Date post: | 06-Jul-2016 |
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FUNDAMENTOS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
Adiestramiento Profesional Especializado de Nivelación y Desarrollo (APRENDE)
John Crane Colombia
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Objetivo General
Lograr que los participantes estén en capacidad de seleccionar, operar y mantener bombas centrifugas, estudiando los conceptos fundamentales y sus componentes, para elevar los estándares de calidad, confiabilidad, seguridad y ahorro de recursos que redunden en beneficios directos para la empresa
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Definición de Bomba Centrífuga:
Una bomba es una máquina que utiliza energía de velocidad (RPM) para incrementar la presión de un fluido, generando el movimiento del mismo, para moverlo desde un punto a otro.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
P V
VP
En los fluidos Incompresibles hay una relación Inversa entre la presión y la velocidad
Si la velocidad de un fluido en un ducto AUMENTA su presión DISMINUIRÁ
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Definición de Bomba Centrífuga:
La bomba es una Turbomaquina que transforma la Energía de Velocidad (RPM), en energía de presión, generando el movimiento del fluido
Fundamentos de Bombas Centrifugas
El mecanismo es así :La Bomba recibe la energía a través de su eje (RPM), esta energía pasa al impulsor, que le imprime velocidad al líquido que esta siendo bombeado (V2/2g).En la voluta esa velocidad va transformándose en Presión, mediante el incremento del área de paso
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Esta animación representa lo que le ocurre a las partículas de fluido (bolas grises). Una vez que entran en el ojo del impulsor tienen un cambio de dirección de 90º. En este punto ellas entran en el espacio que existe entre dos alabes adyacentes. La rápida rotación de los alabes desplaza las partículas de fluido. Luego al llegar a la voluta de la bomba estas son desaceleradas y presurizadas
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Componentes de una Bomba
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Voluta de una sola pieza
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Caja de Sellos (Seal Housing)
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Caja de Rodamientos Bomba en Voladizo
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Caja de Rodamientos Bomba entre Cojinetes
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de los impulsores1. Basado en la dirección del fluido con respecto al
eje de rotación:1.1 Flujo Radial1.2 Flujo Axial1.3 Flujo mixto
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Número Específico de Velocidad
Ns = RPM VFlujo0,75
AlturaFlujo y Altura : GPM con Pies o M3/hr con Mts
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de los impulsores
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de los impulsores
2. Basado en el tipo de succión2.1 Simple succión2.2 Doble succión
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de los impulsores
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de los impulsores
3. Basado en el tipo de Construcción3.1 Cerrado3.2 Abierto3.3 Semi-Abierto
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de los impulsores
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de las Bombas Centrifugas
1. Orientación del eje
1.1 Vertical
1.2 Horizontal
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de las Bombas Centrifugas2. Cumplimiento con las normas de la industria:
2.1 Bomba ANSI - Según ASME B73.1/B73.2
2.2 Bomba API - Según API 610.
2.3 Bomba DIN - Según DIN 24256
2.4 Bomba ISO - Según ISO 2858 y 5199
2.5 Bombas UL/ FM - Según NFPA 20
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de las Bombas Centrifugas3. Número de impulsores
3.1 De una etapa: Bomba de un solo impulsor, para servicio de baja presión de descarga.
3.2 De dos etapas - Bomba de dos impulsores en serie, para servicio de media presión de descarga.
3.3 De tres o mas etapas – Bomba de tres o masimpulsores en serie, para servicio de alta presión de descarga.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de las Bombas Centrifugas4. Tipo de Succión
4.1 De succión simple
4.2 De doble succión
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de las Bombas Centrifugas5. Tipo de Voluta
5.1 De voluta simple5.2 De doble voluta
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de las Bombas Centrifugas
6. Tipo de Soporte de Rodamientos
6.1 En voladizo (Overhung)
6.2 Entre cojinetes o rodamientos
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de las Bombas Centrifugas7. Ubicación de las bridas de Succión y Descarga
7.1 Succión lateral/descarga superior (end/top):
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de las Bombas Centrifugas7. Ubicación de las bridas de Succión y Descarga
7.2 Succión y descarga superior (top/top):
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de las Bombas Centrifugas7. Ubicación de las bridas de Succión y Descarga
7.3 Succión y descarga lateral (end/end):
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de las Bombas Centrifugas
8. Orientación de la división de la Carcaza:
8.1 Horizontal o axialmente partida: La carcaza se encuentra dividida axialmente en dos partes:una superior y otra inferior.
8.2 Vertical o radialmente partida: La carcaza se encuentra dividida radialmente en dos partes: una llamada carcaza y la otra tapa.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de las Bombas Centrifugas9. Conexión del eje de accionamiento9.1 Acople integral (Close Coupled)
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de las Bombas Centrifugas9. Conexión del eje de accionamiento9.2 Acople Directo (Eje Libre)
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Clasificación de las Bombas Centrifugas10. Tipo de Servicio
10.1 Bombas no críticas
10.2 Bombas críticas
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
- Gravedad Específica:La gravedad específica de un fluido es su densidad comparada con la densidad del agua. La densidad no es más que la masa del fluido sobre el volumen que ocupa
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
Cabezal de Presión:
El término cabezal será entendido como la cantidad de presión o trabajo que la bomba puede suministrar, este es el termino internacionalmente aceptado cuando se discuta sobre presión.
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Términos y DefinicionesCabezal de Presión:
PSI x 2.31Cabezal (en Pies) = ---------------------------------
Gravedad Específica
Bar x 10.2Cabezal (en m) = ---------------------------------
Gravedad Específica
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
Capacidad:
La capacidad de una bomba no es más que la cantidad de líquido que es movido o empujado por la bomba hacia un punto deseado en algún proceso. Este es comúnmente medido en galones por minuto (gpm) o metros cúbico por hora (m3/h).
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Términos y DefinicionesLa capacidad depende de un números de factores, tales como:
Propiedades del líquido de proceso, esto es, viscosidad, gravedad específica, etc.
Tamaño de la bomba, sección de la boquillas de succión y descarga.
Tamaño del impulsor.Velocidad de rotación del impulsor RPM.Tamaño y forma de las cavidades y/o
conductos entre los alabes.Condiciones de presión y temperatura en la
succión y descarga de la bomba.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
Viscosidad:
La Viscosidad es la resistencia a fluir de los líquidos. La Viscosidad es la medida de esta resistencia y se expresa en diversas unidades siendo las más comunes los SSU (Segundos Saybolt Universales) y los Centipoise.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y DefinicionesSucción Estática Negativa:
La succión estática negativa esta presente cuando el nivel de liquido del lado de la succión esta por debajo de la línea central del impulsor de la bomba; el cual, en la mayoría de los casos coincide con el centro de la brida de succión.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y DefinicionesSucción Estática Positiva:
La succión estática positiva esta presente cuando el nivel de liquido del lado de la succión esta por encima de la línea central del impulsor. Su magnitud corresponde a la distancia en pies desde el centro del impulsor al nivel mínimo del reservorio de succión.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y DefinicionesPresión Atmosférica:
La presión atmosférica es el peso que la atmósfera ejerce a diferente altura. Por ejemplo:
La presión atmosférica en una casa en Puerto La Cruz, la cual esta a nivel del mar, es 14.7 PSI.
Una casa en Caracas, la cual esta a uno 900 m sobre el nivel del mar, tiene una presión atmosférica de 13.2 PSI.
Una casa de retiro en la Colonia Tovar, la cual esta a 1830 m sobre el nivel del mar, tiene una presión atmosférica de aproximadamente 11.8 PSI.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
Presión Manométrica:
La presión manométrica es una unidad de medida que expresa la presión que por encima de la presión atmosférica se esta ejerciendo sobre la superficie del fluido.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
Presión Absoluta:
La presión absoluta toma en consideración la presión atmosférica disponible en el lugar donde se este tomando la medición y la gravedad especifica del fluido.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
Vacío o Presión Manométrica Negativa:
El término vacío no es un término comúnmente aplicado cuando se habla de bombas centrifugas. Por definición cualquier presión menor a la presión atmosférica es entendida como una presión de vacío.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y Definiciones
Presión de Vapor:
La presión de vapor, usualmente expresada en términos absolutos, es la presión a la cual el líquido se evapora a una temperatura dada
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Términos y DefinicionesEl agua hierve a 100 C cuando la presión atmosférica es 14.7 PSIA, es decir a nivel del mar, sin embargo si incrementamos la altura hasta una elevación de unos 4500 m, (Nevado del Ruiz), donde la presión atmosférica es de unos 8.3 PSIA, el agua hervirá a unos 84 oC. En otras palabras la presión de vapor del agua a nivel del mar es 14.7 PSIA y a 4500 m 8.3 PSIA, por supuesto a 100 y 84 grados centígrados respectivamente.
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NPSH Y CavitaciónCuando hablamos de bombas centrífugas existe dos término que no debe dejar de aprenderse como lo son NPSHA (Net Suction Positive Head Available) o en español “Altura Neta de Succión Disponible”, y NPSHR (Net Suction Positive Head Required) en español “Altura Neta de Succión Requerida”. Un importante número de fallas de bombas y de problemas de operación de estas se debe principalmente a que estos parámetros no han sido considerados o calculados correctamente. El NPSHA esta directamente relacionado al sistema de tubería de succión de la bomba y el segundo es inherente a la bomba en sí.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
NPSH Y Cavitación
NPSHA: El NPSHA es la altura total de succión disponible al ojo del impulsor de primera etapa expresado en términos de presión absoluta.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
NPSH Y Cavitación
Fundamentos de Bombas Centrifugas
NPSH Y Cavitación
Fundamentos de Bombas Centrifugas
NPSH Y Cavitación
Fundamentos de Bombas Centrifugas
NPSH Y Cavitación
Fundamentos de Bombas Centrifugas
NPSH Y Cavitación
NPSHR: Este término se expresa en pies o metros absolutos y significa la mínima presión absoluta que es admitida en el ojo del impulsor. El NPSHR es una característica del diseño de la bomba y variará significativamente de un modelo de bomba a otro, de un tamaño a otro y de un fabricante a otro.
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NPSH Y CavitaciónPaso 1: Reducción de la presión en la succión de la bomba:
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NPSH Y CavitaciónPaso 2: Crecimiento de las burbujas
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NPSH Y CavitaciónPaso 3: Colapso de las burbujas
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NPSH Y CavitaciónDespués del colapso de las burbujas, se crea una onda de choque en el punto de colapso. Esta onda de choque es la que actualmente se conoce con el nombre de “Cavitación”. Una vez que la bomba comienza a cavitar podemos notar algunos de los siguientes síntomas:
Reducción en la capacidad de la bomba, esto es, bajo caudal del equipo.
Disminución del cabezal de descarga.Sonido anormal, la bomba suena como si estuviera
manejando piedras.Alta vibración por lo general se verán picos a alta
frecuencia y a paso de alabe.
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Curvas de FuncionamientoLas curvas de funcionamiento son el resultado de pruebas que realizan los fabricantes de bombas. En ellas se encuentran las características hidráulicas principales que permiten realizar la selección. Estas curvas muestran para cada tamaño de impulsor lo siguiente:
Caudal en GPM (m3/h) y Altura Dinámica Total pies (m).
NPSHr (pies o m)Eficiencia.Potencia (Hp o KW)
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Curvas de Funcionamiento
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Curvas de Funcionamiento
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Curvas de Funcionamiento
Válvula Cerrada (Shut off)
Este punto es el punto más a la izquierda de la bomba y es donde la bomba entrega mayor presión. Sin embargo tal como su nombre lo indica no hay circulación de fluido (caudal = 0), este valor es muy útil durante el funcionamiento de la bomba ya que nos puede dar una idea del diámetro de impulsor de la bomba.
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Curvas de FuncionamientoB.E.P. (Best Eficiency Point) (Punto de Mayor eficiencia).
El B.E.P es el punto de funcionamiento donde la bomba opera con mayor eficiencia, esto es, donde la transformación de velocidad en presión ocurre con mayor eficiencia. Existen muchos factores involucrados en la selección de una bomba y su buen funcionamiento. Los requerimientos del sistema determinarán si la bomba operará en el punto de mayor eficiencia. Hay muchos factores que contribuyen a seleccionar la bomba apropiada. Recuerde, cuando su sistema requiere mas caudal, el punto de operación se desplazará a la derecha, por lo que los valores de NPSHr aumentaran. Revise el NPSHa, este valor podría incluso determinar el tipo de bomba que se requiere.
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Curvas de Funcionamiento
Final de Curva EOC
Este valor es el punto de máximo caudal probado por el fabricante de la bomba, adicionalmente es el punto donde la bomba consume mayor potencia.
Curvas de Funcionamiento
Potencia hidráulica está en función del caudal manejado, la altura dinámica y la gravedad específica.De acuerdo a la siguiente formula:
Whp =Q (gpm) x H (pies) x G.E.
3960
EFICIENCIA DE UNA BOMBA
PERDIDASMECANICAS
PERDIDASHIDRAULICAS
PERDIDASVOLUMETRICAS
PERDIDAS HIDRAULICAS:Son las debidas al rozamiento o fricción del fluido con la carcaza y el impulsor y las ocasionadas por turbulencias originadas por los cambios bruscos de dirección.
PERDIDAS VOLUMETRICAS:
Son las recirculaciones de fluido que salen de la descarga y regresan a la succión de la bomba, además es el fluido que se pierde a través de los dispositivos de sellados propios de la bomba.
PERDIDAS MECANICAS:
Son las ocurridas en los cojinetes, en la caja de estoperos y en los dispositivos de compensación del empuje axial.
Eficiencia de la Bomba =SalidaEntrada
=WhpBhp
Bhp =Q (gpm) x H (pies) x G.E.3960 x Eficiencia Bomba
Con lo cual conocemos la potencia al freno
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Curvas de Funcionamiento
Leyes de Afinidad o Semejanza.
Las bombas centrifugas cumplen con las leyes de afinidad las cuales rigen lo siguiente:
1. El flujo tiene un comportamiento lineal con la velocidad (RPM) o diámetro de impulsor
2. La presión tiene un comportamiento cuadrático con la velocidad (RPM) o diámetro de impulsor
3. La potencia de entrada tiene un comportamiento cúbico con la velocidad (RPM) o diámetro de impulsor.
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Curvas de FuncionamientoLeyes de Afinidad o Semejanza.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Curvas de FuncionamientoLeyes de Afinidad o Semejanza.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Curvas de FuncionamientoLeyes de Afinidad o Semejanza.
En la siguiente figura se muestra un curva característica de una bomba a 1750 RPM. Ahora suponga que Ud. Tiene un diámetro de impulsor de 13”, pero necesita aumentar la velocidad mediante una correa a 200 RPM, ¿Cuál sería el comportamiento de la bomba?
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Curvas de FuncionamientoLeyes de Afinidad o Semejanza.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Curvas de FuncionamientoLeyes de Afinidad o Semejanza.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Curvas de FuncionamientoLeyes de Afinidad o Semejanza.
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Sistemas de BombeoPara un diámetro de impulsor específico y una velocidad (RPM), una bomba centrifuga tiene ya determinado una curva de funcionamiento. El punto donde la bomba opera en su curva depende de las características del sistema en el cual ella está operando, llamado Curva del Sistema. Que es la relación entre el flujo y las pérdidas hidráulicas en un sistema. La representación de esto en una gráfica tiene forma de parábola, puesto que las pérdidas por fricción varían con el cuadrado de la rata de flujo.
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Sistemas de Bombeo
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de BombeoSin Altura estática – Solo Fricción
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de BombeoAltura Estática Positiva
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de BombeoAltura Estática Negativa (Fuerza de Gravedad)
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de BombeoRegulación de Flujo de Bombas Centrífugas
En muchas ocasiones es preciso trabajar durante mucho tiempo en condiciones de caudal inferiores al nominal. En esta situación se pueden realizar planteamientos que permitan ahorros energéticos considerables, implantando el sistema de regulación mas apropiado.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de BombeoRegulación de Flujo de Bombas Centrifugas (Cont)
Los métodos de regulación de caudal se obtiene mediante:
Modificación de la curva Presión – Caudal del sistema sobre el que trabaja la bomba
Modificación de la curva Presión – Caudal de la bomba.
Modificación simultánea de ambas curvas caracterìsticas (sistema y bomba).
Arranque o paro de la bomba.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de BombeoModificación de la curva Presión – Caudal del sistema sobre el que trabaja la bomba
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de BombeoModificación de la curva Presión – Caudal del sistema sobre el que trabaja la bomba
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de BombeoModificación de la curva de la bomba
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de BombeoModificación simultanea de las curvas des del sistema y la bomba
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de Bombeo
Arranque y Paro de la Bomba
Este es un sistema muy conveniente cuando se cuenta con un acumulador, tal como un hidroneumático o tanque elevado. Asíla bomba operará con la válvula siempre abierta y cuando se halla llegado a la presión nominal en el hidroneumático o en el nivel alto en el tanque elevado, la bomba se parará, para volver a arrancar cuando el nivel o la presión, según sea el caso, halla llegado al nivel bajo.El sistema es energéticamente eficiente, pero tiene la limitante de que necesita el acumulador y no siempre es posible.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de Bombeo
Bombas Trabajando en Serie o en Paralelo
En los procesos u operaciones industriales existen requerimientos de flujo en los que es necesario utilizar un sistema de bombeo con más de una bomba; esto puede ser porque la demanda de caudal o de carga del proceso sea excesivamente variable.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de Bombeo
Bombas Trabajando en Serie o en Paralelo (cont.)
El uso de dos o más bombas, en lugar de una, permite que cada una de ellas opere en su mejor región de eficiencia la mayor parte del tiempo de operación, aún cuando los costos iniciales pueden ser mayores, el costo de operación más bajo y la mayor flexibilidad en la operación ayuda a pagar la inversión inicial.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de Bombeo
Bombas Trabajando en Serie
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de Bombeo
Bombas Trabajando en Serie
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Sistemas de Bombeo
Bombas Trabajando en Paralelo
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Sistemas de Bombeo
Bombas Trabajando en Paralelo
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Principales Normas AplicablesExisten muchas normas aplicables a las bombas centrifugas, sin embargo nosotros solo vamos a mencionar aquellas que son de mayor uso en la industria petrolera.
ANSI B73.1 (2001)API 610 10ma. Edición.NFPA 20HI (Hydraulic Institute)BS 5257DIN EN ISO 5199
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Principales Normas AplicablesANSI B73.1 (2001)
Este estándar cubre las bombas centrífugas horizontales, de una (01) etapa, con diseño de succión en el extremo y descarga vertical (end –top) sobre la línea de centros del eje. Esta norma incluye requisitos dimensionales para la íntercambiabilidad y ciertas características de diseño para facilitar la instalación y el mantenimiento. La intención de esta norma es que las bombas de la misma designación estándar, de cualquier fabricante sean intercambiables con respecto a dimensiones de montaje, tamaño y localización de las bridas de succión y de descarga, los ejes, las bases (skids), y los agujeros de perno de la fundación.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Principales Normas AplicablesANSI B73.1 (2001)
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Principales Normas AplicablesANSI B73.1 (2001)
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Principales Normas AplicablesAPI 610 (2001)
Cubre los requisitos mínimos para la construcción de bombas centrífugas, para el uso en refinerías de petróleo, los productos químicos pesados, y servicios de la industria del gas. Los tipos de la bomba cubiertos por este estándar se pueden clasificar ampliamente de acuerdo a los siguientes esquemas: en voladizo, entre cojinetes, y suspendidas verticalmente.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Principales Normas AplicablesAPI 610 (2001)
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo OH1:Diseño en voladizo, Simple etapa, montaje de pie
(No reúne todos requerimientos de este estándar Internacional)
.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo OH1 (ANSI).
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a EdiciónBomba tipo OH1 (ANSI Típica)
.
1- Succión2- Impulsor3- Descarga4- Cubierta trasera5- Eje6- Sello/Empaquetadura7- Brida/Prensaestopas8- Cojinetes
Utilizadas en la industria química y petroquímica.Sus medidas son normalizadas, se puede intercambiar bombas sin modificaciones.Tienen impulsor abierto o semi abierto para manejar sólidos en suspensión.Hay dos proveedores fundamentales: Durco (Flowserve) y Goulds (ITT).Soportes de cojinete de hierro fundido.Bases de chapa plegada, bases antivibración o poliméricas.Muchas metalurgias disponibles, además de versiones no metálicas.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo OH2:Diseño en voladizo, simple etapa, montaje centrado. Tiene
una caja de rodamiento simple para absorber todas las fuerzas impuestas sobre el eje manteniendo el rotor en su posición durante la operación. Estas bombas son instaladas en una base y están conectadas por un acople flexible al elemento conductor.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo OH2 (API)
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a EdiciónBomba tipo OH2 (API Típica)
• Utilizadas en la industria petrolera (downstream & upstream) y petroquímica.• Sus medidas no son normalizadas, las bases se hacen a medida.• Tienen impulsor cerrado con anillos de desgaste.• Hay varios proveedores: Flowserve, Goulds, Sulzer, David Brown, Marelli, KSB, etc.• Soportes de cojinete de acero fundido.• Bases tipo drim rain con apoyos centrados.• Metalurgias acotadas a lo que indica la norma API 610.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo OH3:Diseño en voladizo, simple etapa, montaje vertical “In-line”
con soportes separados. Tiene una caja de rodamiento integrada a la bomba para absorber todas las cargas al rotor. El elemento conductor es montado en un soporte integrado a la bomba. La bomba y el elemento conductor están conectadas por un acople flexible.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo OH3 (Vertical “In-line” API)
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo OH4:Diseño en voladizo, simple etapa, montaje vertical “In-line”
con acople rigido. El acople rigido mantiene al eje de la bomba unido firmemente al eje del elemento conductor ( No reune todos los requerimientos de este estandar internacional)
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo OH4 (Vertical “In Line”)
Clasificación API
Clasificación de según API 610 10a Edición
Bomba tipo OH5:Diseño en voladizo, simple etapa, montaje vertical “In-line”
con acople cerrado. Con el acople cerrado el impulsor se monta directamente sobre el eje del elemento conductor ( No reune todos los requerimientos de este estandar internacional)
Clasificación API
Clasificación de según API 610 10a Edición
Bomba tipo OH5 (Vertical In Line)
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo OH6:Diseño en voladizo, simple etapa, con caja de engranaje conductora de
alta velocidad. Estas bombas incrementan la velocidad por medio de una caja de engranaje integral. El impulsor es montado directamente sobre la salida del eje de la caja de engranaje. No hay acople entre la caja de engranaje y la bomba, sin embargo, la caja de engranaje es acoplada flexiblemente al elemento conductor. Estas bombas pueden ser orientadas vertical u horizontalmente.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo OH6:
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo BB1:Bomba de diseño axialmente partida y una o dos
etapas con eje entre rodamientos.
Clasificación API
ClasificaciClasificacióón segn segúún API 610 10a Edicin API 610 10a Edicióónn
Bomba tipo BB1:Bomba tipo BB1:
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo BB2:Bomba de diseño radialmente partida y una o dos
etapas con eje entre rodamientos.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a EdiciónBomba tipo BB2:
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo BB3:Bomba de diseño axialmente partida multietapas con
eje entre rodamientos.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo BB3:
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo BB4:Bomba de diseño de carcaza simple radialmente partida,
multietapas con eje entre rodamientos. Estas bombas son también llamadas de sección de anillos, segmentos de anillos o de segmentos unidos por barras y tienen un potencial sendero de fuga por cada segmento.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo BB4:
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo BB5:Bomba de diseño de doble carcaza radialmente
partida, multietapas con eje entre rodamientos.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo BB5:
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo VS1:Bomba de profundidad verticalmente suspendida,
carcasa simple con difusores de descarga a través de la columna.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo VS1:
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo VS2:Bomba de profundidad verticalmente suspendida,
carcasa simple con la voluta descarga de a través de la columna.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo VS2:
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo VS3:Bomba de profundidad verticalmente suspendida,
carcasa simple de flujo axial con descarga de a través de la columna.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo VS3:
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo VS4:Bomba verticalmente suspendida, carcasa simple,
voluta en línea con el eje conductor en el colector.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo VS4:
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo VS5:Bomba verticalmente suspendida en voladizo.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo VS5:
Clasificación de Bombas Centrífugas
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo VS6:Bomba doble carcaza con difusores verticalmente suspendidos.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo VS6:
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo VS7:Bomba doble carcaza con voluta verticalmente
suspendida.
Clasificación API
Clasificación según API 610 10a Edición
Bomba tipo VS7:
BombaAcople
Elemento Conductor
Elementos de una Bomba Centrífuga
Motor: Suministra la potencia
1. Eléctrico
Gasolina
2. Combustión Interna
Diesel
3. TurbinaHidráulica
Gas
Vapor
Baja Potencia
Media Potencia
Alta Potencia
Elemento Conductor
Acople
Bomba Conector Motor
Acople
* Transmite Potencia – Torque* Transmite Rotación
Acople
Tipos de Acople
Bridados1. Rígidos
Partidos
2. FlexiblesCadenaEngranajesResorte en Rejilla
Alta PrecisiónNo Admite DesviaciónAlta Potencia/Alta
Velocidad
Precisión NormalAbsorbe DesviaciónServicio General
Elastoméricos
Acople
Acople Rígido
EMBRIDADO VERTICAL
• Solo vertical
• Alta Precisión
Acople
Acople Rígido
PARTIDO AXIALMENTE
• Solo horizontal
• Alta Precisión
• Costoso
Acople
Acople Flexible
CADENA
• Requiere Lubricación
• Transmite torque moderado
Acople
Acople Flexible
ENGRANAJES
• Requiere Lubricación
• Transmite alto torque
Acople
Acople Flexible
RESORTE EN REJILLA
• Requiere Lubricación
• Transmite torque moderado
Acople
Acoples Flexibles Elastoméricos
ESTRELLA
• No requiere Lubricación
• Transmite bajo torque
Acople
Acoples Flexibles Elastoméricos
ESTRELLA
• No requiere Lubricación
• Transmite bajo torque
Acople
Acoples Flexibles Elastoméricos
TACOS
• No requiere Lubricación
• Torque según dureza de material
Acople
Acoples Flexibles Elastomericos
TIPO LLANTA o RUEDA
• No requiere Lubricación
• Mediano torque y velocidad
Acople
Acople Flexible
EMBRIDADO CON DISCO DE MEMBRANAS
• No requiere Lubricación
• Altas potencias y velocidades
Acople
Acople Flexible
DIAFRAGMA
• No requiere Lubricación
• Bajas potencias y velocidades
Acople
Dispositivo de Sellado
Impulsor
Eje
Rodamientos
Carcaza
Bomba Centrifuga, Componentes
Bomba Centrifuga ANSIBomba Centrifuga ANSI
Dispositivo de Sellado
Impulsor
Eje
Rodamientos
Carcaza
Bomba Centrifuga, Componentes
Bomba Centrifuga APIBomba Centrifuga API
Cojinetes
Todos los equipos rotativos, incluyendo las bombas centrifugas, requieren de cojinetes para soportar y posicionar axial y radialmente al rotor. Los cojinetes deben mantener relativamente constante la posición del rotor bajo cargas fluctuantes.
Los tipos mas comunes de cojinetes encontrados en las bombas centrifugas son: Fricción y Antifricción. Estos cojinetes operan bajo diferentes principios básicos, cuyo limite de funcionamiento esta determinado por la relación carga – velocidad.
Bomba Centrifuga, Componentes
Cojinete Antifricción o Rodamiento
Están conformados por un conjunto de bolas o rodillos que mantienen separadas las partes estáticas y dinámicas. Podemos identificar cuatro partes básicas:
• Anillo o pista interno.• Anillo o pista externo.• Elementos rodantes (Cilíndricos, esféricos, cónicos, etc)• Jaula.
Este es el tipo mas común de cojinete encontrado en la mayoría de las aplicaciones debido a su gran capacidad de cargas versus velocidad.
Bomba Centrifuga, Componentes
Bomba Centrifuga, Componentes
1. Apoyo del eje
2. Permitir giro del eje
3. Absorber las cargas: radial y axial
Bomba Centrifuga, Componentes
FunciFuncióón de Rodamientosn de Rodamientos
Bomba Centrifuga, Componentes
UbicaciUbicacióón de los rodamientos en una bomba Centrn de los rodamientos en una bomba Centríífuga fuga en Voladizo, Tipo ANSIen Voladizo, Tipo ANSI
Rodamiento de bolas arreglo sencillo
Es el más usado para carga radial. Sin embargo, puede soportar cargas
axiales en servicios ligeros.
Bomba Centrifuga, Componentes
Arreglos de RodamientosArreglos de Rodamientos
Rodamiento sencillo de contacto angular
Diseñado para soportar cargas
fuertes en una sola dirección
Bomba Centrifuga, Componentes
Arreglos de RodamientosArreglos de Rodamientos
Rodamiento de contacto angular en
serieDiseñado para soportar cargas
fuertes distribuidas en una sola dirección,
Bomba Centrifuga, Componentes
Arreglos de RodamientosArreglos de Rodamientos
Rodamiento contacto angular cara contra
cara
Diseñado para soportar cargas
fuertes en las dos direcciones pero por un rodamiento a la
vez
Bomba Centrifuga, Componentes
Arreglos de RodamientosArreglos de Rodamientos
Rodamiento de contacto angular espalda contra
espalda
Diseñado para soportar cargas
fuertes en las dos direcciones pero por un rodamiento a la
vez
Bomba Centrifuga, Componentes
Arreglos de RodamientosArreglos de Rodamientos
Por SalpiquePor Circulación Forzada
Bomba Centrifuga, Componentes
LubricaciLubricacióón de Rodamientosn de Rodamientos
D
Forces due to radial loads and impeller weight
X
L
Fuerzas debido a cargas radiales y peso del impulsor
Bomba Centrifuga, Componentes
Eje para Bomba en VoladizoEje para Bomba en Voladizo
Impulsor Abierto Impulsor Cerrado
Bomba Centrifuga, Componentes
ImpulsorImpulsor
Recorrido del Fluido
Rotación
Bomba Centrifuga, Componentes
Son diseñados en variados anchos y perfiles en proporción a su velocidad
específicaVelocidad Específica
Bomba Centrifuga, Componentes
Tipos de ImpulsoresTipos de Impulsores
Sin tapa frontal
Menos eficiente que el cerrado. La holgura con la carcaza es
mayor. Las pérdidas volumétricas
interiores (de retorno) aumentan
Bomba Centrifuga, Componentes
Impulsor AbiertoImpulsor Abierto
Cerrado con Anillos de Desgaste
La holgura con la carcaza es menor.
Minimiza las pérdidas volumétricas
interiores (retorno).
Bomba Centrifuga, Componentes
Impulsor Semi CerradoImpulsor Semi Cerrado
Cerrado con anillos de desgaste en ambos lados y agujeros de
balance.
Reduce presión en caja de sellado.
Bomba Centrifuga, Componentes
Impulsor CerradoImpulsor Cerrado
Agujeros de Balance
Bomba Centrifuga, Componentes
Impulsor CerradoImpulsor Cerrado
Transforma energía cinética en energía de
presión.
Conduce convenientemente el
fluido
Bomba Centrifuga, Componentes
La VolutaLa Voluta
La doble voluta balancea las fuerzas
radiales.
Usado en bombas grandes. Las fuerzas
radiales iguales y opuestas alrededor del impulsor requieren ser
balanceadas.
Bomba Centrifuga, Componentes
Doble VolutaDoble Voluta
EmpaquetaduraEmpaquetaduraDispositivos de sellado
Dispositivos de sellado
Sello MecSello Mecáániconico
Cara de contacto oAnillo Primario (2)
Anillo EstacionarioAsiento (1)
Resorte (4)(Fuerza del Resorte)
Componentes metálicos (5)
Sellado Secundario (3)Sellado Primario
Sellado Terciario (3)
Dispositivos de sellado
Sello MecSello Mecáánico Bnico Báásicosico
Dispositivos de sellado
• En funcionamiento, el fluido a presión se introduce entre las caras.
• El fluido introducido, forma una película que las lubrica.
• La presión hidráulica a la vez cierra las caras.• La presión hidráulica de cierre es la presión en el alojamiento del
sello.
Película de Lubricación entre las Caras del Sello Mecánico
Película de Lubricación
BridaCarcaza de Bomba
Fluido de Proceso
Fuga Invisible:Fluido evapora al contacto con la atmósfera
Anillo Primario Asiento
Dispositivos de sellado
Película de Lubricación entre las Caras del Sello Mecánico
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Principales Normas AplicablesNFPA 20Este estándar se ocupa de la selección y de la instalación de las bombas que proveen el líquido para la protección contra incendios También incluye: succión, descarga, y equipo auxiliar; fuentes de alimentación, incluyendo arreglos de la fuente de alimentación; impulsión y control eléctricos; impulsión y control del motor diesel; impulsión y control de la turbina de vapor; y pruebas y operación de aceptación.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Principales Normas AplicablesHydraulic Institute (HI)
Estas normas están dedicadas para realizar ingeniería, fabricación y uso de equipos de bombeo, Estas normas pretenden eliminar malentendidos entre los fabricantes, los compradores y los clientes. Las normas del Hydraulic Institute son utilizadas extensamente y dirigida para los consultores, contratistas, fabricantes, bibliotecas universidades, y usuarios de las bombas.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Criterios de Selección
Capacidad de la bomba. También considerar si esta capacidad cambia con la operación de su proceso.
Presión (m o pies) necesaria a diversas capacidades.
Necesidad de materiales especiales para los componentes de la bomba.
NPSHATipo de Servicio: Intermitente o Continuo.Eficiencia deseadaTemperatura de OperaciónNorma o Estándar a cumplir.
Fundamentos de Bombas Centrifugas
Criterios de Selección
El equipo será suministrado con sello mecánico o empaquetadura.
La bomba necesitará chaqueta de calentamiento o enfriamiento.
Tipo de impulsor.Tipo de bomba: Acople Integral o Eje LibreTipo Acople.Velocidad (RPM)Tipo de AccionadorTipo de Variador de Velocidad.