de la tubería de aspiración y de la bomba y reemplazarlo por agua; esta operación se denomina cebado. El mero giro del rodete, aún a alta velocidad, resulta completamente insuficiente para efectuar el cebado y sólo se conseguirá recalentar los cojinetes. Los dos métodos principales de cebado exigen una válvula de retención en la proximidad de la base del tubo de aspiración, o en las unidades mayores, la ayuda de una bomba de vacío. En el primer caso, se hace entrar el agua de la tubería de impulsión o de cualquier otra procedencia, en el cuerpo de bomba y el aire es expulsado por  una llave de purga.

Fig.: Bomba del tipo Centrifuga

Se ha desarrollado una bomba centrífuga, la cual fue concebida, teniendo como objetivos un rendimiento de trabajo que sea óptimo, una gran variedad de aplicaciones y una fácil Mantención del equipo. El cuerpo húmedo de esta bomba, está fabricado en un polímero de grandes cualidades mecánicas y de excelente resistencia química. Estos materiales evitan las incrustaciones de partículas, y además no son afectados por problemas de cavitación. Las aplicaciones de esta bomba son de óptimo rendimiento en PLANTAS DE ACIDO, AGUA DE COLA, AGUAS MARINAS, y en general en lugares lugare s con gran

 

concentración de CORROSIVOS. Además tiene una muy buena aplicación en la INDUSTRIA ALIMENTICIA dado que no contamina los productos. Las bombas están disponibles en materiales del acero termoplástico e inoxidable, diseños del mecanismo impulsor para las aplicaciones horizontales y verticales. La construcción rugosa proporciona una resistencia excelente al producto químico y a la corrosión. Las aplicaciones típicas son proceso químico, laminado de metal, piezas que lavan sistemas, fabricación de la tarjeta de circuito impresa, foto que procesa, productos farmacéuticos, semiconductores, etc. 

a. Múltiples. Para alturas superiores a 200 pies se emplean normalmente bombas múltiples o bombas de turbina. Este tipo de bomba se rige exactamente por el mismo principio de la centrífuga y las proporciones del rodete son muy semejantes. Consta de un cierto número de rodetes montados en serie, de modo que el agua entra paralelamente al eje y sale en dirección radial. La elevada energía cinética del agua a la salida del rodete se convierte en energía de presión por medio de una corona difusora formada por álabes directores divergentes. Un conducto en forma de S conduce el agua en sentido centrípeto hacia el ojo del rodete siguiente. El proceso se repite en cada escalonamiento hasta llegar a la salida. Si se aplica un número suficiente de escalonamientos, puede llegarse a obtener una cota de 4.000 pies. De hecho, la cota máxima vendrá probablemente dictada por el costo de reforzamiento de la tubería más que por cualquier limitación de la bomba.

 

A) B) Fig.: Bombas de turbina: A) Bomba de Turbina Vertical para Agua Pesada.

 

B) Bomba de Agua con Turbina Vertical   a. De columna. Son del tipo múltiple, con montaje vertical y diseñadas especialmente para la elevación del agua en perforaciones angostas, pozos profundos o pozos de drenaje. Resultan adecuadas para perforaciones de un diámetro tan pequeño como 6 pulg. y con mayores diámetros son capaces de elevar cantidades de agua superiores a un millón de galones por hora desde profundidades de hasta 1.000 pies. Normalmente se diseñan los rodetes de forma que lancen el agua en dirección radial-axial, con objeto de reducir a un mínimo el diámetro de perforación necesario para su empleo. La unidad de bombeo consiste en una tubería de aspiración y una bomba situada bajo el nivel del agua y sostenida por la tubería de impulsión y el árbol motor. Dicho árbol ocupa el centro de la tubería y está conectado en la superficie al equipo motor. Cuando la cantidad de agua que se ha de elevar es pequeña o moderada, a veces es conveniente y económico colocar la unidad completa de bombeo bajo la superficie del agua. Así se evita la gran longitud del árbol, pero en cambio se tiene la desventaja de la relativa inaccesibilidad del motor a efectos de su entretenimiento.  

a. De flu flujo jo ax axia ial. l. Este tipo de bomba es muy adecuado cuando hay que elevar un gran caudal a pequeña altura. Por esto, sus principales campos de empleo son los regadíos, el drenaje de terrenos y la manipulación de aguas residuales. El rendimiento de esta bomba es comparable al de la centrífuga. Por su mayor  velocidad relativa permite que la unidad motriz y la de bombeo sean más pequeñas y por tanto más baratas. La altura máxima de funcionamiento oscila entre 30 y 40 pies. Sin embargo, es posible conseguir mayores cotas mediante 2 ó 3 escalonamientos, pero este procedimiento raramente resulta económico. Para grandes bombas se adopta generalmente el montaje vertical, pasando el eje por el centro de la tubería de salida. El rodete es de tipo abierto, sin tapas, y su forma es análoga a la de una hélice naval.

 

El agua entra axialmente y los álabes le imprimen una componente rotacional, con lo que el camino por cada partícula es una hélice circular. La cota se genera por la acción impulsora o de elevación de los álabes, sin que intervenga el efecto centrífugo. La misión de los álabes fijos divergentes o álabes directores es volver a dirigir el flujo en dirección axial y transformar la cota cinemática en cota de presión. Para evitar la creación de condiciones favorables al destructivo fenómeno de favitación, la bomba de flujo axial se ha de proyectar para poca altura de aspiración. De hecho, es preferible adoptar en la que el rodete permanezca siempre sumergido, ya que así la bomba estará siempre cebada y lista para comenzar a funcionar. El objeto del sifón es evitar el riesgo de que se averíe la válvula de retención, que de otro modo tendría lugar una inversión del flujo en la tubería, con lo que la bomba funcionaría como una turbina. La acción sifónica se interrumpe mediante una válvula de mariposa. Esta válvula está en ligero equilibrio hacia la posición de abierta y en el instante en que cesa el bombeo, la válvula se abre y entra el aire, con lo que se evita la inversión del flujo. La estación de bombeo puede automatizarse por medio de electrodos inmersos en el pozo de aspiración para controlar el funcionamiento de la bomba.  

 

 

A) B) Fig.: A) Bomba de flujo axial, B) Bomba de Flujo Mixto  a. De flu flujo jo mix ixto to.. La bomba de flujo mixto ocupa una posición intermedia entre la centrífuga y la de flujo axial. El flujo es en parte radial y en parte axial, siendo la forma del rodete acorde con ello. La trayectoria de una partícula de fluido es una hélice cónica. La cota que se consigue puede ser hasta de 80 pies por rodete, teniendo la ventaja sobre la bomba axial de que la potencia que ha de suministrar el motor es casi constante aunque se produzcan variaciones considerables de cota. La recuperación de la cota de presión se consigue mediante un difusor, un caracol o una combinación de ambos.

f) de paleta Existen varios tipos de bombas de paletas, ellas podrán ser: •

1.- De paletas deslizantes, con un número variante de ellas montadas en un rotor  ranurado. Según la forma de la caja se subdividen en bombas de simple, doble o triple cámara, si bien raramente se emplean tales denominaciones. La mayoría de las bombas de paletas deslizantes son de una cámara. Como estas máquinas

 

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son de gran velocidad de capacidades pequeñas o moderadas y sirven para fluidos poco viscosos, se justifica el siguiente tipo de clasificación. 2.- Bomba pesada de paleta deslizante, con una sola paleta que abarca todo el diámetro. Se trata de una bomba esencialmente lenta, para líquidos muy viscosos. 3.- Bombas de paletas oscilantes, cuyas paletas se articulan en el rotor. Es otro de los tipos pesados de bomba de paleta. 4.- Bombas de paletas rodantes, también con ranuras en el rotor pero de poca profundidad, para alojar rodillos de elastómero en el lugar de paletas, se trata de un modelo patentado. 5.- Bomba de leva y paleta, con una sola paleta deslizante en una ranura mecanizada en la caja cilíndrica y que, al mismo tiempo, encaja en otra ranura de un anillo que desliza sobre un rotor accionado y montado excéntricamente. El rotor y los anillos que ejercen el efecto de una leva que inicia el movimiento de la paleta deslizante. Así se elimina el rascado de las superficies. Se trata de una forma patentada que se emplea principalmente como bomba de vacío. 6.- Bomba de paleta flexible, que abrazan un rotor de elastómero de forma esencial giratorio dentro de una caja cilíndrica. En dicha caja va un bloque en media luna que procura un paso excéntrico para el barrido de las paletas flexibles de rotor.

g) de tornillo Las bombas de tornillo son un tipo especial de bombas rotatorias de desplazamiento positivo, en el cual el flujo a través de los elementos de bombeo es verdaderamente axial. El líquido se transporta entre las cuerdas de tornillo de uno o más rotores y se desplaza axialmente a medida que giran engranados. La aplicación de las bombas de tornillo cubren una gama de mercados diferentes, tales como en la armada, en la marina y en el servicio de aceites combustibles, carga marítima, quemadores industriales de aceite, servicio de lubricación de aceite, procesos químicos, industria de petróleo y del aceite crudo, hidráulica de potencia para la armada y las máquinas - herramientas y muchos otros. La bomba de tornillo puede manejar líquidos en una gama de viscosidad como la melaza hasta la gasolina, así como los líquidos sintéticos en una gama de presiones de 50 a 5.000 lb/pulg2 y los flujos hasta de 5.000 gpm. Debido a la relativamente baja inercia de sus partes en rotación, las bombas de tornillo son capaces de operar a mayores velocidades que otras bombas rotatorias o alternativas de desplazamiento comparable. Algunas bombas de lubricación de aceite de turbina adjunta operan a 10.000 rpm y aún mayores. Las bombas de tornillo, como otras bombas rotatorias de desplazamiento positivo son de autocebado y tienen una característica de flujo que es esencialmente independiente de la presión.

 

La bomba de tornillo simple existe sólo en número limitado de configuraciones. La rosca es excéntrica con respecto al eje de rotación y engrana con las roscas internas del estator (alojamiento del rotor o cuerpo). Alternativamente el estator está hecho para balancearse a lo largo de la línea de centros de la bomba. Las bombas de tornillos múltiples se encuentran en una gran variedad de configuraciones y diseños. Todos emplean un rotor conducido engranado con uno o más rotores de sellado. Varios fabricantes cuentan con dos configuraciones básicas disponibles, la construcción de extremo simple o doble, de las cuales la última es la más conocida. Como cualquier otra bomba, hay ciertas ventajas y desventajas en las características de diseño de tornillo. Estos deben de reconocerse al seleccionar la mejor bomba para una aplicación particular. Entre algunas ventajas de este tipo tenemos: 1. Ampli Amplia a gama gama de fluj flujos os y pres presio iones nes.. 2. Amp Amplia lia gam gama a de líqu líquido idoss y vis viscos cosida idad. d. 3. Posib Posibilidad ilidad de de altas velocid velocidades, ades, permitie permitiendo ndo la libertad libertad de de seleccionar seleccionar la la unidad motriz. 4. Ba Baja jass velo veloci cidad dades es int intern ernas as.. 5. Baja vibració vibración n mecánica, mecánica, flujo flujo libre libre de pulsac pulsaciones iones y operaciones operaciones suaves suaves.. 6. Dis Diseño eño sólid sólido o y compact compacto, o, fácil fácil de instal instalar ar y mantene mantener. r. 7. Alta toleranc tolerancia ia a la contami contaminación nación en en comparación comparación con con otras bombas rotator rotatorias. ias. Entre algunas desventajas de este tipo tenemos: 1. Costo relativ relativamente amente alto alto debido debido a las cerradas cerradas toleranc tolerancias ias y claros claros de operació operación. n. 2. Caract Característi erísticas cas de compor comportamient tamiento o sensibles sensibles a los cambio cambioss de viscosi viscosidad. dad. 3. La capacidad capacidad para las las altas altas presiones presiones requier requiere e de una una gran longitu longitud d de los los elementos de bombeo.

h) de diafragma En la bomba de simple diafragma, este es flexible, va sujeto a una cámara poco profunda y se mueve por un mecanismo unido a su centro. Con el mando hidráulica del diafragma, mediante impulsos de presión iniciados en una cámara de fluidos conectada a un lado del diafragma, se consigue el mismo funcionamiento. Por tanto, los tipos principales de bombas de diafragma son: • •

1.- De mando mecánico. 2.- De mando hidráulica.

En las últimas, la citada presión pulsatoria deriva normalmente de una bomba de pistón, con lo que se pueden designar como bombas de pistón diafragma.  i) de pozo profundo

 

Cada vez se utilizan mas de las bombas para gran profundidad, en lugar de las autocebado, de desplazamiento positivo para vaciado de fondos y aplicaciones análogas, cuando la bomba puede funcionar sumergida o cuando la interrupción de la descarga es temporal y ocurre solamente cuando las perturbaciones del nivel inferior del líquido son de importancia. Las principales ventajas a este tipo de bombas son: 1.- Funcionamiento mas fácilmente regulable. 2.- Gran capacidad y rendimiento y además, a grandes velocidades. 3.- Tolerancia ante los contaminantes en el fluido. 4.-Sumamente compacta , tanto en servicio vertical como en horizontal. 5.- Funcionamiento silencioso. 6.- Amplio campo de elección de un motor apropiado. 7.- Facilidad de drenaje automático o de desmontarla (vertical) para inspección o mantenimiento. La primera de estas ventajas puede ser fundamental cuando el fluido es peligroso.  

La instalación de una bomba para gran profundidad no deja de presentar problemas. Notablemente por el hecho de que suele suspender de una cubierta superior. Aveces requiere una fijación rígida que la abrace e impida la flexión del tramo vertical colgante, bajo solicitaciones de vaivén.

Fig.: Diferentes fotografías de bombas (sumergibles, de vacio, verticales, centrifugas, de hélice)

 

 

 

  Formulario a considerar  para adquirir una bomba centrífuga  CARACTERISTICAS DEL EQUIPO / OBSERVACIONES Aplicación _ _ Altura sobre nivel mar (m.s.n.m.) _ CARACTERISTICAS DEL LIQUIDO / OBSERVACIONES Tipo de Líquido _ Agentes Corrosivos _ Concentración _ Viscosidad _ Gravedad específica líquido _ pH del líquido _ Temperatura líquido °C _

    _   _   _   _   _   _   _  

Porcentaje: Granulometría: CARACTERISTICAS DE LA INSTALACION / OBSERVACIONES ø int. tubo / modif. (si/no) _ _ _   Energía eléct. Volts / Hz _ _ _   Bomba actual / rpm _ _ _   Motor actual Hp / rpm _ _ _     CARACTERISTICAS DE OPERACION / OBSERVACIONES Caudal Q (m3 /hora)  _ _ _   1) Volumen (m3) 2) Tiempo (minutos) _ _ _   3) P descarga (PSI) _ _ _   4) L tubería [m] / ø" int.tub. _ _ _   5) N° codos / válv. descarg. _ _ _   6) N° codos / válv. succión _ _ _   EQUIPO SELECCIONADO / OBSERVACIONES Bomba _ _ _   ø impulsor [mm] _ _ _   rpm bomba _ _ _   Eficacia % _ _ _   Potencia al eje (KW) _ _ _   Material de carcasa _ _ _   Material del Impulsor _ _ _   ¿Hay sólidos presentes es? ?

Si / No:

Material del Eje

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_

 

 

Modelo de Sello / caras Presión máx. trabajo

_ _

_ [psi]

_   _  

Motor requerido [KW]

_

[KW]

 

BOMBAS Cuando no existe otra fuente de presión, la bomba se convierte en el componente esencial del sistema hidráulico. Dado que, de acuerdo con su velocidad y tamaño, las bombas tienen diferentes características y merecen un análisis extenso para comprenderlas a fondo, solo se comentarán aquí los detalles esenciales. Una clasificación útil de las bombas es la del Hydrulic Institute que aparece en la tabla Nº 3.

  Tabla 3 Clasificación de los Diferentes Tipos de Bombas

 

Tipos de bombas Además de la tabla anterior donde se puede observar los diferentes tipos de bombas, en la práctica industrial de las centrales se suelen emplear diferentes tipos de bombas todo depende del impulsor o rodete de la bombas, estos tipos son: el centrífugo, el de hélice y el de corriente axial. Estas son siempre rotativas, su funcionamiento se basa en la ecuación de Euler y su órgano transmisor de energía se llama rodete, estas bombas se conocen también como rotodinámicas porque su movimiento es rotativo y la dinámica de la corriente juega un papel muy importante en la transmisión de energía. Las bombas rotodinámicas se clasifican a su vez según:

 

· La dirección del flujo: flujo axial, radial y radioaxial. · La posición del eje: eje horizontal, vertical, o inclinado. · La presión engendrada: de baja, media o de alta presión. · El número de flujos en la bomba: de simple aspiración y de doble aspiración. · El número de rodetes: de uno o de varios escalonamientos. En la bomba centrífuga el flujo se ve obligado a girar dentro de una caja por medio de rueda con paletas adecuadas. La fuerza centrífuga crea una presión cuya magnitud depende del diámetro del rodete y de su velocidad. El tipo de bomba de hélice es análogo al de desplazamiento, creando cada pequeña parte del impulsor un empuje semiaxial sobre el líquido. Como el movimiento no es completamente axial, se aconsejan las paletas conductoras para reducir la rotación del líquido y crear la corriente axial. El tipo de bomba de corriente axial es una combinación de los dos tipos anteriores, aunque la mayor parte del trabajo es realizado por la sección de hélice. Las bombas que se usan en las centrales térmicas caen dentro de las cuatro clasificaciones siguientes: · Alta presión y gasto medio ...Bombas alimentadoras de caldera. · Alta presión presión y poco poco gasto ... Bombas alimenta alimentadoras doras de evaporador evaporador.. Bombas de drenaje del calentador.   · Presión Presión y gastos gastos medi medios os ... Extrac Extractora torass de conden condensad sado. o. Bombas del agua corregida. Bombas de extracción hidráulica de cenizas.   Bomba de vacío.   · Baja presión presión y gran gasto ... Bombas del agua agua de circulación. circulación.

Esta clasificación es relativa, pero nos guiará para indicar todo el campo de trabajo de las bombas, con la mayoría de ellas en el grupo de presión y gasto medios.

  Bombas alimentadoras El trabajo de una bomba de alimentación consiste en inyectar en la caldera el condensado que recibe de un calentador de desaireación en el sistema de alimentación abierta, o bien el agua de un tanque o de una bomba secundaria en el sistema cerrado de alimentación, venciendo diversas resistencias. Los diversos factores que intervienen en la presión que debe vencer la bomba de alimentación pueden enumerarse así: 1. Presión en el tubo de aspiración (positiva pero necesaria por la temperatura del agua y la tendencia a la cavitación). 2. Diferencia estática de alturas entre la entrada a la caldera y el eje de descarga de la bomba. 3. Rozamiento en la tubería de alimentación. 4. Pérdida de carga en uno o más calentadores de alta presión. 5. Pérdida de carga en el regulador de alimentación y en las válvulas de sobrepresión.

 

6. Pérdida de carga en el economizador. 7. Presión interior en la caldera. Como es de suponer, el valor más alto es el último, o sea, la presión de la caldera, que habrá que vencer para tener acceso a la misma. Asi mismo la presión a vencer aumenta a medida que ely en gasto la bomba se Las pérdidas de presión en el como el economizador los de calentadores dereduce. alta presión varian aproximadamente cuadrado de la variación del gasto de la bomba. En un ciclo cerrado de alimentación, la bomba extractora del condensado o una bomba de refuerzo, descarga el condensado con un exceso de presión de 7 a 14 kg/cm2. En fin la mayoría de bombas de alimentación son bombas centrífugas de tamaños considerables que pueden soportar altas cargas y altos gastos (Figura Nº 62). La capacidad o gasto de la bomba alimentadora se suele determinar por un balance térmico en el que se indican los flujos de salida y entrada en el equipo pesado. Es obvio que la bomba debe ser capaz de proporcionar agua suficiente a la caldera para mantener la máxima producción. Más fundamental, la potencia de la máquina determina tanto la capacidad de la caldera como la de la bomba de alimentación que mueve.

Figura Nº 62 Bomba Centrífuga para Agua de Alimentación El agua de alimentación entra junto al acoplamiento y pasa a la aspiración del rodete del primer escalón. Éste la descarga a través de difusores, para la mejor transformación de la presión dinámica en presión estática. Este proceso se repite en cada una de las etapas. En la bomba existirá cierto desequilibrio hidráulico; por lo que se coloca un tambor hidráulico equilibrado en el extremo de descarga del árbol, teniéndose así la restauración del equilibrio axial. Para presiones en la bomba hasta unos 28 kg/cm2, la caja de la bomba puede hacerse de fundición pesada. Para presiones mayores se emplean la caja de acero fundido. La

 

fuerza motriz para la bomba alimentadora de una caldera depende en gran manera del equilibrio térmico de la central. Además las bombas de alimentación de calderas se construyen en general con palas curvadas contra el sentido de giro en los rotores.

Bombas alimentadoras del evaporador  La mayoría de las centrales emplean evaporadoras para suministrar agua destilada al ciclo alimentador de la caldera. Los evaporadores suelen trabajar a presiones de hasta 7.5 kg/cm2 con vapor de extracción o directo, condensándose el vapor a baja presión en los calentadores de extracción, también de baja presión. El agua bruta se envía al evaporador por una bomba, regulada por flotador, es decir, por el nivel del agua en el evaporador. La cantidad de agua de toma puede variar del 2 al 5%, según sean las pérdidas de vapor  y de condensado. Las cifras más bajas se consiguen en los ciclos de centrales en los que el vapor sólo se utiliza para la obtención de potencia. Así, la capacidad de la bomba alimentadora del evaporador se establece por la capacidad de este último. La presión que debe vencer la bomba es ligeramente superior a la existente en el evaporador, considerando, la presión en el lado de aspiración y las pérdidas de carga en las tuberías y accesorios. Las bombas de evaporadores no suelen requerir más de un escalón y corrientemente van accionadas por motores de velocidad constante.

  Bomba de drenaje de calentador  Para mejorar la economía del ciclo de alimentación se recurrió al recalentamiento y a la regeneración. El calentador de más baja presión descarga normalmente su condensado en el condensador principal, y el segundo calentador es en casi en todas las instalaciones un calentador de desaireación. Por tanto, la bomba de alimentación de la caldera aspira del calentador de desaireación y descarga de la caldera atravesando uno o más calentadores de alta presión.

  Bombas extractoras de condensado El fin de estas bombas consiste en aspirar el condensado del pozo del condensador  principal y entregarlo al sistema alimentador. Si se emplea un sistema de tipo abierto, la bomba entregará el agua condensada a través de eyectores de chorro de vapor y del calentador de baja presión al calentador de desaireación. Un sistema de alimentación cerrado entregará el agua a la aspiración de la bomba alimentadora. En estas bombas de condensado se utilizan bombas centrífugas horizontales, pero un desarrollo más reciente es la aplicación de la bomba vertical de escalones múltiples (Figura Nº 63) para la extracción de condensado. Los puntos a su favor son:

 

1. Un espacio ocupado mínimo. 2. La aspiración queda a nivel inferior que el piso. 3. Adecuado para vencer una presión elevada en el circuito de descarga. 4. Fácilmente desplazable en dirección vertical.

  Bombas de vacío Las bombas de vacío, utilizadas para la extracción, sostenimiento y cebado, son de varios tipos: 1. Reciprocantes (de pistón y de diafragma). 2. Rotatorias (de paletas deslizantes, de cierre hidráulico ovalado y de rotor excéntrico). Es común que las bombas de etapas múltiples necesiten enfriamiento intermedio. En general, se provee un silenciador en la descarga del aire. Usualmente se instalan dos bombas de media capacidad y se hacen funcionar las dos durante la extracción, también se dispone de una bomba para el servicio de sostenimiento. La de las bombas de vacío en comparación con los eyectores de aire de chorro de ventaja vapor, incluyen: 1. Sistema independiente de un suministro de vapor. 2. Arranque si no se dispone de vapor, como en un sistema de caldera de paso continuo. 3. Sistema capaz de una operación por completo automática. 4. Se elimina la tubería de vapor de alta presión. 5. Se elimina el reciclaje de no condensables y de amoníaco. 6. Operación más silenciosa. Entre las desventajas se tiene: 1. Daños provocados por agua que entra a la toma ( excepto en los casos de bombas que tienen un cierre líquido rotatorio). 2. Costo inicial más elevado. 3. Costo más alto de mantenimiento. Los costos de operación son aproximadamente iguales. En la práctica se encuentran diversas disposiciones combinadas, por ejemplo, una primera etapa de eyector de aire operado por aire, a la que le sigue una segunda etapa de bomba de vacío, con los consecuentes ahorros en el caballaje del motor eléctrico y en las necesidades de espacio.

  Bombas de agua corregida En muchas instalaciones el agua que ha de reparar las pérdidas en el ciclo de alimentación se toma de un río o un lago. Esta agua se hace pasar por un filtro de arena y luego pasa a su corrección. A continuación se guarda en depósitos o son extraídos directamente por las bombas a medida que vaya haciendo falta y la llevan a un calentador cerrado o abierto con regulación de nivel. La capacidad de estas bombas

 

depende del porcentaje de agua corregida que necesite el ciclo de alimentación, que en general será de un 5% en adelante. Estas bombas accionadas generalmente por  motores eléctricos, tienen un rendimiento hidráulico de un 65 al 70%.

  Bombas para la extracción hidráulica de cenizas La eliminación de cenizas en los hogares escorificantes difiere completamente del manejo ordinario de las cenizas secas. La escoria se desintegra y se transporta por  flotación, con la ayuda de potentes chorros de agua, hasta un sumidero. El sumidero se agota con la bomba de cenizas, que extrae las partículas abrasivas y las envía a un vertedero. Dado el carácter abrasivo de la ceniza, se han utilizado bombas especiales para dado caso, por ejemplo la caja y el rodete se construyen de una aleación de acero, cromo, molibdeno y níquel, muy resistente al desgaste comercialmente conocido como "ashcolite" . En otras instalaciones de generación eléctrica por vapor, en la extracción hidráulica de cenizas, hanelreemplazado bombas por manera eyectores. Con ellos, el es de 25 a 30%sepero desgaste se las reduce de una considerable. Al rendimiento hacer uso del eyector, el agua se deberá suministrar a presión considerable, tanto para las toberas de acarreo como a los eyectores.

  Bombas del agua de circulación Son las bombas que permiten una circulación satisfactoria a través de toda la instalación. El análisis de una bomba para el agua de circulación, revela que la única altura de presión que hay que vencer es la producida por el rozamiento del sistema. Este tipo de bombas se suele destinar para funcionamiento a bajas velocidades y donde la altura de presión por rodete es relativamente pequeña, se pueden alcanzar notables rendimientos. Este punto es de gran importancia, porque la potencia que se consume en las bombas de circulación constituye unos de los mayores gastos de potencia auxiliar en las centrales. Las bombas de circulación son generalmente de tipo vertical como muestra la figura Nº 64, estas bombas verticales se pueden colocar en las obras de toma, inmediatamente después de las válvulas de admisión o alcachofas, o dentro de la central, junto al condensador con canales de toma por debajo.

 

Figura Nº 64 Bomba Vertical para la Circulación de Agua

 

BOMBAS  DEFINICIÓN.- La bomba es una máquina que absorbe energía mecánica que puede provenir de un motor eléctrico, térmico, etc., y la transforma en energía que la transfiere a un fluido como energía hidráulica la cual permite que el fluido pueda ser transportado de un lugar a otro, a un mismo nivel y/o a diferentes niveles y/o a diferentes velocidades.

 

BOMBEO. Es la adición de energía a un liquido por una bomba para ser desplazado de un punto a otro.

 CLASIFICACION Se pueden considerar dos grandes grupos: Dinámicas (Centrífugas, Periféricas y Especiales) y de Desplazamiento Positivo (Reciprocantes y Rotatorias).

BOMBAS DINÁMICAS.  •

BOMBAS CENTRIFUGAS. Son aquellas en que el fluido ingresa a ésta por el eje y sale siguiendo una trayectoria periférica por la tangente.

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. Son también bombas turbina,por  de BOMBAS PERIFÉRICASen vértice y regenerativas, este tipo seconocidas producencomo remolinos entipo el líquido medio de los álabes a velocidades muy altas, dentro del canal anular donde gira el impulsor. El líquido va recibiendo impulsos de energía No se debe confundir a las bombas tipo difusor de pozo profundo, llamadas frecuentemente bombas turbinas aunque no se asemeja en nada a la bomba periférica. La verdadera bomba turbina es la usada en centrales hidroeléctricas tipo embalse llamadas también de Acumulación y Bombeo, donde la bomba consume potencia; en determinado momento, puede actuar también como turbina para entregar potencia. · BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO. Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro. “El movimiento del desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen de una cámara. consiguiente, en unanomáquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el Por intercambio de energía tiene necesariamente movimiento alternativo (émbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio (rotor). Sin embargo, en las máquinas de desplazamiento positivo, tanto reciprocantes como rotatorias, siempre hay una cámara que aumenta de volumen (succión) y disminuye volumen (impulsión), por esto a éstas máquinas también se les denomina Volumétricas. o BOMBAS RECIPROCANTES.- Llamadas también alternativas, en estas máquinas, el elemento que proporciona la energía al fluido lo hace en forma lineal y alternativa. La característica de funcionamiento es sencilla. o BOMBA ROTATORIA.- Llamadas también rotoestáticas, debido a que son máquinas de desplazamiento positivo, provistas de movimiento rotatorio, y son diferentes a las rotodinámicas. Estas bombas tienen muchas aplicaciones según el elemento impulsor. El fluido sale de la bomba en forma constante, puede manejar líquidos que contengan aire o vapor. Su principal aplicación es la de manejar líquidos altamente

 

viscosos, lo que ninguna otra bomba puede realizar y hasta puede carecer de válvula de admisión de carga.

Bomba Centrifuga Es una maquina que sirve para transportar líquidos y cosiste de una pieza rotatoria llamada impulsor dispuesto dentro de una el cual imparte energía al fluido por la fuerza centrifuga. Esta maquina consta de-carcaza, dos elementos principales: Un elemento giratorio incluyendo un impulsor y una flecha y un elemento estacionario compuesto por  una carcaza, estoperol y chumaceras. Las bombas centrifugas se dividen en tres clases: de flujo radial, mixto y axial.

BOMBAS CENTRIFUGAS DE FLUJO RADIAL. En estas bombas el liquido entra por el centro del impulsor y fluye radialmente a la periferia, la carga se desarrolla por la acción de la fuerza centrifuga del impulsor. Para bombas con impulsores de simple succión tienen una velocidad especifica menor de 4,200 y con impulsores de doble succión una velocidad especifica menor de 6,000.

BOMBAS CENTRIFUGAS DE FLUJO MIXTO. En estas bombas el liquido entra axialmente y descarga en dos direcciones axial y radial, la carga se desarrolla en parte por la acción de la fuerza centrifuga y en parte por la acción de la carcaza tipo voluta, que tiene como objeto reducir la velocidad del liquido por un aumento gradual del área. Estas bombas tienen generalmente impulsores de simple succión aunque también los hay con doble, tienen una velocidad especifica de 4,200 a 9,000.

  BOMBAS CENTRIFUGAS DE FLUJO AXIAL. En es esta tass bomba bombass el liqui liquido do en entra tra axia axialm lmen ente te y des desca carga rga ax axia ialm lmen ente, te, la carga carga se desarrolla por la acción impelente de golpeo de las aspas del impulsor sobre el liquido. Estas bombas tienen un impulsor de simple succión con una velocidad especifica mayor  de 9,000. Las bombas centrifugas se subdividen en TIPOS de acuerdo al numero de pasos: · Bo Bomb mbas as de un pa paso so;; en este este titipo po la ca carg rga a to tota tall la de desa sarr rrol olla la un impu impuls lsor or.. · Bombas de paso múltiple, las de este tipo tienen dos o más impulsores actuando en serie en una misma flecha en en la carcaza.

CAPACIDAD Q. Es el gasto de liquido que puede proporcionar una bomba.

CARGA TOTAL H. Es la energía capaz de proporcionar una bomba a un liquido para ser desplazado de un punto a otro por las tuberías.

 

Un balance de energía mecánica entre la brida de succión y la descarga en la bomba proporciona la ecuación H = Wo = El fabricante denomina a la ecuación anterior  como la carga proporcionada por una bomba y la simboliza por H, variable que se encuentra reportada en sus gráficas experimentales en función del gasto Q.

  PRESION DE BOMBEO. Al funcionar una bomba acoplada a las tuberías, esta tiende a formar un vacío en el seno del líquido debido a la diferencia de presiones entre la descarga y la succión a esta diferencia de presiones se le denomina. Presión de bombeo. TEMPERATURA DE BOMBEO.Es la temperatura a la que se encuentra el líquido entre la succión y la descarga de la bomba.

CAVITACION. Si en un momento determinado y a una temperatura de bombeo, la presión de succión de la bomba es más baja que la presión de vapor del líquido, este tiende a liberarse liberarse y a pasar a su fase de vapor por la acción continua de la presión de bombeo. Como la pr presi esión ón de vapor vapor es la más alta alta este este Camb Cambio io de fa fase se pe pers rsis iste, te, or origi iginá nándo ndose se la interrupción del gasto proporcionado por la bomba, a este hecho se le conoce como punto de corte o cavilación de la bomba y se dice que se ha alcanzado el límite máximo de bombeo, la bomba ahora trabaja a una muy baja eficiencia acompañada de un desgas des gaste te mecánic mecánico o en el impuls impulsor or ocasio ocasionan nando do vibrac vibracion iones es y ruidos. ruidos. La cavila cavilació ción n empieza cuando la presión de entrada a la bomba está a punto de igualarse con el punto de vaporización del líquido, las bolsas de vapor producido forman burbujas en la base de los álabes del impulsor estas ahora se desplazan por la acción de la fuerza centrifuga de la zona de baja presión existente en la admisión del impulsor, hacia la zona de alta presión en la periferia, al llegar aquí las burbujas son comprimidas por la presión, desaparecer siendo en forma tan rápida que el vapor y el líquido golpean al álabe con tal fuerza que se desprenden pequeñas partículas de este; el desperfecto resultante se llama erosión y el ruido que se escucha en el interior de la bomba lo causa el colapso de las burbujas de vapor.

CEBADO. Cebar una bomba significa reemplazar el aire, gas o vapor que se encuentre en la parte interna de esta por el líquido a bombear.  

USO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS Las bombas centrífugas, debido a sus características, son las bombas que más se aplican en la industria. Las razones de estas preferencias son las siguientes:

 

a. Son Son apa apara ratos tos girat girator orios ios.. b. No tienen tienen órgano órganoss artic articul ulad ados os y los los mecan mecanis ismo moss de acopla acoplami mient ento o so son n muy sencillos. c. La impulsió impulsión n eléctrica eléctrica del motor motor que que la mueve es bastante bastante sencilla. sencilla. d. Para Para una operació operación n defin definida ida,, el gasto es constan constante te y no se requier requiere e disposit dispositivo ivo regulador. e. Se adapta adaptan n con facili facilidad dad a muchas muchas circu circunst nstanci ancias. as. Aparte de las ventajas ya enumeradas, se unen las siguientes ventajas económicas: a. El preci precio o de una bomba bomba cent centríf rífug uga a es aproxi aproxima madam damen ente te ¼ de dell pr prec ecio io de la bomba de émbolo equivalente. b. El espac espacio io requeri requerido do es aprox aproxim imad adam amen ente te 1/8 del de la bomba bomba de émbol émbolo o equivalente. c. El peso peso es muy muy pequeño pequeño y por por lo tanto tanto las las cimentaci cimentaciones ones también también lo lo son. d. El mantenimi mantenimiento ento de una bomba bomba centrífuga centrífuga sólo sólo se reduce reduce a renovar renovar el aceite aceite de las chumaceras, los empaques del presa-estopa y el número de elementos a cambiar es muy pequeño.

CARGA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN REQUERIDA (NPSHR). Es la caída de carga que puede sufrir el liquido, al pasar de la brida de succión de la bomba hasta el punto de mínima presión en el centro del impulsor, antes de evaporarse. Esta variable para ser determinada se requiere de un equipo que solo el fabricante Posee y además no puede presentarse una expresión general generalizada como la expuesta para el N.P.S.H.D., ya que el NPSHR tiene como función (las dimensiones internas de la carcaza, diámetro de la flecha de la bomba, tipo de impulsor, diámetro del impulsor, diámetro del ojo del impulsor, velocidad del impulsor en R.P.M, área de la entrada a la bomba, presiones y temperaturas de vapor relacionados con las presiones de bombeo), básicamente. El fabricante muestra en forma gráfica las determinaciones empíricas del NPSHR contra el gasto proporcionado por la bomba y específicamente para cada una de ellas, en donde para un mismo tipo y clase varía de una marca de fabricante a otra y entre diferentes modelos para una misma marca.

  NPSHA = ha - hvp - hs - hf  donde ha es la presión absoluta (m de agua), hvp es la presión de vapor del líquido (m. de agua), hs es la carga estática del líquido sobre el eje de la bomba (m, de agua) y hf  es la pérdida de carga debida al rozamiento dentro del sistema de succión (m de agua).

 

ELEMENTOS AUXILIARES RELATIVOS A LA INSTALACIÓN  DE BOMBAS CENTRÍFUGAS   1.   ALINEACIÓN BOMBA – MOTOR. Es necesario conseguir la correcta alineación de los ejes del motor y de la bomba. Estos ejes se unen generalmente mediante manguitos de acoplamientos elásticos, por lo que las paredes de estos acoplamientos son unas buenas referencias para la alineación siendo necesario lograr una separación constante entre los platos a lo largo de todo su perímetro y la correcta alineación de las paredes paredes de los mismos en todos sus puntos. La alineación debe ser verificada antes de la puesta en marcha del equipo, incluso en el caso de haber recibido bomba y motor acoplados del fabricante. En el caso de bombas que trabajan con fluidos calientes, la alineación, así como la separación de las mitades de los manguitos ha de verificarse a la temperatura de trabajo. Asimismo debe verificarse la alineación después de haber acoplado la bomba a la tubería para corregir posibles desviaciones causadas por la influencia de esfuerzos originados por deficiencias en la instalación de las tuberías. 2. 

ESFUERZOS Y MOMENTOS SOBRE BRIDAS. Cuando una bombas está transportando líquidos a altas o bajas temperaturas, en que las tuberías a conectar en las bridas de las bombas van a transmitir  esfuerzos sobre éstas, debido a las tensiones producidas por los cambios térmicos, habrá que delimitar estas fuerzas para evitar la rotura de las bridas y para que el momento resultante de los esfuerzos sobre la bomba no produzca un desalineamiento entre el cuerpo de bomba y eje, y que las tolerancia de las partes móviles respectos a fijas permanezcan dentro de límites razonables. Por  otro lado, un ligero desplazamiento lateral de la bomba respecto a su accionamiento provocará una deflexión en el acoplamiento con las consiguientes concentraciones de tensiones nocivas para el sistema. siste ma. El constructor da da unos esfuerzos esfuerzos admisibles en bridas, así como como unos momentos totales máximos referidos a unos ejes principales que pasan por la bomba. La tuberías a conectar han de tener un diseño de instalación tal que en ningún instante instante ejerzan sobre bridas bridas y cuerpo cuerpo de bombas bombas unos esfuerzos esfuerzos y momentos, respectivamente, que superen a los requeridos por el constructor  c onstructor  de la máquina.

3. 

VÁLVULA DE PIE  Cuando la bomba aspira de un fluido situado por debajo del nivel de su eje es necesario instalar válvula de pie a la entrada de la tubería de aspiración para evitar el descebado en los períodos de paro. Hay que poner atención a las pérdidas de carga en dichas válvulas, ya que pueden reducir importantemente el NPSH disponible.

4. 

VÁLVULA DE RETENCION. Es colocada en la impulsión de la bomba evita que pueda circular fluido en contrario y posibilitan la instalación de bombas en paralelos sin temor  asentido flujos inversos.

 

5. 

VÁLVULAS DE COMPUERTAS  Es generalmente necesario instalarlo en la impulsión y alguna vez en la aspiración, a fin de poder aislar la bomba del resto de la instalación para repararla o retirarla de su lugar sin sin necesidad de descargar toda la tubería.

6. 

MANÓMETROS. Deben instalarse en los puntos donde nos interese conocer la presión; son interesante a la entrada y salida de la bomba, para poder controlar controlar la entrada y salida manométrica que nos está generando. Hay que cuidar la colocación de estos elementos y hay que que asegurarse que marcan realmente la presión presión estática.

7. 

PURGAS. Para poner en marcha la iinstalación nstalación hay que poder llenar de fluido la bomba y toda la aspiración , y para ello hace hace falta poder dejar salir el aire existente en el interior; además, si por alguna alguna causa entrara aire a la bomba durante el funcionamiento, hay que poder sacarlo. Por ello, se instala tapones de purga en la parte alta de la voluta de la bomba, y si se considera considera conveniente, en los puntos altos de la instalación.

8. 

DRENAJES. fácilil vaciar la instalación. Debe preverse En el caso de ser necesario, ha de ser fác cómo hacerlo y cómo canalizar el fluido saliente. Lo más usual son válvulas o tapones roscados en los puntos más bajos de la instalación, con accesorios para acoplar mangueras o tuberías que conduzcan al fluido a sumideros.

9. 

CEBADO.   CEBADO. Es absolutamente necesario poder llenar de fluido la bomba para poner la instalación en marcha. Se ha de prever prever el suministro del fluido y el punto de de introducción en la instalación. Evidentemente esto no es necesario en bombas sumergidas o autocebantes.