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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 centrífuga para impulsar el líquido 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. Se denomina voluta a la cámara o carcasa en forma de espiral de una bomba centrífuga dentro de la cual gira el rodete y que recoge el fluido propulsado radialmente por éste, dirigiéndolo hacia las tubuladuras de salida. La denominación es debida a que su forma recuerda al molusco del mismo nombre
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)
- 15 0,
- 20 0,
- 25 0,
- 30 0,
- 35 0,
- 40 0,
- 45 0,
- 50 0,
- 55 0,
- 60 0,
- 65 0,
- 70 0,
- 75 0,
- 80 0,
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 fórmula de la figura. 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 pérdidas 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 está a 30 metros de profundidad, entonces la bomba deberá situarse a 30 – 6.11 = 26.89 metros de profundidad desde la superficie
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 quedó vacío 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 líquido 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 mínima (en teoría 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 Ver También: TANQUES HIDRONEUMATICOS
¿Cómo funciona una bomba de agua centrífuga?
Una bomba centrífuga o rotodinámica es un dispositivo capaz de transferir energía eléctrica o mecánica a una corriente de líquido impulsándolo desde un estado de baja presión, a un estado presión alta capaz de recorrer largas distancias. En otras palabras, es una máquina que se encarga de aumentar la velocidad del fluido a través de un elemento rotatorio llamado impulsor (rodete), que consiste en un conjunto de paletas (álabes) encerradas en una coraza (carcasa). Su nombre se atribuye a que la presión creada por la bomba que se genera mediante la fuerza centrífuga ocasionada por la rotación de las paletas. El agua entra a la bomba por el centro del impulsor, donde los álabes permanecen rotando con el fin de aumentar la velocidad del fluido y ejercerle fuerza centrífuga. Como consecuencia, el líquido se llena de energía cinética y termina su recorrido dirigiéndose hasta la salida o al siguiente impulsor dependiendo de la geometría y configuración de los componentes del cuerpo de la bomba.
Bombas centrífugas en industrias Bombas Rotodinámicas con capacitad de funcionamiento para caudales de agua que superan los 300 gpm (galones por minuto) Proporcionan energía hidráulica en plantas de energía. Utilizadas para alimentación de calderas de vapor. (bombas de condensación) Encargadas de trabajar las aguas servidas. Utilizadas en la industria alimentaria, farmacéutica y químicas para la elaboración de bebidas, medicinas, petroquímicos, entre muchos otros productos respectivamente. Usadas en acueductos, oleoductos y minería. Bombas centrífugas para uso doméstico: Bombas Rotodinámicas con capacitad de funcionamiento para caudales de agua desde 2000 l/h (litros por hora) hasta 7500l/h. Suministran agua proveniente de pozos u otros lugares inundados (bombas de suministro). Usadas en sistemas cerrados como aires acondicionados, sistemas de rociadores en jardinería o contra incendios y para hacer circular aguas calientes sanitarias (bombas de circulación). Las bombas centrífugas se clasifican según el tipo de dirección del flujo (la dirección en la que el agua pasa a través de la bomba) Bombas de flujo radial: El trayecto del fluido se mueve de forma paralela a la flecha o al eje del rodete y termina perpendicularmente al mismo. Su funcionamiento las hace altamente eficientes en el trabajo de fluidos corrosivos o con partículas sólidas , y se usan para cargas altas y caudales pequeños
Bombas Diagonales (mixtas): En este caso, la corriente se mueve por acción de la fuerza centrífuga (radialmente) y por impulso de los álabes sobre el mismo (axialmente). Gracias a su esquema mixto brindan mucha versatilidad en su funcionamiento.
Hp = Pérdidas en válvulas y tuberías aspiración. Hn = Altura nivel del agua. Si el agua se aspira desde un depósito situado por debajo del plano de instalación de las bombas:
Hp = Pérdidas en válvulas y tuberías aspiración. Hn = Altura nivel del agua. Si el agua se aspira desde un colector presurizado: Hp = Pérdidas en válvulas y tuberías aspiración. Hc = Presión (mca) en el colector. Altura manométrica impulsión (Himp): Este factor es siempre positivo y puede calcularse con la fórmula: Himp = Hg + Hp + Hs Siendo: Hg = Desnivel geométrico hasta punto más elevado Hp = Pérdidas en válvulas y tuberías de impulsión Hs = Presión en el punto de salida Altura manométrica total (Htot): Suma de los dos miembros anteriores con el signo apropiado: Htot = Himp ± Hasp Número de bombas: Con frecuencia unas mismas necesidades de suministro pueden ser cubiertas por un número reducido de bombas de gran caudal o también por un número mayor de bombas de menor caudal. Para decidir qué opción escoger hay que asegurar que el caudal mínimo de una sola bomba sea del mismo orden que el caudal mínimo de la instalación. Si hay mucha diferencia entre ambos puede ser necesario instalar una bomba jockey que será la que funcione en condiciones de baja demanda.
