UNIVERSIDAD PONTIFICA BOLIVARIANA Facultad de Ingeniería Mecánica
La!rat!ri! de Má"uina# $idráulica#
De#ar%e de una B!%a Centrí&uga
Faián Eduard! Durán Martíne' Daniel (u#ta)! *uinter!
Ferer! de +,-.
Marc! Te/ric!
DEFINICI0N1 Las Bombas centrífugas también llamadas Roto-dinámicas, son siempre rotativas y son un tipo de bomba hidráulica hidráulica que transforma transforma la energía mecánica mecánica de un impulsor impulsor !na bomba centrífuga es una máquina que consiste de un con"unto de paletas rotatorias encerradas dentro de una ca"a o cárter, o una cubierta o cora#a $e denominan así porque la cota de presi%n que crean es ampliamente ampliamente atribuible a la acci%n centrífuga Las paletas imparten energía energía al fluido por la fuer#a de esta misma acci%n &s aquella máquina que que increm incremen enta ta la energ energía ía de veloci velocidad dad del del fluid fluido o median mediante te un eleme elemento nto rotan rotante te,, aprovechando la acci%n de la fuer#a centrífuga, y transformándola a energía potencial a consecuencia del cambio de secci%n transversal por donde circula el fluido en la parte estática, la cual tiene forma de voluta y'o difusor
(igura ) ) Bomba *entrifuga +e gua rifásica Motorarg Bcb ./-0./ 1/hp
CARACTER2STICAS2 La característica principal de la bomba centrífuga es la de convertir la energía de una fuente de movimiento 3el motor4 primero en velocidad 3o energía cinética4 y después en energía de presi%n &5isten bombas centrifugas de una y varias etapas &n las bombas de una etapa se pueden alcan#ar presiones presiones de hasta . atm, en las las de varias varias etapas se pueden alcan#ar alcan#ar hasta 0. atm de presi%n, dependiendo del n6mero de etapas Las bombas centrifugas sirven para el transporte de líquidos que contengan s%lidos en suspe suspensi nsi%n %n,, pero poco poco viscos viscosos os $u cauda caudall es consta constante nte y elevad elevado, o, tienen tienen ba"o ba"o mantenimiento &ste tipo de bombas presentan un rendimiento elevado para un intervalo peque7o de caudal pero su rendimiento es ba"o cuando transportan líquidos viscosos &ste tipo de bombas son las usadas en la industria química, siempre que no se mane"en fluidos muy viscosos Las bombas centrífugas de una etapa y monobloc8, son ideales para movimientos de líquidos en general, con una profundidad má5ima de aspiraci%n de 9 m % : m &stas bombas son adecuadas para bombear agua limpia, sin s%lidos abrasivos
ELEMENTOS1
(igura ) 0 &squema de una Bomba *entrífuga
R!dete ! i%3ul#!r4 i%3ul#!r4 &l rodete o impulsor es un elemento m%vil, formado por unas paletas o álabes divergentes unidos a un e"e que recibe energía del e5terior como podemos observar en la figura que nos muestra el despiece de una bomba centrífuga $eg6n que estos álabes vayan sueltos o unidos a uno o dos discos, los rodetes pueden ser2
Aiert!#1 cuando van sueltos ienen la venta"a de que permite el paso de impure#as, pero tiene poca eficacia
Cerrad!#1 cuando van unidos lateralmente a dos discos Se%i5aierta#1 cuando van unidos a un disco
(igura ) 1 ;mpulsor Bomba *entrifuga
(igura ) < ipos de ;mpulsor Bomba *entrifuga $eg6n disposici%n de los alabes
Di&u#!r &l difusor "unto con el rodete, están encerrados en una cámara, llamada carcasa o cuerpo de bomba, seg6n como se ve en la figura ) &l difusor está formado por unos álabes fi"os divergentes, que al incrementarse la secci%n de la carcasa, la velocidad del agua irá disminuyendo disminuyendo lo que contribuye contribuye a transformar la energía cinética cinética en energía de presi%n, me"ora me"orand ndo o el rendim rendimien iento to de la bomba bomba $eg6 $eg6n n la forma forma y dispo disposic sici%n i%n,, las las bomb bombas as centrífugas son de 0 tipos2
De )!luta1 la carcasa tiene forma de caracol, rodeando el rodete de tal forma que el área de flu"o de agua aumenta progresivamente hacia la tubería de descarga 3figura a4
De turina1 la carcasa va provista de unos difusores fi"os dispuestos de tal forma que el área de flu"o se ensancha progresivamente hacia la salida, 3figura b4
E6e &l e"e de la bomba es una pie#a en forma de barra de secci%n circular no uniforme que se fi"a rígidamente sobre el impulsor y le transmite la fuer#a del elemento motor, como se puede apreciar en la figura ))
ELEMENTOS DE UNA BOMBA CENTRIFU(A Carca#a2 &s la parte e5terior protectora de la bomba y cumple la funci%n de convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía de presi%n &sto se lleva a cabo mediante reducci%n de la velocidad por un aumento gradual del área
I%3ul#!re#2 &s el cora#%n de la bomba centrífuga Recibe el líquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba
Anill!# de de#ga#te1 *umplen la funci%n 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
E#t!3era#, empaques y sellos2 la funci%n de estos elementos es evitar el flu"o hacia fuera del líquido bombeado a través del orificio por donde pasa la flecha de la bomba y el flu"o de aire hacia el interior de la bomba
elementos que giran en la bomba centrífuga, centrífuga, transmitiendo Flec7a1 &s el e"e de todos los elementos además el movimiento que imparte la flecha del motor
C!6inete#2 $irven de soporte a la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en relaci%n con las partes estacionarias estacionarias $oportan las cargas radiales y a5iales e5istentes e5istentes en la bomba
Ba#e#2 $irven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella TIPOS DE BOMAS CENTRIFU(AS1 B!%a# centrí&uga# de &lu6! radiale#1 Las bombas centrifugas de flu"o radial se utili#an para cargas altas y caudales peque7os, sus impulsores son por lo general angostos &l movimiento del fluido se inicia en un plano paralelo al e"e de giro del impulsor de la bomba y termina en un plano perpendicular a éste
B!%a# centrí&uga# de &lu6! a8iale#1 &stas bombas se utili#an para cargas peque7as y grandes grandes caudales, caudales, tienen tienen impulsores impulsores tipo propela propela,, de flu"o completame completamente nte a5ial a5ial La corriente líquida se verifica en superficies cilíndricas alrededor del e"e de rotaci%n La energía se cede al líquido por la impulsi%n e"ercida por los álabes sobre el mismo &stas bombas bombas se utili#an utili#an para cargas y caudales caudales B!%a# centrí&uga# diag!nale#1 &stas intermedios La corriente líquida se verifica radial y a5ialmente, denominándose también de flu"o mi5to La energía se cede al l íquido mediante mediante la acci%n de la fuer#a centrífuga centrífuga y la impulsi%n e"ercida por los álabes sobre el mismo
FUNCIONAMIENTO1 &l flu"o entra a la bomba a través del centro u o"o del rodete y el fluido gana energía a medida medida que las paletas paletas del rodete lo transporta transportan n hacia fuera en direcci%n direcci%n radial radial &sta aceleraci%n produce un apreciable aumento de energía de presi%n y cinética, lo cual es debido a la forma de caracol de la voluta para generar un incremento gradual en el área de flu"o de tal manera que la energía cinética a la salida del rodete se convierte en cabe#a de presi%n a la salida
(igura ).0 &squema de funcionamiento Bomba *entrifuga
CLASIFICACI0N DE LA BOMBAS CENTRIFU(AS1 N9%er! de Pa#!# Bomb Bombas as de un solo solo paso paso $on $on aque aquell llas as en las las cual cuales es la carg carga a diná dinámi mica ca tota totall es desarrollada por un solo impulsor Bomb Bombas as de vari varios os paso pasos s $on $on aque aquell llas as en las las cual cuales es la carg carga a diná dinámi mica ca tota totall es desarrollada por más de un impulsor B
Ti3! de Succi/n B!%a# de #ucci/n #i%3le1 $on aquellas provistas de uno o más impulsores de succi%n simple
B!%a# de #ucci/n d!le1 $on aquellas provistas de uno o más impulsores de succi%n doble *
P!#ici/n de la Flec7a B!%a# 7!ri'!ntale#1 $on $on aquella aquellas s cuya cuya
posic posici% i%n n de la flecha flecha,, norma normalme lmente nte es
hori#ontal plicaciones
B!%a# )erticale#1 $on aquellas cuya posici%n de la flecha, normalmente es vertical Ti3!# de Carca'a B!%a# c!n carca'a i3artida1 La carca#a de la bomba puede estar bipartida hori#ontal o verticalmente sobre la línea de centros de la bomba, o en cualquier otra direcci%n radial
B!%a# de )!luta1 $on aquellas cuya carca#a está construida en forma de espiral o de voluta
B!%a# de carca'a circular1 $on aquellas cuya carca#a está construida de secci%n transversal constante, concéntrica con el impulsor
B!%a# de di&u#!r 2 $on aquellas provistas de un difusor CAPACIDAD DE UNA BOMBA &s la capacidad que tiene una bomba para transportar un fluido de un lugar a otro en determinado tiempo La capacidad de caudal de una bomba centrífuga depende también de 1 factores2 = +ise7o de la bomba = +iámetro del impulsor = >elocidad de la bomba
Fact!re# "ue a&ectan la e&iciencia &5isten condiciones que afectan negativamente la eficiencia del equipo de bombeo, en general corresponde corresponde a la fabricaci%n del dise7o del equipo &ntre las principales se tienen las siguientes2 siguientes2
P:rdida# )!lu%:trica#1 &stas pérdidas son indicativas de una circulaci%n de flu"o del lado de alta presi%n al de ba"a presi%n del impulsor? aunque en general, estas pérdidas son peque7as, pueden revestir importancia ba"o condiciones de desgaste o desa"uste de la bomba
P:rdida# 7idráulica#1 *onstituyen la diferencia entre la carga que podría obtenerse de la energ energía ía dispo disponib nible le en el impuls impulsor or y aque aquella lla que que realm realmen ente te se desar desarrol rolla? la? las más más importantes importantes son por choque de entrada, generadas por el cambio de direcci%n del líquido l íquido y por fricci%n del líquido, al fluir
P:rdida# %ecánica#1 $e deben principalmente a la fricci%n de co"inetes, empaques o sellos y a la fricci%n del disco generada entre los lados del impulsor y el líquido
Caracterí#tica# del lí"uid!1 Las condiciones del fluido a mane"ar, tienen consecuencias sustan sustantiv tivas as sobre sobre la opera operaci% ci%n n de las bomba bombas s centr centrífu ífuga gas s @or @or un lado, lado, afec afectan tan la construcci%n del equipo
C!ndic C!ndici!n i!ne# e# de in#tal in#talaci aci/n /n2 &5is &5iste ten n cond condic icio ione nes s de inst instal alac aci% i%n n que que infl influy uyen en negativamente en la eficiencia del equipo de bombeo
Fact!re# "ue incre%entan la e&iciencia •
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@ara mantener, prever o controlar la eficiencia, se puede tomar en cuenta las siguientes consideraciones2 $ele $elecc cci% i%n n del del equi equipo po de bomb bombeo eo 3mot 3motor or-- bomb bomba4 a4 apro apropi piad ado, o, teni tenien endo do el conocimiento pleno del sistema cabado cabado de la superficie superficie de los impulsores impulsores $elecci%n adecuada de la velocidad especifica de succi%n *ontrol de líquidos viscosos *ontrol de concentraciones de grandes vol6menes de s%lidos *ontrol del tama7o de s%lidos *ontrol de fricci%n en co"inetes, empaques o sellos Monta"e apropiado del equipo 3bomba- motor4 *orregir desbalances Reducir vibraciones lineaci%n lineaci%n del equipo equipo en forma forma programada programada *ontrolar la temperatura de operaci%n del motor &vitar recortes de impulsores *ontrolar la velocidad del equipo *ontrolar la presi%n del fluido &vitar tensiones mecánicas en tuberías
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Reposici%n de grasa adecuada >erificar el cebado de bomba y tubería &vitar entrada de aire *ambiar sellos *ontrolar el abatimiento del nivel dinámico *ontrol del peso específico del fluido que impulsa la bomba Aivelaci%n de la flecha >erificar presi%n de succi%n y descarga
La eficiencia de la bomba, es un concepto de suma importancia ya que representa, la vida 6til de las instalaciones y ahorro de energía eléctrica en la operaci%n de éstas, por ello es necesario que no pase un tiempo prolongado para dar mantenimiento y cuidar que cada una de las partes que conforman el equipo, cumpla con la funci%n para el cual se dise7%
ANALISIS DE RESULTADOS Pr!cedi%ient!
De#ar%e -4 uite la guarda de la brida uite las tuercas de estrella de la tapa usando un martillo de cara suave uite la tapa y deseche el empaque de la tapa *oloque ue una una varill varilla a de 1'CD 1'CD o un desto destorni rnilla llado dorr de estrel estrella la +4 *oloq 3@hill 3@hillips ips44 en el agu"e agu"ero ro del del e"e e"e !se un cubo cubo de ).')E ).')EDD con trin trinqu quet ete e para para quit quitar ar la tuer tuerca ca del del impu impuls lsor or +ese +esech che e el
empaque de la tuerca del impulsor uite el impulsor y deseche el empaque del impulsor uite la guía 3cu7a4 uite e el con" con"un unto to del del acci accion onad ador or del del sell sello o y el sell sello o ;4 uit giratorio +eseche el sello giratorio, los empaques y el resorte uite y deseche el sello estacionario $%lo sello doble2 uite el sello giratorio doble y el resorte doble y deséchelos
Ar%ad! -4 ;nstale el resorte detrás de los postes del e"e *oloque el empaque en el sello giratorio doble y lubríquela @resione sell sello o cont contra ra el e"e e"e para para aseg asegur urar ar que que las las muesc muescas as qued queden en aline alineada adas s con con los poste postes s 3Aota2 en la figura se han omitido la carcasa y brida por cuestiones de claridad
el
la
;nstal ale e el empa empaqu que e del del sell sello o esta estaci cion onar ario io +4 ;nst sencillo y lubríquela $ello doble2 ;nstale los empaques empaques del sello estacionario doble y lubríquelas
tale el sel sello estaci tacio onario rio en la carc carca asa , ;4 ;nstale asegurándose de alinear las partes planas del sello con las partes planas de la carcasa
<4 ;nstale el resorte detrás de los postes del sello, dentro del accionador del sello
=4 ;nstale el empaque del e"e giratorio sencillo y lubríquela Mont Monte e el acci accion onad ador or del del sell sello o en el sell sello o gira girato tori rio, o, aseg asegurá uránd ndose ose de aline alinear ar los los poste postes s en el inter interior ior del del accionador con las muescas del sello
>4 *oloque el empaque peque7a del e"e giratorio en el e"e lubríquela 3Aota2 en la figura se han omitido la carcasa la brida por cuestiones de claridad4
.4 *oloque el con"unto del accionador del sello en el e"e ?4 ;nstale la guía del impulsor y el empaque del accionador del sello e5terior Lubrique el empaque
y y
@4 *oloque el impulsor en el e"e, asegurándose de alinear la guía del impulsor con la guía del e"e Lubrique el empaque de la tuerca del impulsor y col%quela en la tuerca del impulsor &nrosque la tuerca del impulsor en el e"e *oloque una varilla de 1'CD o un destornillador de estrella 3@hillips4 en el agu"ero del e"e !se una llave de par de torsi%n con un cubo de ).')ED para apretar la tuerca a
ANLISIS DEL PROCEDIMIENTO &l laboratorio proporciona una bomba centrifuga con voluta en forma de caracol y un impul impulsor sor cerra cerrado do el cual cual se encue encuentr ntra a en mal estad estado o posib posiblem lemen ente te por por una una mala mala manipula manipulaci%n ci%n en alg6n desarme desarme previo o un mal funciona funcionamien miento to del acople al e"e del motor al cual esta acoplada la bomba Las condiciones de los elementos de la bomba no son las admisibles para operaci%n
Ele%ent!# del de#ar%e1
Figura 1. 7 Conjunto Eje.
Figura 1. 10 Motor Elctrico.
Figura 1. 6 Carcasa.
Figura 1. 8 B ri rida.
Figura 1.9 Abrazadera del eje y resorte.
Figura 1. 1$ %a#a de "otor. Figura 1. 11 !"#ulsor.
la Bomba proporcionada proporcionada le hacen falta m6ltiples elementos tales como empaques, empaques, sellos y retenedores entre otros
Princi3ale# caracterí#tica# de la B!%a Su%ini#trada1 N9%er! de I%3ul#!re#1 Ti3! de I%3ul#!r1 Ti3! de V!luta1 Ti3! de R!da%ient!1 Uicaci/n de la# Brida# de Succi/n De#carga1 Orientaci/n de la Di)i#i/n de la carca#a1
) *errado *aracol Bolas Radial $ucci%n 5ial y +escarga vertical superior 3bomba diagonal4 >ertical
CONCLUSIONES1 +ebid +ebido o a las las condic condicio iones nes en la que que se encon encontr% tr% la bomb bomba a el proce procedim dimien iento to reali#ado de desarme y armado es incompleto y no es el adecuado para reali#ar a una bomba que se encuentre en operaci%n &l procedimiento de desarme de la bomba debe estar ligado a la programaci%n y planeamiento para contar con los repuestos que se deben cambiar &n todo proceso de desarme y posterior armado es necesario cambiar los sellos y empaques sin importar la condici%n en que se encuentren &l estado del impulsor y los sellos es crítico para el funcionamiento del dispositivo
BIBLIO(RAFIA
Fperaci%n y mantenimiento de bombas centrífugas esis Biblioteca de &(; &nciclopedia *iencia y écnica &d $alvat GGGitalma5com ohmingunaleduco'civil'hidra
