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  • INTRODUCCIN

    Las bombas centrfugas, tambin denominadas rotativas, tienen un rotor de paletas giratorio sumergido en el lquido. El lquido entra en la bomba cerca del eje del rotor, y las paletas lo arrastran hacia sus extremos a alta presin. El rotor tambin proporciona al lquido una velocidad relativamente alta que puede transformarse en presin en una parte estacionaria de la bomba, conocida como difusor. En bombas de alta presin pueden emplearse varios rotores en serie, y los difusores posteriores a cada rotor pueden contener aletas de gua para reducir poco a poco la velocidad del lquido. En las bombas de baja presin, el difusor suele ser un canal en espiral cuya superficie transversal aumenta de forma gradual para reducir la velocidad. El rotor debe ser cebado antes de empezar a funcionar, es decir, debe estar rodeado de lquido cuando se arranca la bomba. Esto puede lograrse colocando una vlvula de retencin en el conducto de succin, que mantiene el lquido en la bomba cuando el rotor no gira. Si esta vlvula pierde, puede ser necesario cebar la bomba introduciendo lquido desde una fuente externa, como el depsito de salida. Por lo general, las bombas centrfugas tienen una vlvula en el conducto de salida para controlar el flujo y la presin. En el caso de flujos bajos y altas presiones, la accin del rotor es en gran medida radial. En flujos ms elevados y presiones de salida menores, la direccin de flujo en el interior de la bomba es ms paralela al eje del rotor (flujo axial). En ese caso, el rotor acta como una hlice. La transicin de un tipo de condiciones a otro es gradual, y cuando las condiciones son intermedias se habla de flujo mixto.

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  • BOMBAS CENTRIFUGA HORIZONTAL.

    La disposicin del eje de giro horizontal presupone que la bomba y el motor se hallan a la misma altura; ste tipo de bombas se utiliza para funcionamiento en seco, exterior al lquido bombeado que llega a la bomba por medio de una tubera de aspiracin. Las bombas centrfugas, sin embargo, no deben rodar en seco, ya que necesitan del lquido bombeado como lubricante entre aros rozantes e impulsor, y entre empaquetadura y eje.

    Como no son auto aspirantes requieren, antes de su puesta en marcha, el estar cebadas; esto no es fcil de conseguir si la bomba no trabaja en carga, estando por encima del nivel del lquido, que es el caso ms corriente con bombas horizontales, siendo a menudo necesarias las vlvulas de pie, (aspiracin), y los distintos sistemas de cebado.

    Como ventajas especficas se puede decir que las bombas horizontales, (excepto para grandes tamaos), son de construccin ms barata que las verticales y, especialmente, su mantenimiento y conservacin es mucho ms sencillo y econmico; el desmontaje de la bomba se suele hacer sin necesidad de mover el motor y al igual que en las de cmara partida, sin tocar siquiera las conexiones de aspiracin e impulsin.

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  • FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA CENTRIFUGA.

    Las bombas centrfugas mueven un cierto volumen de lquido entre dos niveles; son pues, mquinas hidrulicas que transforman un trabajo mecnico en otro de tipo hidrulico.

    Los elementos de que consta una instalacin son:

    a) Una tubera de aspiracin, que concluye prcticamente en la brida de aspiracin.

    b) El impulsor o rodete, formado por un conjunto de labes que pueden adoptar diversas formas, segn la misin a que vaya a ser destinada la bomba, los cuales giran dentro de una carcasa circular. El rodete es accionado por un motor, y va unido solidariamente al eje, siendo la parte mvil de la bomba.

    El lquido penetra axialmente por la tubera de aspiracin hasta la entrada del rodete, experimentando un cambio de direccin ms o menos brusco, pasando a radial, (en las centrfugas), o hermaneciendo axial, (en las axiales), acelerndose y absorbiendo un trabajo.

    Los labes del rodete someten a las partculas de lquido a un movimiento de rotacin muy rpido, siendo proyectadas hacia el exterior por la fuerza centrfuga, creando una altura dinmica de forma que abandonan el rodete hacia la voluta a gran velocidad, aumentando tambin su presin en el impulsor segn la distancia al eje. La elevacin del lquido se produce por la reaccin entre ste y el rodete sometido al movimiento de rotacin.

    c) La voluta es un rgano fijo que est dispuesta en forma de caracol alrededor del rodete, a su salida, de tal manera que la separacin entre ella y el rodete es mnima en la parte superior, y va aumentando hasta que las partculas lquidas se encuentran frente a la abertura de impulsin. Su misin es la de recoger el lquido que abandona el rodete a gran velocidad, cambiar la direccin de su movimiento y encaminarle hacia la brida de impulsin de la bomba.

    La voluta es tambin un transformador de energa, ya que frena la velocidad del lquido, transformando parte de la energa dinmica creada en el rodete en energa de presin, que crece a medida que el espacio entre el rodete y la carcasa aumenta, presin que se suma a la alcanzada por el lquido en el rodete.

    En algunas bombas existe, a la salida del rodete, una corona directriz de labes que gua el lquido antes de introducirlo en la voluta.

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  • d) Una tubera de impulsin, instalada a la salida de la voluta, por la que el lquido es evacuado a la presin y velocidad creadas en la bomba.

    Estos son, en general, los componentes de una bomba centrfuga aunque existen distintos tipos y variantes. La estructura de las bombas centrfugas es anloga a la de las turbinas hidrulicas, salvo que el proceso energtico es inverso; en las turbinas se aprovecha la altura de un salto hidrulico para generar una velocidad de rotacin en la rueda, mientras que en las bombas centrfugas la velocidad comunicada por el rodete al lquido se transforma, en parte, en presin, logrndose as su desplazamiento y posterior elevacin.

    Bomba Centrifuga, disposicin, esquema y perspectiva.

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  • PRINCIPIOS DE UNA BOMBA HIDRULICA.

    Bomba centrfuga

    Bomba que aprovecha el movimiento de rotacin de una rueda con paletas (rodete) inserida en el cuerpo de la bomba misma. El rodete, alcanzando alta velocidad, proyecta hacia afuera el agua anteriormente aspirada gracias a la fuerza centrfuga que desarrolla, encanalando el lquido en el cuerpo fijo y luego en el tubo de envo.

    Caudal Cantidad de lquido (en volumen o en peso) que se debe bombear, trasladar o elevar en un cierto intervalo de tiempo por una bomba: normalmente expresada en litros por segundo (l/s), litros por minuto (l/m) o metros cbicos por hora (m/h). Smbolo: Q.

    Altura de elevacin Altura de elevacin de un lquido: el bombeo sobreentiende la elevacin de un lquido de un nivel ms bajo a un nivel ms alto. Expresado en metros de columna de lquido o en bar (presin). En este ltimo caso el lquido bombeado no supera ningn desnivel, sino que va erogado exclusivamente a nivel del suelo a una presin determinada. Smbolo: H.

    Curva de prestaciones.Especial ilustracin grfica que explica las prestaciones de la bomba: el diagrama representa la curva formada por los valores de caudal y de altura de elevacin, indicados con referencia a un determinado tipo de rodete dimetro y a un modelo especfico de bomba.

    Bajo nivelEspecial instalacin de la bomba, colocada a un nivel inferior al de la vena de la cual se extrae el agua: de esta manera, el agua entra espontneamente en la bomba sin ninguna dificultad.

    Cebado Llenado de la bomba o de la tubera para quitar el aire presente en ellas. En algunos casos, se pueden suministrar, tambin, bombas auto cebadas, o sea, dotadas de un mecanismo automtico que facilita el cebado y por lo tanto la puesta en marcha de la bomba, lo cual sera imposible de otra manera, y adems muy lento.

    Cavitacin Fenmeno causado por una inestabilidad en el flujo de la corriente. La cavitacin se manifiesta con la formacin de cavidad en el lquido bombeado y est acompaada por vibraciones ruidosas, reduccin del caudal y, en menor medida, del rendimiento de la bomba. Se provoca por el pasaje rpido de pequeas burbujas de vapor a travs de la bomba: su colapso genera micro chorros que pueden causar

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  • graves daos.

    Prdidas de cargaPrdidas de energa debidas a la friccin del lquido contra las paredes de la tubera, proporcionales al largo de stas. Tambin son proporcionales al cuadrado de la velocidad de deslizamiento y variabilidad en relacin con la naturaleza del lquido bombeado. Cada vez que disminuye el deslizamiento normal del fluido movido representa una posibilidad de prdidas de carga como los bruscos cambios de direccin o de seccin de las tuberas.

    Para lograr en la bomba un correcto dimensionamiento, la suma de tales prdidas se debe agregar a la altura de elevacin prevista originariamente.

    Sello mecnico Sello mecnico para ejes rodantes. Usado en todos los casos en que no se puede permitir goteo alguno externo de lquido. Est compuesto por dos anillos con superficie plana, una fija y otra rodante: las dos caras estn prensadas juntas de manera que dejan slo una finsima pelcula hidrodinmica formada por lquido que se retiene para que funcione como lubricante de las partes que se deslizan.

    Viscosidad Se trata de una caracterstica del fluido bombeado: representa su capacidad de oponerse al desplazamiento. La viscosidad vara segn la temperatura.

    Peso especficoCada fluido tiene una densidad caracterstica. El agua, que se usa como trmino de comparacin, convencionalmente tiene un peso especfico (o densidad) de 1 (a 4C y a nivel del mar). El peso especfico representa el valor usado para comparar el peso de un cierto volumen de lquido con el peso de la misma cantidad de agua.

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  • PARTES DE UNA BOMBA CENTRIFUGA.

    Partes constitutivas de una bomba centrifuga.

    Nomenclatura recomendada para piezas de las bombas Centrifugas.

    Ref. No.

    Nombre de la pieza

    Ref. No. Nombre de la pieza

    1 Carcasa 31 Cubierta de cojinete (interno)1A Carcasa (mitad inferior) 32 Cua del impulsor1B Carcasa (mitad superior) 33 Cubierta de cojinete (externo)2 Impulsor 35 Tapa de cojinete (interno)6 rbol de la bomba 37 Tapa de cojinete (externo)7 Anillo de la carcasa 42 Acoplamiento (mitad en el impulsor)13 Empaquetadura 44 Acoplamiento (mitad en la bomba)14 Manguito del rbol 46 Cua del acoplamiento16 Cojinete (interno) 48 Buje del acoplamiento17 Collarn del estopero 50 Contratuerca del acoplamiento18 Cojinete (externo) 52 Pasador del acoplamiento20 Tuerca de manguito de rbol. 123 Tapa de extremo de cojinete

    22 Contratuerca del cojinete 125 Aceitera o grasera

    29 Anillo de cierre hidrulico 127 Tubo de sello

    Las bombas centrfugas horizontales se clasifican, todava ms, de acuerdo con la ubicacin de la tobera de succin, como 1) succin por el extremo. 2) succin lateral, 3) succin inferior y 4) succin superior.

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  • Segn la manera de efectuar la conversin de energa.

    Voluta

    Difusor

    SimpleDobleDe una pieza

    Partida

    Segn la construccinPor un plano horizontalPor un plano verticalPor un plano inclinado

    De un pasoDe varios pasosSegn sus caractersticas de succin

    LateralSuperiorInferior

    Segn el nmero de pasosSimpleDobleSuccin por un extremo

    FUNCIONAMIENTO Y DESCRIPCIN DE ALGUNAS PIEZAS DE UNA BOMBA CENTRIFUGA.

    Carcasa.

    La funcin de la carcasa en una bomba centrifuga es convertir la energa de velocidad impartida al liquido por el impulsor en energa de presin. Esto se lleva a cabo mediante reduccin de la velocidad por un aumento gradual del rea.

    Tipos

    La carcasa tipo voluta, Es llamada as por su forma de espiral. Su rea es incrementada a lo largo de los 360 que rodean al impulsor hasta llegar a la garganta de la carcasa donde conecta con la descarga.

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  • La carcasa tipo difusor, consiste en una serie de aspas fijas que adems de hacer el cambio de energa de velocidad a presin, guan el lquido de un impulsor a otro.

    Impulsores

    El impulsor es el corazn de la bomba centrfuga. Recibe el lquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba.

    Los impulsores se clasifican segn:

    Tipo de succin

    Forma de las aspas

    Direccin del flujo

    Construccin mecnica

    Velocidad Especfica

    Los impulsores, adems de que se los clasifica con referencia al flujo de succin hacia ellos, al componente bsico del flujo y a sus caractersticas mecnicas, tambin se clasifican con referencia a su perfil y a sus caractersticas de capacidad de carga a una velocidad dada.

    Muchos impulsores se disean para aplicaciones especficas. Para aguas negras, que suelen contener trapos y materiales fibrosos, se utilizan impulsores especiales que no se atascan, con aristas redondeadas y amplios conductos para agua. Los impulsores

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    Simple SuccinDoble Succin

    Aspas curvas radialesAspas tipo Francis Aspas para flujo mixtoAspas tipo propela

    RadialMixto Axial

    AbiertoSemiabiertosCerrado

    BajaMedia Alta

  • diseados para manejar paletas para pulpa de papel estn abiertos por completo, no se obstruyen y tienen paletas transportadoras de tornillo que penetran en la tobera de succin.

    Flechas

    La flecha de una bomba centrfuga es el eje de todos los elementos que giran en ella, transmitiendo adems el movimiento que le imparte la flecha del motor.

    En el caso de una bomba centrfuga horizontal, la flecha es una sola pieza o lo largo de toda la bomba. En el caso de bombas de pozo profundo, existe una flecha de impulsores y despus una serie de flechas de transmisin unidas por un cople, que completan la longitud necesaria desde el cuerpo de tazones hasta el cabezal de descarga.

    Las flechas generalmente son de acero, modificndose nicamente el contenido de carbono, segn la resistencia que se necesite. En el caso de bombas de pozo profundo, las flechas de impulsores son de acero inoxidable con 13% de cromo, en tanto que las flechas de transmisin son de acero con 0.38 a 0.45 de carbono, rolado en fro y rectificado.

    La determinacin del dimetro de las flechas en centrfugas horizontales se hace tomando en cuenta la potencia mxima que va a transmitir la bomba, el peso de los elementos giratorios y el empuje radial que se pro duce en las bombas de voluta, que como se ha visto anteriormente, llega a ser una fuerza de magnitud apreciable.

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    Impulsor axial Impulsor de doble flujo Impulsor tipointascable

    Impulsor mixto

    Impulsores abiertos Impulsores cerrados

  • Flecha

    Camisas de flecha. Debido a que la flecha es una pieza bastante cara y en la seccin del empaque o de los apoyos hay desgaste, se necesita poner una camisa de flecha que tiene por objeto proteger la flecha y ser una pieza de cambio, sobre la cual trabajan los empaques.

    Las camisas son generalmente de latn o de acero inoxidable y existen diversas formas constructivas de ellas, dependiendo del tamao de la flecha y de la naturaleza del lquido manejado.

    Camisa de Flecha

    Cojinetes

    El objeto de los cojinetes es soportar la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en relacin con las partes estacionarias. Por medio de un correcto diseo soportan las cargas radiales y axiales existentes en la bomba.

    Los soportes pueden ser en forma de bujes de material suave, con aceite a presin que centra la flecha o bien los baleros comunes y corrientes, que pueden ser de bolas en sus variantes de una hilera,

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  • dos hileras, autoalineables, etc.; o bien pueden ser del tipo de rodillos.

    Diferentes tipos de baleros o rodamientos.

    Las chumaceras de camisa se utilizan en las bombas gran des para trabajo pesado con dimetros de rbol de tal proporcin que los cojinetes antifriccin necesarios no suelen estar disponibles. Tambin se usan para bombas de etapas mltiples y alta presin que trabajan a velocidades de 3600 a 9000 r/min. Todava otra aplicacin es en las bombas verticales sumergidas, como las verticales de turbina, en donde los cojinetes estn en contacto con el agua. Casi todas las chumaceras de camisa se lubrican con aceite. Los cojinetes de empuje que se emplean en combinacin con las chumaceras de camisa, son Kingsburyo tipo Kingsbury.

    Anillos de desgaste

    Los anillos desgastablesproporcionan un sello contra fugas (que es fcil y rpido de sustituir), entre el impulsor y la carcasa. Un sello que no tiene piezas sustituibles se utiliza slo en bombas muy pequeas y poco costosas. El anillo estacionario se llama 1) anillo de carcasa si est montado en sta; 2) anillo de tapa de succin o anillo de cabeza de succin si est montado en la lapa o en la cabeza; y 3) anillo de tapa de prensaestopas (estopero), si est montado en esa tapa. Hay una pieza renovable, se llama anillo del impulsor, para la superficie de desgaste del impulsor Las bombas que tienen anillos estacionarios y rotatorios se lo llama de construccin de doble anillo.

    Hay diversos tipos de diseo de anillos de desgaste y la seleccin del ms adecuado depende del lquido que se mane je, la presin diferencial a travs del sello contra fugas, la velocidad de superficie y el diseo particular de bomba. En general, los diseadores de bombas

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  • centrfugas utilizan la construccin de anillo que han encontrado adecuado para servicio en cada bomba determinada.

    Diferentes tipos de anillos de desgaste.

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  • rboles y manguitos de los rboles.

    Los dimetros de los rboles de las bombas suelen ser mayores de lo que se necesita para transmitir el par motor, debido a que su tamao se determina por la deflexin mxima permisible o deseable del rbol. Esta deflexin se selecciona para evitar un posible contacto en las superficies de desgaste a la vez que se mantienen holguras razonables que no afecten muy perjudicialmente la eficiencia de la bomba.

    La primera velocidad crtica de un rbol est relacionada con su deflexin. Se sigue un diseo que permita por ejemplo una deflexin de 0.005 a 0.006 pulg. (0.13 a 0.15 mm), tendr una primera velocidad critica de 2400 a 2650 r/min. sta es la razn para emplear rboles rgidos (que trabajen a menos de su primera velocidad crtica) para bombas que operen a 1750 r/min o menos.

    Prensaestopas (estoperos)

    Los prensaestopas tienen la funcin principal de proteger la bomba contra fugas en el punto en que el rbol sale de la carcasa de la bomba. Si la bomba produce altura de aspiracin y la presin en el extremo de prensaestopas interior es menor que la atmosfrica, entonces la funcin del prensaestopas es evitar las filtraciones de aire a la bomba. Si esta presin es mayor que la atmosfrica, la funcin es evitar las fugas hacia afuera de la bomba.

    El prensaestopas tiene la forma de un rebajo cilndrico en el cual se coloca cierto nmero de anillos de empaquetadura alrededor del rbol o del manguito de ste. Si se desea sellar el prensaestopas, se emplea un anillo de cierre hidrulico o una jaula para sello para separar los anillos de la empaquetadura en secciones aproximadamente iguales. Se comprime la empaquetadura para darle el ajuste deseado sobre el rbol o camisa, mediante un collarn que se puede ajustar en direccin axial.

    Se debe contar con un suministro independiente de agua para los sellos, si existe alguna de las siguientes condiciones: 1) la altura de aspiracin sobrepasa los 15 pie (4.5 m); 2) la presin de descarga es menor de 10 lb/pulg2 (0.7 kg/cm2); 3) se maneja agua caliente sin enfriamiento adecuado (excepto en las bombas de alimentacin de calderas, en las cuales no se emplean las jaulas de sellos); 4) se maneja agua lodosa, o con arena o grnulos; 5) en todas las bombas para pozo caliente; 6) cuan do no se permite que el lquido bombeado se fugue a la atmsfera.

    Hay dos disposiciones bsicas de sellos: 1) montaje interno y 2) externo. Se pueden montar dos sellos mecnicos en un estopero para formar un montaje de doble sello.

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  • Acoplamientos

    Las bombas centrfugas estn conectadas a sus impulsores por medio de acoplamientos (coples) de diversos tipos, excepto en las bombas con acoplamiento cerrado, en las cuales el impulsor est montado en una extensin del rbol de la mquina motriz. Los acoplamientos utilizados con las bombas centrfugas pueden ser rgidos (del tipo de abrazadera o compresor) o flexibles (de pasador y tope, de engranes, de rejilla, o de disco flexible).

    Bomba con acoplamiento compacto (montada en el motor).

    Montaje de la bomba

    Es deseable que las bombas y sus unidades matrices se puedan remover de sus montajes. En consecuencia, se fijan con pero nos y espigas a las superficies maquinadas, que a su vez estn conectadas con firmeza en la cimentacin.

    Estas superficies maquinadas suelen ser parte de una placa de base en la cual ya se ha alineado la bomba y su unidad motriz. Las placas de base son de hierro fundido o de acero estructural. Las placas de asiento de hierro fundido o de acero se emplean para bombas verticales de pozo seco y para algunas unidades horizontales de las ms grandes.

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  • Conclusin

    Una bomba centrfuga es un tipo de bomba hidrulica que transforma la energa mecnica de un impulsor rotatorio en energa cintica y potencial requeridas. Aunque la fuerza centrfuga producida depende tanto de la velocidad en la periferia del impulsor como de la densidad del lquido, la energa que se aplica por unidad de masa del lquido es independiente de la densidad del lquido.

    En este trabajo se ha ejemplificado las partes principales de una bomba centrifuga horizontal, sus funciones y as como papel que cumplen en una bomba centrifuga.

    Bibliografa

    Microsoft Encarta 2006. 1993-2005 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/Bombas/PDFs/BOMBAS1.pdfhttp://personales.ya.com/universal/TermoWeb/Bombas/PDFs/BOMBAS2.pdfhttp://www.savinobarbera.com/espanol/teoria.html

    Libros:

    Viejo ZubicarayBOMBAS: Teora, diseo y aplicaciones.Editorial LimusaMxico, 1997

    Theodore Baumeister, Eugene A. Avallone, Theodore Baumeister IIIMarks Manual del Ingeniero Mecnico.Octava Edicin Editorial McGraw HillMxico, 1984

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