selección de bombas centrífugas

SELECCIÓN DE BOMBAS CENTRIFUGAS

I. INTRODUCCIÓN

El proceso de selección de una bomba centrífuga se debe realizar con suma cautela para evitar gastos innecesarios o tener un sistema ineficiente.

Por ello, de manera anticipada se deben tener en cuenta los siguientes factores para la correcta selección de una bomba:

La naturaleza del líquido que se va a bombear. Capacidad requerida (caudal requerido). Condiciones en el lado de succión de la bomba. Condiciones en el lado de descarga de la bomba. Carga total de la bomba. Tipo de sistema al que la bomba está entregando el fluido. Tipo de fuente de alimentación Limitaciones de espacio, peso y posición. Condiciones ambientales. Costo de la bomba y de su instalación. Costo de operación de la bomba. Códigos y estándares que rigen a las bombas.

El factor más importante es la naturaleza del fluido, que está caracterizada por su temperatura en las condiciones de bombeo, gravedad específica, viscosidad, tendencia a generar corrosión o erosión en los partes de la bomba y su presión de vapor. La presión de vapor es la presión a la cual el fluido se evapora. Se debe tener especial cuidado de no llegar a esta presión en el lado de succión de la bomba, de lo contrario se presentará el fenómeno de cavitación.

UNIVERSIDAD NACIONAL “Pedro Ruiz Gallo” 2015

II. ECUACIÓN DE BERNOULLI

La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes: Una componente cinética que es la energía debida a la velocidad que posee el fluido, potencial o gravitacional que es la energía debido a la altitud que un fluido posea y la energía de presión es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.

Teóricamente el fluido en todo momento su energía es constante pero en la realidad existe pérdidas que hace que la energía del fluido vaya disminuyendo, así tenemos para un flujo real la ecuación de Bernoulli:

Hr1-2 es la altura perdida entre el punto 1 y punto 2 definido en el sistema a analizar.

: Altura de presión

z1: Alturas geodésicas

: Alturas de velocidad

Ahora bien, lo que se busca aquí es aplicar la ecuación de Bernouli para encontrar la altura que puede suministrar una bomba. Para esto se hace una modificación en la ecuación anterior ya que si la corriente atraviesa una o varias máquinas que suministran energía (bombas) experimenta un incremento de energía y si la corriente atraviesa una o varias máquinas a las que cede energía 8turbinas) experimenta un decremento de energía. Uniendo estos efectos en la ecuación se tiene:

Al despejar Hbomba (Hturbina no se tendrá en cuenta en este informe) se encuentra la altura total que debe suministrar la bomba, esto será muy útil en el proceso de selección de bombas centrífugas.

1 Selección de bombas centrífugas


III. PÉRDIDAS HIDRÁULICAS

PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN TUBERÍAS

Las pérdidas se dividen en dos categorías: las provocadas por cortante en la pared de elementos de tuberías (fricción) y las provocadas por componentes de tuberías. Las primeras se distribuyen a lo largo de los elementos de tuberías. Las segundas se tratan como discontinuidades discretas en la línea piezométrica y en la línea de energía y comúnmente se conocen como pérdidas menores; se deben principalmente a flujos separados o secundarios.

Si se conoce la pérdida de carga hidrostática en un flujo desarrollado, se puede calcular el cambio de presión; para flujo desarrollado en una tubería la ecuación de energía nos da:

La pérdida de carga resultado del esfuerzo cortante en la pared en un flujo está relacionada con el factor de fricción mediante la ecuación de Darcy-Weisbach:

Si se conoce el factor de fricción, se puede hallar la pérdida de carga y luego la caída de presión.

EL factor de fricción depende del número de Reynolds ( ) y la aspereza relativa (e/D).

El diagrama de Moody, nombrado así en honor a Lewis F. Moody, recopila datos experimentales que relacionan el factor de fricción con el número de Reynolds para flujo en tuberías con distintos espesores de pared.

Al analizar el diagrama de Moody es necesario resaltar características sobresalientes:

Para una aspereza de pared dada, medida por la aspereza relativa e/D, existe un valor suficientemente grande Re por encima del cual es factor de fricción es constante, lo que define el régimen totalmente turbulento. La altura del elemento áspero promedio e es sustancialmente mayor que el espesor de la capa viscosa en la pared de modo que los efectos viscosos no son significativos; la resistencia al flujo es producida principalmente por el retardo de los elementos ásperos que sobresalen en el flujo.



Con valores de aspereza relativa más pequeña se observa que conforme Re disminuye, el factor de fricción se incrementa en la zona de transición y con el tiempo llega a ser igual a aquel de un tubo liso. Los elementos ásperos quedan sumergidos en la capa viscosa de modo que producen poco efecto en el flujo principal.

Para números de Reynolds menores que 2000, se muestra el factor de fricción de flujo laminar. La zona crítica acopla el flujo turbulento con el flujo laminar y puede representar un flujo oscilatorio que existe alternadamente entre flujo turbulento y laminar.

Los valores de e en el diagrama son para tubos nuevos. Con el tiempo un tubo se corroe y ensucia, lo que hace que cambie tanto la aspereza como el diámetro del tubo, lo que a la vez incrementa el factor de fricción.

PÉRDIDAS MENORES EN FLUJOS DESARROLLADOS EN TUBOS

Los sistemas de tuberías están provistas de válvulas, codos, ensanchamientos, contracciones, entradas, salidas, curvas y otras piezas de conexión que provocan pérdidas adicionales. Aunque son llamadas pérdidas menores pueden exceder las pérdidas por fricción.

Estas pérdidas se expresan en función del coeficiente de pérdida K, de la siguiente forma:

Los valores de K han sido determinados experimentalmente con las diversas piezas de conexión y cambios de geometría de interés en sistemas de tubos. Existe una excepción, la cual es la repentina expansión del área A1 al área A2, para la cual se puede calcular la pérdida mediante la ecuación:

En las siguientes dos páginas se muestran los distintos valores de K y el diagrama de Moody que nos permitirán hallar las pérdidas en las tuberías. Paso importante para encontrar la altura que deberá entregar la bomba.



IV. BOMBAS CINÉTICAS

Una bomba cinética es una turbomáquina, por ello se define como una máquina de fluido en la cual el intercambio de energía es debida a la variación del momento cinético del fluido, al pasar por los conductos de un órgano dotado de álabes denominado rotor o impulsor.

El fluido viaja hacia el centro del rotor y después se lanza hacia afuera a través de los álabes. Al dejar el rotor, el fluido pasa a través de una voluta (llamada también cámara espiral) desacelerándose convirtiendo su energía cinética en energía de presión.

Bomba centrífuga

El flujo de una bomba depende de la acción hidrodinámica de los álabes del rotor, así tenemos bombas radiales, axiales y mixtas.



Las bombas centrífugas son bombas cinéticas de flujo radial.

V. FUNCIONAMIENTO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

En las bombas centrífugas existe una gran dependencia entra la capacidad y la presión que debe desarrollar la bomba. La curva típica de funcionamiento muestra la carga total sobre la bomba (ha) versus la capacidad o descarga (Q).

Se observa que para una cabeza de 130 m, la carga es cero. Esto significa que la toda la energía de la bomba se usa para mantener la cabeza.

La altura o cabeza se calcula con la ecuación general de la energía. Ésta representa la cantidad de energía que se adiciona a una unidad de peso del fluido conforme éste pasa a través de la bomba.

La eficiencia y potencia que se requieren son factores importantes en el buen funcionamiento de una bomba. En el siguiente gráfico se muestran las curvas de altura, eficiencia y potencia.



El punto de diseño debe estar cerca del pico de la curva de eficiencia.

VI. LEYES DE SEMENJANZA

El gráfico anterior es válido solo para 1750 rpm, entonces ¿Qué sucede a distintas velocidades?

Lo cierto es que las características de una bomba pueden variar para obtener capacidades variadas. Así se puede operar a distintas velocidad como utilizar rotores de diferentes diámetros que puedan acomodarse en la cubierta de la bomba.

Pero todas estas variaciones están relacionadas entre sí para una misma bomba obviamente. Estas relaciones son llamadas leyes de semejanza y se muestran a continuación:

a. Cuando la velocidad varía:

b. Cuando el diámetro del rotor varía



Donde Q: caudal, ha: cabeza total, P: potencia requerida.

VII. CAVITACIÓN Y CARGA DE SUCCIÓN POSITIVA NETA

Es importante garantizar que las condiciones de ingreso del fluido sea la apropiada para mantener un flujo continuo. El factor más importante para lograrlo es la presión del fluido en la entrada. El diseño debe proporcionar una presión superior a la presión de vapor, para evitar la formación de burbujas, fenómeno llamado cavitación.

Para definir la cavitación citaremos a la Norma DIN 24260: “Formación de vapor de agua a causa del descenso local de presión por debajo de la presión de saturación del líquido, y condensación brusca subsiguiente”.

Durante la cavitación se distinguen dos fases:

1) Liberación del aire disuelto en el líquido junto con formación de vapor y colapso de las partículas de vapor formadas; al iniciarse este fenómeno se forman cavernas o cavidades llenas de vapor en el interior de un líquido que se mueve en torno a un cuerpo sólido o de un líquido en reposo, en cuyo seno de mueve un sólido.

2) Al alcanzar el líquido en algún punto o zona de la corriente la presión de saturación el líquido se evapora, creando las cavidades de vapor ya mencionadas.

La cavitación constituye un fenómeno universal de la hidráulica que puede presentarse tanto en las estructuras fijas como en las máquinas. La cavitación afecta adversamente al funcionamiento de una turbomáquina produciendo aumento de la potencia de accionamiento, disminución del rendimiento, vibraciones, ruidos y erosión, con frecuentes reparaciones subsiguientes y reposición de piezas de elevado precio.

Durante la cavitación se observan los siguientes efectos:

a) Efectos audibles: Golpeteo del líquido sobre la pared sólida, semejante a un martilleo irregular o al ruido de un chorro de graba sobre una chapa metálica. Estos golpes pueden convertirse en verdaderas detonaciones cuando entra toda la masa líquida en ebullición.

b) Efectos visibles: Se forman nubes blancas, no transparentes con fuerte efervescencia que ocupan un volumen mayor o menor del líquido, según la intensidad de la cavitación.



c) Efectos sensibles: En ocasiones pueden producirse vibraciones peligrosas en las máquinas en incluso en las estructuras.

d) Efectos energéticos: A causa de la disminución de la sección transversal útil y del constante intercambio de velocidad en presión, en régimen variable y con gran turbulencia, se perturba la configuración de la corriente, desciende el caudal, aumentan las pérdidas y disminuye el rendimiento.

Altura de aspiración

La altura total representativa de la energía a la entrada de una bomba, o sea la altura den la aspiración referida a un plano que pasa por el centro de la brida de aspiración será:

En la boca de aspiración, ya en el interior de la bomba, el fluido se acelera a expensas de esta energía, parte de la cual también se consumen en vencer los rozamientos en el interior de la bomba disminuyendo simultáneamente la presión, según la ecuación de Bernoulli. Como el valor mínimo de la presión no

es 0 sino , si se requiere evitar la cavitación la altura en la aspiración disponible (para vencer los rozamientos y acelerar el fluido hasta la velocidad máxima que puede darse un punto del interior de la bomba) será:



Por otra parte aplicando la ecuación de Bernoulli entre A y E, tomando como plano de referencia z = 0 el indicado en la figura y despreciando la energía cinética en pozo de aspiración se tiene:

Donde pa = pb en el caso de la figura que es el más frecuente. De las ecuaciones anteriores se deduce que la altura en la aspiración disponible será:

O bien (caso general).

Esta altura es la misma que se expresa por concepto nacido en Estados

Unidos de NPSH disponible. Antiguamente se definió ; pero a ésta se la debe llamar altura estática en la aspiración disponible.

Para evitar la cavitación:

Donde es un parámetro de excepcional importancia en el estudio de la cavitación de las bombas, que se denomina caída de altura de presión en el interior de la bomba. Se tiene entonces:

Entonces se deducen dos definiciones de la altura en la aspiración necesaria.

Si se desea conocer la altura de aspiración para valores determinados de Pa, Ps y HrA-E se usa la siguiente ecuación:

Entonces se deduce que la altura de aspiración o distancia vertical desde el nivel inferior al eje de la bomba, será menor cuando:



- Pa sea menor. Si la bomba aspira de la atmósfera (Pa =Patm) y cuanto mayor es la altitud sobre el nivel del mar de lugar de la instalación la Hs máxima admisible será menor.

- Ps sea mayor. Las bombas que aspiran líquidos calientes cavitan más fácilmente.

- HrA-E sea mayor. Para disminuir las pérdidas en la tubería de aspiración se han de evitar los codos, aumentar el diámetro de la tubería e incluso eliminar la válvula de pie, cebando la bomba con bomba de vacío.

- sea mayor. Para una misma bomba, cuanto mayor sea el número

específico mayor es . Si se precisa aumentar Hs se deberá instalar una bomba de menor número específico. Lo cual para un mismo caudal y altura requeridos equivale a emplear una bomba con menos revoluciones.

- EL caudal o gasto sea mayor. Al aumentar el flujo volumétrico aumentan

y HrA-E y con ello aumenta el peligro de cavitación. Si una bomba cavita a menudo basta reducir el caudal para cese la cavitación.

Con frecuencia la cavitación se presenta porque la altura de aspiración de la instalación es mayor que la máxima admisible. Es decir de una instalación negligente.

La presión requerida para evitar la cavitación se determina mediante pruebas realizadas por los fabricantes. Los resultados se reportan como la carga de succión positiva neta requerida NPSHR para cada condición de capacidad y altura total sobre la bomba.

Al diseñar un sistema de bombeo se debe asegurar que la carga de succión neta positiva disponible NSPHA sea mayor que NPSHR.

El American National Standars Institute (ANSI) y el Hydraulic Institute (HI) especifican un margen mínimo de 10% para la NSPHA sobre NPSHR.

Cuando se opera a una velocidad distinta a la del catálogo se utiliza la siguiente ecuación para encontrar el nuevo NPSH:



VIII. DATOS DE FABRICANTES

Los fabricantes de bombas cubren una amplia variedad de requerimientos, tanto de capacidad como altura. Por ello se cuenta con distintos gráficos de funcionamiento donde se observan los efectos causados por variar el tamaño del rotor, la velocidad, la potencia requerida, la eficiencia y la altura de succión positiva neta requerida.

Las siguientes gráficas pertenecen al catálogo de electrobombas centrífugas Pedrollo.

La primera gráfica muestra el campo de acción de cinco modelos de electrobombas conectadas a un sistema de potencia de 60 Hz y sometidas a una velocidad de 3450 RPM.

Para grandes alturas se usa la CP 750 y para bajas alturas CP 160. Este gráfico da un criterio previo de selección de bomba ya que al conocer los otros parámetros que rigen a la bomba, puede que sea necesario ajustar el caudal o la altura.

La altura o carga en el eje vertical izquierdo se expresa en metros y en la derecha en pies. El gasto o caudal se muestra en los ejes horizontales y se expresan en litros por minuto o metros cúbicos por hora y en la parte superior en galones por minuto ingleses o estadounidenses.

La segunda muestra como varía la altura al incrementar o reducir el caudal para seis modelos distintos. También se observan las curvas de eficiencia con un límite máximo de 52 % los modelos CP210 y 57 % para CP160. La selección del caudal o gasto debe ser tal que el funcionamiento de la bomba se ubique lo más cerca posible al punto de máxima eficiencia.

La tercera muestra el NPSH (Net Positive Suction Head) que es un parámetro muy importante para evaluar el límite de depresión en el lado de succión. Se observa que a mayor caudal el NPSH aumenta, esto se explica de la siguiente



manera: Si el caudal aumenta y la sección de la tubería se mantiene constante, entonces la velocidad aumenta. Y como las pérdidas por fricción aumentan aproximadamente con el cuadrado de la velocidad, lo que originará más pérdida de presión en la succión.

La última gráfica nos indica la potencia absorbida por la bomba para cada punto de operación. Para impulsar mayor caudal se necesita más potencia.

Se debe tomar en cuenta que todas estas gráficas se cumplen para 3450 rpm. Si se desea operar con una velocidad distinta se deben utilizar las leyes de semejanza anteriormente descritas.



IX. PUNTO DE OPERACIÓN DE UNA BOMBA

En las bombas cinéticas el caudal depende de la altura efectiva (cabeza). Por ello el caudal que suministrará una bomba solo se puede conocer por la superposición de dos curvas características H-Q: de la bomba y de la red.

Existe una notable diferencia entre el punto nominal o de diseño y el punto de funcionamiento u operación de una bomba. El punto nominal es aquel punto de la curva H-Q para el cual la bomba está diseñada, en el cual generalmente se presenta la máxima eficiencia. El punto de funcionamiento es aquel punto de la curva H-Q en el cual la bomba está funcionando en realidad.

Es necesario encontrar el punto de funcionamiento porque para un número fijo de revoluciones la bomba no puede operar fuera de esa curva y se debe encontrar en la característica de la red que determina para Q la H necesaria; luego el punto de funcionamiento es el punto de intersección de las características de la bomba y de la red.

Durante la selección de una bomba se debe escoger aquella cuyo punto de diseño coincida con el de funcionamiento deseado. Si esto no se toma en cuenta o si las curvas de la red están mal graficadas se presentarán anomalías en el funcionamiento.

A continuación se explica con un gráfica H-Q de una bomba cualquiera:

Las curvas de línea negra ilustran como se comportaría un determinado sistema de tuberías en términos de la fricción en el sistema como una función de la velocidad de flujo Q. La curva A representa un sistema con todas las válvulas de regulación abiertas. A medida que una o más válvulas se cierran en forma parcial, una resistencia mayor se genera y la curva del sistema toma la forma de la curva B.

La curva verde es la curva de funcionamiento de una bomba. Con todas las válvulas abiertas, la intersección entra la curva A del sistema y la curva de la bomba sería el punto de operación. Cerrando en forma parcial, el punto de operación sería la intersección de la curva B con la curva de la bomba.



Se observa que en el extremo izquierdo las curvas comienzan con un valor de altura correspondiente al flujo volumétrico igual a cero. Esto ilustra la resistencia del sistema antes que se establezca flujo alguno. En este punto la bomba lleva el fluido a la elevación del punto de destino manteniendo la presión.

El proceso de estrangulamiento (cerrar válvulas parcialmente para incrementar la carga) no es deseable ya que se desperdicia energía. Una alternativa a este sistema son los diferentes tipos de alimentadores mecánicos de velocidad variable o un control de frecuencia variable para motores de corriente alterna.

A modo ilustrativo se muestran distintos tipos de características de la red.

Altura estática negativa. La bomba intensifica el caudal.

La bomba al incrementa el caudal o gasto y como la sección de la tubería no varía entonces la velocidad aumenta. Y remitiéndonos a la ecuación de Darcy, las pérdidas por fricción aumentan con el cuadrado de la velocidad, por ello en esta gráfica las pérdidas son elevadas.

Altura estática prácticamente nula, altura de pérdidas elevada.

Al igual que el caso anterior, las pérdidas son grandes ya que la bomba solo añade energía de velocidad y energía de altura geodésica muy pequeña, casi despreciable.



Altura manométrica casi igual a la altura estática, altura de pérdidas pequeña.

Diámetros de tubería distintos. Se trazan curvas características de altura de pérdida en función del caudal parciales para cada tramo de diámetro constante. La característica total se traza sumando para cada caudal las características parciales.



X. CONSIDERACIONES EN EL DISEÑO DE LAS TUBERÍAS

Como consideraciones generales se tienen las siguientes:

En la línea de succión

Como ya se mencionó existen dos formas de suministrar fluido a una bomba, colocando el depósito sobre la bomba o por debajo de ella.En el primer caso, se crea una carga positiva que ayuda a garantizar una NPSH satisfactoria. Además, la bomba siempre contará con líquido al arrancar.En el segundo caso, se presenta una carga negativa y ocurre una condición de succión elevada.

Si el fluido no es limpio se debe instalar un filtro en la entrada del tubo de succión.

Una válvula de pie en la entrada permite el flujo de fluido hacia la bomba y se cierra cuando ésta se detiene, manteniendo una columna de líquido sobre la bomba y elimina la necesidad de cebar la bomba cada vez que se arranca.

Si se instala una válvula, ésta debe ser de compuerta para minimizar las pérdidas. El vástago de la válvula debe estar en posición horizontal para evitar la formación de bolsas de aire.

El diámetro de la tubería de succión nunca deberá ser más pequeño que la conexión de entrada de la bomba, pero puede ser más grande.

La alineación de la tubería deberá eliminar la posibilidad de la formación de burbujas de aire, pues esto provocaría que se pierda capacidad. Además podría causar ruido y vibraciones perjudiciales para la bomba.

Deberá evitarse codos en el plano horizontal. Si se requiere un reductor, deberá ser de tipo excéntrico.

Consideraciones en la línea de descarga

Debe ser tan corta y directa como sea posible para minimizar la altura de la bomba.

Los codos deben ser estándar o de radio grande si es posible. El tamaño de la tubería se escoge de acuerdo a la velocidad o las

pérdidas permisibles. Debe contener una válvula cerca de la bomba para permitir el

mantenimiento o el reemplazo. Se recomienda una válvula de compuerta o de mariposa.

Si durante el servicio el flujo debe ser regulado, es preferible una válvula de globo debido a que permite un ahogamiento parejo de la descarga.



Para evitar el flujo en reversa se usa una válvula check. Una válvula de alivio de presión protegerá a la bomba en caso de

bloqueo del flujo o del paro accidental de una válvula.

Además de estas consideraciones existen otras, muy importantes para evitar el golpe de ariete. A continuación expuestas.

Golpe de ariete

Con este nombre se designan los fenómenos de elevación (golpe de ariete positivo) o disminución (golpe de ariete negativo) de la presión provocados por el cierre o apertura rápidos de distintas válvulas.

Fundamentalmente la sobrepresión, positiva o negativa, no es más que la reacción (fuerza de inercia) del agua contra los órganos que provocan su aceleración o desaceleración.

Esta sobrepresión depende de los siguientes factores:

- Longitud, diámetro, espesor y material de la tubería.- Velocidad del agua en dicha tubería y característica de la variación de la

misma en el proceso de regulación.- Tiempo o duración del cierre o apertura de los órganos de regulación.

En la puesta en marcha y parada de la bomba, y en los cambios de régimen es decir siempre que la válvula de estrangulamiento (o la válvula de retención y de pie) se abra o se cierre podrán aparecer sobrepresiones (positivas o negativas) anormales. La energía elástica acumulada en la bomba en la compresión de líquido o en la expansión de las paredes de la tubería, interaccionando con la energía cinética del líquido que se destruye (cerrado de la válvula) o se crea (apertura), puede originar fenómenos violentos. Por ello es importante estudiar el procedimiento a seguir en la puesta y marcha y parada de la bomba para evitar el golpe de ariete.

Golpe de ariete en el arranque

Las bombas centrífugas se deben arrancar con la válvula de impulsión totalmente cerrada; a continuación se abre esta lentamente. Con ello se evita el riesgo de cargar excesivamente el motor de arranque, ya que en estas bombas la potencia tiene su mínimo valor para Q = 0. Tampoco existe peligro de sobrepresión, porque la altura (H) tiene para Q = 0 un valor que puede o no coincidir con Hmáx; pero en todo caso no excesivo. Al abrir la válvula lentamente la onda de presión que se origina al ponerse el líquido situado detrás de la válvula en movimiento es imperceptible.

Si por el contrario se abre la válvula totalmente y se impulsa el líquido en el arranque contra la válvula de retención, al abrirse ésta y ponerse el líquido en



movimiento, la onda de presión puede ser excesiva, sobre todo si el par impartido por el motor es grande.

Golpe de ariete en la parada

Para evitar el golpe de ariete en la parada se recomienda uno de los procedimientos siguientes:

1) Cerrar lentamente la válvula de impulsión hasta que toda la columna de líquido ha quedado inmovilizada y solo entonces parar el motor.

2) Reducir gradualmente la velocidad del motor hasta pararlo por completo.

Si no se sigue este procedimiento o si el motor se para automáticamente a causa por ejemplo de un fallo en el suministro de energía eléctrica, la desaceleración (y por tanto el golpe de ariete) será mayor o menor según el momento de inercia del rotor y según las características hidráulicas de la bomba.

Al no suministrar energía al motor, éste comienza a desacelerarse hasta que se para en seguida en unos pocos segundos. Mientras que la presión en la brida de impulsión disminuye hasta un valor mínimo adquiriendo el valor que le corresponde en cada instante de acuerdo con las curvas HvsQ correspondientes a cada velocidad del motor que se va desacelerando. Esta disminución de la presión se transmite por la tubería al fluido que por ella circula, pero no instantáneamente, sino con una velocidad que depende de la elasticidad del fluido y de la tubería. Generalmente la sobrepresión es más peligrosa si el sistema está dotado de válvula de retención, sobre todo si esta válvula es la válvula de pie que estará sometida en el momento de la sobrepresión a la presión estática de toda la columna liquida. La válvula check que suele colocarse en la impulsión evita que en la parada el líquido retroceda y la bomba funcione como turbina, pero generalmente la sobrepresión es más intensa en este caso.



XI. AVERÍAS

Gran número de averías y daños por ellas ocasionados en las bombas pueden evitarse si se siguen las rutinas de puesta en marcha, parada y revisiones indicadas por el fabricante de las mismas. Esto es especialmente importante en grupos de bombeo de gran potencia, de gran presión o por cualquier otro motivo de características peculiares. Si bien estas instrucciones particulares pertenecen al fabricante de cada bomba, se presentaran a continuación algunas de las anomalías más frecuentes y sus posibles remedios.

Anomalías en la succión

Las bombas en su funcionamiento, especialmente las bombas centrífugas de pequeño tamaño, y también en su duración son sumamente sensibles a la correcta instalación y funcionamiento de todo el sistema de succión. Supongamos que la bomba desde el punto de vista de succión está bien elegida, bien instalada y que ha sido cuidadosamente cebada antes de arrancarse. En estas circunstancias, si sucede que la bomba arranca bien y después de un cierto tiempo deja de funcionar se deberá a que entra aire en el sistema.

Aunque el flujo mismo no es normalmente visible al funcionamiento de la bomba puede detectarse por el descenso rápido de la lectura del manómetro en la impulsión y otros instrumentos de medición.

Remedios:

a) Las juntas en la brida de succión deben ser juntas herméticas.b) Alejar la succión de donde existen remolinos creados, por ejemplo, por

una descarga cercana tumultuosa de líquido lo cual facilita la entrada de aire.

Anomalías en las características de funcionamiento

a) La bomba no da ni la altura ni el gasto aunque gire a su velocidad de giro normal. Esto se debe probablemente a defecto en la succión y se corrige según lo anterior expuesto.

b) La bomba no da el gasto debido, aunque su velocidad y altura son correctos. En este caso se debe comprobar si el sentido de rotación de la bomba es correcto. Verificado esto, para aumentar el gasto es preciso aumentar el número de revoluciones por minuto o disminuyendo la altura o carga.



c) La bomba no da la altura que se debe, aunque la velocidad y el gasto son correctos. Comprobado el sentido de rotación, para aumentar la altura se aumenta el número de revoluciones o cambiar de rodete a un diámetro superior.

d) La bomba absorbe excesiva potencia. La causa puede ser mecánica, se ha de revisar la empaquetadura que puede estar demasiado hermética, o el eje flexionado, roce del rotor con la carcasa, etc.

Anomalías debidas a desgaste por funcionamiento prolongado

El desgaste o deterioro parcial de una bomba, que exige reposición o reparación de algunos de sus elementos, se hace patente en las revisiones periódicas que previenen otras averías más serias, o se manifiestan en el recalentamiento del eje y cojinetes, en vibraciones o disminución de H o Q. Entonces será preciso reponer anillos de desgaste o anillos de cierre, casquillos de los ejes o de los gorrones de los cojinetes, reparar el rodete o carcasa, deteriorado por la cavitación.



XII. INSRUCCIONES PARA LA PUESTA EN MARCHA Y PARADA

Como regla general se debe seguir las instrucciones del fabricante.

a) Se comprobará, girando el rotor manualmente que éste puede girar libremente.

b) Se comprobará que las llaves del manómetro y vacuómetro están abiertas.

c) Se cebará la bomba.d) Se cerrará la válvula de impulsión.

Hecho esto se pondrá en marcha el motor y cuando la bomba haya adquirido ya su velocidad de régimen se abrirá lentamente la válvula de impulsión y las llaves del agua de refrigeración de los prensaestopas (si se utiliza este tipo de refrigeración).

En funcionamiento se ha de comprobar la temperatura de la bomba, que normalmente no debe exceder los 60°, la de los cojinetes y la de los presenta estopas.

En la parada se cierra la válvula de impulsión, se para el motor, se cierra la válvula de aspiración, así como la refrigeración de cojinetes.

Actualmente todo este proceso se puede realizar de forma automática.



XIII. RESUMEN

Antes de seleccionar una bomba centrífuga, se debe calcular la carga. Esto se hace aplicando conocimientos de mecánica de fluidos, en especial la ecuación de Bernoulli.

Antes de aplicar la ecuación de Bernoulli se debe escoger un caudal adecuado para que las pérdidas en las tuberías no sean excesivas. Luego teniendo en cuenta las pérdidas se calcula la carga total.

El caudal y la carga seleccionada debe ser tal que en las curvas de funcionamiento, la bomba opera en la región de máxima eficiencia.

El punto de operación debe coincidir en la medida posible con el punto de diseño.

En la instalación se debe prestar atención a la succión. El diseño de éste debe evitar la cavitación.

Habiendo diseñado ya la instalación y después de haber tenido en cuenta los criterios anteriores, se selecciona un modelo de bomba del catálogo del fabricante.



XIV. BIBLIOGRAFÍA

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MATAIX, C. (1984). Turbomáquinas Hidráulicas. Madrid: ICAI.

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MOTT, R. (2006). “Selección y aplicación de bombas” en Mott, R. Mecánica de Fluidos Aplicada. México: Pearson.

POTTER, M. y WIGGERT, D. (2002). “Flujos internos” en Potter, M. y Wiggert, D. Mecánica de Fluidos. Estados Unidos: Thomson.


selección de bombas centrífugas

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