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Lo que hay que saber de una bomba centrífuga

La figura muestra una bomba centrífuga y sus partes, básicamente se sirve de la fuerza centrifuga para impulsar el liquido a una velocidad dada lo que le permite circular por las tuberías a los  sitios de consumo.

Son muy usadas en instalaciones domésticas e industriales. Sus partes se llaman:

Rodete – impeller

Carcaza – voluta

La voluta es un volumen parecido a un caracol cuya sección se expande gradualmente a lo largo de la circunferencia.

 

partes de una bomba centrifuga

Si la bomba trabaja con temperaturas muy altas, pueden formarse burbujas de vapor en regiones donde eventualmente se produzca una baja de  presión. Cuando estas burbujas implosionan se produce el efecto llamado cavitación.

La cavitación disminuye el rendimiento y puede tener un efecto destructivo en los componentes internos de la bomba especialmente en el rodete. La cavitación causa también una excesiva vibración de la bomba, lo que causa el daño prematuro de los rodamientos y los sellos

Se diseñan también bombas que pueden soportar una pequeña cantidad de cavitación en aplicaciones donde esta es inevitable. La mayor parte de las bombas sin embargo no están diseñadas para soportar cavitación.

Un ruido como de un envase que contiene canicas y es sacudido es indicación de que la bomba tiene problemas de cavitación. Otras indicaciones observadas son fluctuaciones de la presión en la descarga, fluctuaciones del flujo, y de la corriente del motor de la bomba.

 

ALTURA MÁXIMA DE LA LINEA DE SUCCIÓN DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA

Para prevenir la formación de vapor en la entrada a la bomba, la presión correspondiente a la altura máxima de la línea de succión se puede calcular con a formula que indica en la figura siguiente, deducida a partir de la igualdad:

                                 

                                     Psat = Pbaro – P(h)

 

bomba centrifuga altura de succion

La PRESIÓN DE SATURACIÓN se encuentra en las tablas de vapor. Para el agua se ha extraído la tabla resumida siguiente.

Temp.

Psat

ºC

Kg/cm2

0,01

0,01

5

0,01

10

0,01

15

0,02

20

0,02

25

0,31

30

0,04

35

0,06

40

0,07

45

0,09

50

0,12

55

0,15

60

0,20

65

0,25

70

0,31

75

0,38

80

0,46

85

0,57

90

0,69

95

0,83

100

0,99

120

1,95

 

 

EJEMPLO DE APLICACIÓN: cuál es la altura máxima a la que se debe instalar la bomba para extraer agua de un pozo de cuyo nivel de agua está situado a 30 metros de profundidad. La presión barométrica es de 10 psi (0.703 Kg / cm2) y la temperatura máxima del agua suele alcanzar los 20 ºC.

De acuerdo con la formula de la figura.

alt

Viendo en la tabla anterior, para una temperatura de 20ºC la presión de saturación es de 0.02339 bar ( 0.0239 kg / cm2)

Reemplazando en la figura se tiene:

Hmx = 10 (0.703 – 0.0239) / 1 = 6.79 m

Por las perdidas adicionales debida a fricción en la tubería, restricciones etc. Descontamos un 10 % y se tiene la altura máxima segura de:

0.9 x 6.79 = 6.11 m (Respuesta)

Como el nivel del agua en el pozo esta a 30 metros de profundidad, entonces la bomba deberá situarse a 30 – 6.11 = 26.89 metros de profundidad desde la superficie

Si el agua estuviese a 50ºC el resultado, siguiendo el mismo procedimiento seria de 5 m.

 

CEBADO DE LA BOMBA DE UNA BOMBA CENTRIFUGA

Si la bomba  succiona agua desde un reservorio como el de la figura anterior, necesita CEBARSE. Esta sencilla operación es de LAS MAS IMPORTANTES y consiste en llenar de agua la tubería de succión, para lo que se dispone de una conexión adicional como la de la figura. De no procederse así, será imposible que la bomba succione el agua por sí sola y entrara en una forma de operación en vacio lo que puede causarle serio daño.

 

TIPS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

- Es mejor respetar el diámetro de la línea de succión recomendado por el fabricante.

- Cuando la bomba está situada a un nivel inferior al reservorio de agua, no necesita ser “cebada” para que empiece a operar.

- Lo más importante aquí es el cebado de la bomba que debe hacerse antes de que esta sea prendida. El cebado consiste en llenar de agua la tubería de succión sea a través de una conexión extra como de la figura

- A nivel del mar, la altura barométrica es de 10.33 m así que si se bombea agua fría digamos 20ºC en números redondos no puede bombearse agua usando una tubería de succión de más de 10 m (en números redondos), sin embargo por seguridad no debe sobrepasarse los 9m

- Las bombas de agua con alabes de bronce comunes y corrientes si pueden operar con agua caliente de hasta 100ºC.

- Si sellas por un momento la descarga de una bomba centrifuga común y corriente de las que venden en cualquier ferretería, la presión máxima marcara por lo general 60 psig (40 m de altura).

- Las bombas centrifugas abarcan no menos del 80% de la producción mundial de bombas, porque es la más adecuada para mover más cantidad de líquido que la bomba de desplazamiento positivo (de pistón).

- Se construyen bombas de varias etapas en serie para uso en calderas de vapor, que pueden alcanzar presiones muy elevadas.

 

CONDICIONES DE OPERACIÓN

- Una bomba centrifuga no puede ser operada en vacío sin agua. Situación que puede darse por las siguientes razones:

1.      un fallo de la válvula de pie (válvula check)

2.       el reservorio desde donde se extrae el agua se quedo vacio

3.       no se cebó apropiadamente la bomba en cuyo caso tampoco habrá bombeo de agua.

4.      No hay válvulas en las bombas de tipo centrífugo; el flujo es uniforme y libre de impulsos de baja frecuencia.

5.      Los impulsores convencionales de bombas centrífugas se limitan a velocidades en el orden de 60 m/s (200 pie/s).

6.      Fallas en la estanqueidad de la línea de succión o la válvula de pie.

-La bomba no debe operar con la descarga cerrada.  una válvula de descarga cerrada por un tiempo lo suficientemente largo causaría un daño severo en la bomba Esto se produce porque el rodete recicla el mismo volumen de agua mientras rota, esto causa un incremento en la temperatura del liquido al punto que puede producirse vapor de agua.

 

-La bomba no debe operar sin resistencia a la descarga es decir a pleno flujo - Una bomba centrifuga debe también ser protegida de operar bajo condiciones llamadas de runout (por runout se entiende el máximo flujo que puede ser desarrollado por una bomba sin que esta sufra daño= Pump runout is the maximum flow that can be developed by a centrifugal pump without damaging the pump.). El runout conduce a la cavitación y puede causar sobrecalentamiento de la bomba. Un método de asegurarse que haya siempre una adecuada resistencia al flujo en la descarga de la es colocar una válvula de estrangulación en la descarga de la bomba. Un apropiado diseño del sistema de tuberías es muy importante para prevenir el runout

 

-La bomba no debe operar bajo condiciones de continuo prende apaga - cuando una bomba se instala en un sistema que está sometido a condiciones prende-apaga muy seguidas puede quemarse el motor eléctrico. Por lo que las bombas de agua se instalan siempre con un tanque hidroneumático o con un tanque elevado para que el agua baje luego por gravedad.

 

CURVA DE OPERACIÓN DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA

La figura muestra una curva característica para una bomba centrifuga operando a velocidad constante,  por lo general casi todas las bombas de una sola etapa desarrollan una presión máxima de 60 psig (40 m de altura)  con cero flujo y una presión minima (en teoria cero) con máximo flujo como se ve en la figura para una bomba de ½ hp

Hay algunos temimos asociados con la curva característica de una bomba que pueden identificarse. La altura de cabeza máxima (Shutoff head)es la máxima altura que puede ser desarrollada por la bomba operando a una velocidad dada.

La operación sin carga (Pump runout) es el flujo máximo que puede ser desarrollado por la bomba sin dañarla.

El sistema debe ser diseñado y operado para protegerlo contra las condiciones extremas de Pump runout y Shutoff head

 

bomba centrifuga curva caracteristica

Ver Tambien: TANQUES HIDRONEUMATICOS

 

 

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