BOMBAS CENTRÍFUGAS SELLOS MECÁNICOS CURSO DE CAPACITACION.pdf

BOMBAS CENTRFUGASCURSO DE CAPACITACIN

MODULO 1 : Curvas de una bombaMODULO 2 : Altura de una bombaMODULO 3 : Deflexin

John Crane Argentina

Ing. Hugo Ricardo Cifuente

MODULO 3 : DeflexinMODULO 4 : Elementos mecnicosMODULO 5 : Caeras y sistemaMODULO 6 : Sellos mecnicosMODULO 7 : Planes de inyeccinMODULO 8 : Anlisis de fallas

BOMBAS CENTRFUGASCURSO DE CAPACITACIN - MDULO 1

TEMAS A DESARROLLAR EN ESTE MODULO

Esquema energtico.Tipos de bombas centrfugas. Sus aplicaciones.Curvas de performance de una bomba.Revisin de conceptos hidrulicos. Prdida de carga.



Revisin de conceptos hidrulicos. Prdida de carga.Frmulas bsicas para convertir presin en altura y viceversa. Relacin entre altura, presin, caudal y velocidad del lquido.Leyes de la afinidad. Sus limitaciones.Operacin de bombas en serie y en paralelo.Velocidad especfica.Curva de performance vs. velocidad especfica.

Una bomba centrfuga, como cualquier mquina; transforma energa.La cantidad de energa que entra es igual a la que sale

ENERGA

Esquema energtico

ENERGAMECNICA

BOMBACENTRFUGA

ENERGAHIDRULICA

CALOR VIBRACIONES RUIDO

BOMBA FUNCIONANDO EN BUENAS CONDICIONES

ENERGA

Esquema energtico

ENERGAMECNICA BOMBACENTRFUGA

ENERGAHIDRULICA


BOMBA FUNCIONANDO EN MALAS CONDICIONES

ENERGAHIDRULICA

Esquema energtico

ENERGAMECNICA BOMBACENTRFUGA

HIDRULICA


Tipos de Bombas Centrfugas

Cmo se clasifican las bombas centrfugas?

POR EL TIPO DE FLUJO: FLUJO RADIALFLUJO MIXTO FLUJO AXIAL

POR EL TIPO DE IMPULSOR: CERRADO SEMI-ABIERTOABIERTO

POR LA SUCCIN: SIMPLEDOBLE

POR EL NMERO DE ETAPAS: UNA ETAPAMULTIETAPAS

POR EL TIPO DE CUERPO: VOLUTA CONCNTRICODIFUSOR

POR LA POSICIN DEL EJE: HORIZONTALVERTICAL - POZO HMEDOVERTICAL - POZO SECOVERTICAL - SUMERGIBLE

BOMBA ANSI BOMBA API BOMBA ANSI MAGNTICA

Bombas horizontales en voladizo

BOMBA ANSI PLSTICABOMBAS PARA LODOS Y PASTAS

1- Succin2- Impulsor3- Descarga

Bomba ANSI

3- Descarga4- Cubierta trasera5- Eje6- Sello/Empaquetadura7- Brida/Prensaestopas8- Cojinetes

Utilizadas en la industria qumica y petroqumica. Sus medidas son normalizadas, se puede intercambiar bombas sin modificaciones. Tienen impulsor abierto o semi abierto para manejar slidos en suspensin. Hay dos proveedores fundamentales: Durco (Flowserve) y Goulds (ITT). Soportes de cojinete de hierro fundido. Bases de chapa plegada, bases antivibracin o polimricas. Muchas metalurgias disponibles, adems de versiones no metlicas.

Bomba API

Utilizadas en la industria petrolera (downstream & upstream) y petroqumica. 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.

Bombas horizontales entre cojinetes

Bombas verticales

BOMBA VERTICAL PARA HIDROCARBUROSBOMBA VERTICAL PARA CIRCULACIN DE AGUA

BOMBA VERTICAL CON MOTOR SUMERGIDO

BOMBA VERTICAL CON MOTOR SUMERGIDO Provisin de agua de pozos para consumo humano, procesos, riego. Motor y bomba se ubican dentro de la perforacin. Impulsor de flujo mixto. Son del tipo multietapa.

Bombas verticales

BOMBA VERTICAL DE CIRCULACIN Provisin de agua de refrigeracin, procesos en grandes caudales. La bomba est sumergida, el motor no. Impulsor de flujo casi axial, curva empinada. Son del tipo multietapa, pero la ms comn es que tenga slo 1.

BOMBA VERTICAL PARA HIDROCARBUROS Lquidos muy voltiles, con problemas de ANPA (NPSH) o criognicos. Bomba sumergida en un barril, el motor se sita arriba. Impulsores casi radiales, con posibilidad de combinar impulsores. Son del tipo multietapa, pueden tener hasta tres tipos distintos de impulsor.

SOLUCIN FCIL PARA CONVERSIONESLa conversin de diversas unidades de medida es algo siempre engorroso, sobre todo en pases como el nuestro, dondedebemos convivir con tecnologa de origen europeo en unidades mtricas y tecnologa estadounidense en unidadesinglesas.

Por eso les propongo utilizar el siguiente programa, desarrollado por Joshua Madison, que se puede bajar gratuitamentedesde www.joshmadison.com . El programa se llama Convert.exe y a continuacin vemos una imagen del mismo.

Revisin de unidades de medida

- CURVA CAUDAL ALTURA DE LA BOMBA

- CURVA CAUDAL ALTURA DEL SISTEMA

- CURVA DE EFICIENCIA

Curvas de performance

- CURVA DE POTENCIA ABSORBIDA

- CURVA DE ANPA

- CURVAS DE DIMETROS RECORTADOS

- CURVAS A DISTINTAS VELOCIDADES

- BOMBAS EN SERIE Y EN PARALELO

CURVA CAUDAL ALTURA

CURVA CAUDAL ALTURA


CAUDAL (m3/h)

A

L

T

U

R

A

(

m

)

Curva del sistema

Curva de la bomba

Altura deseada

Caudal deseado

CURVA DE EFICIENCIA

CURVA CAUDAL ALTURA

Curva de la bomba


CAUDAL (m3/h)

A

L

T

U

R

A

(

m

)

Eficiencia de la bomba

Curva de la bomba

Altura BEP

Caudal BEP

Punto de mxima eficiencia

(B.E.P.)

ZONAS DE LAS CURVASCURVA CAUDAL ALTURA

A

L

T

U

R

A

(

m

)

Curva de la bomba Punto de mxima eficiencia

(B.E.P.)


- ZONA A: Bomba demasiado grande. Gran generacin de calor y vibraciones. Baja eficiencia.

- ZONA B: Bomba sobredimensionada. Usar menor dimetro de impulsor o lnes de retorno. Baja eficiencia y vibraciones.

- ZONAC: Bomba muy chica. Vibraciones. Posible cavitacin. Altas cargas radiales y axiales.

- ZONA PREFERIDA: Mxima eficiencia y durabilidad del equipo.

CAUDAL (m3/h)

A

L

T

U

R

A

(

m

)

ZONA "A"

ZONA "B"

ZONA "C"

ZONA PREFERIDA

CURVAS DE PERFORMANCE


60

70

80

P

O

T

E

N

C

I

A

A

L

F

R

E

N

O

(

H

P

)

Caudal - altura Eficiencia


0

10

20

30

40

50

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

CAUDAL (GPM)

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

P

O

T

E

N

C

I

A

A

L

F

R

E

N

O

(

H

P

)

E

F

I

C

I

E

N

C

I

A

(

%

)

Potencia

A.N.P.A.

ZONAS DE LAS CURVAS


VELOCIDAD VARIABLE

VELOCIDAD VARIABLE 355 mm

50

60

70

1750 RPM


0

10

20

30

40

50

0 250 500 750 1000 1250 1500 1750

CAUDAL (GPM)

A

L

T

U

R

A

(

m

)

1450 RPM

1150 RPM

DIMETROS DE IMPULSOR

CURVAS 1450 RPM - VARIOS DIAMETROS

35

40

45

50

355 mm


0

5

10

15

20

25

30

35

0 60 120 180 240 300 360

CAUDAL (m3/h)

A

L

T

U

R

A

(

m

)

330 mm

304 mm

279 mm

BOMBAS EN SERIE

20

40

60

80

100

120

140

160

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

UNA BOMBA

DOS BOMBAS


00 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

CAUDAL (GPM)BOMBAS EN PARALELO

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

CAUDAL (GPM)

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

UNA BOMBA DOS BOMBAS

BOMBAS EN PARALELO - ANLISIS DETALLADO

BOMBAS EN PARALELO - CASO 1

60

70

80

90

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

BOMBA "A"

BOMBA "B"


0

10

20

30

40

50

60

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

CAUDAL (GPM)

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

ALTURA REQUERIDA: 61 PIESCAUDAL BOMBA A: 360 GPMCAUDAL BOMBA B: 360 GPMCAUDAL AMBAS: 720 GPMFUNCIONAMIENTO: O.K.


50

60

70

80

90

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

BOMBA "A"

BOMBA "B"



ALTURA REQUERIDA: 54 PIESCAUDAL BOMBA A: 420 GPMCAUDAL BOMBA B: 490 GPMCAUDAL AMBAS: 910 GPMFUNCIONAMIENTO: PELIGRO BOMBA B

BOMBA A O.K.

0

10

20

30

40

0

5

0

1

0

0

1

5

0

2

0

0

2

5

0

3

0

0

3

5

0

4

0

0

4

5

0

5

0

0

5

5

0

CAUDAL (GPM)

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)


50

60

70

80

90

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

BOMBA "A"

BOMBA "B"



ALTURA REQUERIDA: 69 PIESCAUDAL BOMBA A: 280 GPMCAUDAL BOMBA B: 65 GPMCAUDAL AMBAS: 345 GPMFUNCIONAMIENTO: PELIGRO BOMBA B

BOMBA A O.K.

0

10

20

30

40

0

5

0

1

0

0

1

5

0

2

0

0

2

5

0

3

0

0

3

5

0

4

0

0

4

5

0

5

0

0

5

5

0

CAUDAL (GPM)

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

BOMBAS EN PARALELO - "GANCHO"

40

50

60

70

80

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

BOMBA "A"

BOMBA "B"



ALTURA REQUERIDA: 64 PIESCAUDAL BOMBA A: 30 GPM? O 230 GPM?CAUDAL BOMBA B: 260 GPMCAUDAL AMBAS: ???????FUNCIONAMIENTO: PELIGRO BOMBA A

BOMBA B O.K.

0

10

20

30

40

0

5

0

1

0

0

1

5

0

2

0

0

2

5

0

3

0

0

3

5

0

4

0

0

4

5

0

5

0

0

5

5

0

CAUDAL (GPM)

A

L

T

U

R

A

(

P

I

E

S

)

QU ENTREGA UNA BOMBA? PRESIN O ALTURA?

LA RESPUESTA ES ENERGA.

La energa mecnica suministrada por el eje, se convierte en energa cintica y potencial de un lquido.

Frmulas de conversin

La energa impartida por kilogramo de lquido es independiente del lquido en s.

La altura de impulsin de una bomba es independiente del lquido, cualquiera sea su peso especfico.

La presin desarrollada ser igual al peso de la columna del lquido elevado.

Altura 100 m Altura 100 m

Altura 100 m

AGUA SALMUERA NAFTA

Presin10 kg/cm2

Presin12 kg/cm2

Presin7,5 kg/cm2

Clculos y Frmulas

10 kg/cm2 12 kg/cm2

P.E.= 1 Kg/dm3 P.E.=1.2 Kg/dm3 P.E.= 0.75 Kg/dm3

POTENCIA ABSORBIDA

100 HP 120 HP 75 HP

Algunas definiciones:

h = altura (m)p = presin (Kg/cm2) = P.E. = Peso especfico (Kg/dm3)

Clculos y Frmulas

En este sistema de unidades, la relacin entre presin y altura es:

h (m) = p (Kg/cm2) x 10

(Kg/dm3)

OTRAS FRMULAS TILES

Potencia al freno:

Q = Caudal (m3/h) = Rendimiento ( adimensional )

Clculos y Frmulas

= Rendimiento ( adimensional )BHP = Potencia al freno (CV)

BHP (CV) = Q (m3/h) x h (m) x (Kg/dm3) 270 x

CORRECCIONES POR Tomamos los valores indicados por el fabricante para agua.

Q = Caudal para agua No se modifica

h = altura para agua Vimos que no se modifica

BHP = Potencia al freno para agua (CV)

a

a

a

Clculos y Frmulas

= Peso especfico del agua = 1 (kg/dm3)

Si manejamos un lquido b con distinto , entonces ser:

P = P x

BHP = BHP x

a

b a

b a

CORRECCIONES POR VISCOSIDADLas curvas de ensayo son vlidas para agua limpia a 30C. Para determinar los valores de caudal, altura y potencia de accionamiento para un lquido viscoso; se deben efectuar las siguientes correcciones.

Hv=Ha x Ch /100 Qv=Qa x Cq /100 HPv=Hpa x Ch x Cq / Ce x 100

Donde:

Clculos y Frmulas

Donde:Hv: Altura corregida por viscosidadQv: Caudal corregido por viscosidadHPv: Potencia corregida por viscosidad

Ha: Altura con aguaQa: Caudal con aguaHpa. Potencia con agua

Ch: Factor de correccin de altura por viscosidadCq: Factor de correccin de caudal por viscosidadCe: Factor de correccin de eficiencia por viscosidad

Notas:

No extrapolar fuera del rango de las curvas

Verificar que la viscosidad est dada a la temperatura de bombeo

Las correcciones son vlidas para lquidos newtonianos

LEYES DE LA AFINIDAD PARA BOMBAS CENTRFUGASConociendo la curva de una bomba a una cierta velocidad y dimetro de impulsor, es posible determinar sus parmetros operativos a otras velocidades o con diferentes dimetros de impulsor.

Son muy confiables cuando se trata de variar velocidades.

1- El caudal es directamente proporcional a la relacin de velocidades de rotacin.

Clculos y Frmulas

Q2 = Q1 ( N2 / N1 ) Donde : Q= Caudal N= RPM2- La altura es directamente proporcional al cuadrado de la relacin de velocidades.

H2= H1 ( N2 / N1 ) Donde: H= altura 3- La potencia al freno es directamente proporcional al cubo de la relacin de velocidades.

BHP2=BHP1 ( N2 / N1 ) Donde: BHP= potencia

2

3

LEYES DE LA AFINIDAD PARA BOMBAS CENTRFUGASTambin se aplican al cambio de dimetro de los impulsores, pero ya no son muy confiables si el recorte es mayor al 10% del dimetro. Esto se debe a tres razones.

El ngulo de salida va variando con el dimetro, y este ngulo es uno de los parmetros clave en la forma de la curva de performance. Las leyes de la afinidad suponen que los respaldos del impulsor son paralelos, los que solamente es cierto en los impulsores radiales. Si el recorte es importante, habr turbulencias en la voluta, lo que reducir la eficiencia.

Clculos y Frmulas

Si el recorte es importante, habr turbulencias en la voluta, lo que reducir la eficiencia.

1- El caudal es directamente proporcional a la relacin de DIMETROS.

Q2 = Q1 ( D2 / D1 ) Donde : D= Dimetro2- La altura es directamente proporcional al cuadrado de la relacin de DIMETROS.

H2= H1 ( D2 / D1 )3- La potencia al freno es directamente proporcional al cubo de la relacin de DIMETROS.

BHP2=BHP1 ( D2 / D1 )

2

3

VELOCIDAD ESPECFICAEs un nmero adimensional desarrollado para poder comparar bombas geomtricamente similares, con curvas de performance que tambin sern similares:

n = velocidad de rotacin (RPM)Q = Caudal (m3/seg) Atencin! No en m3/h

Clculos y Frmulas

Q = Caudal (m3/seg) Atencin! No en m3/hH = altura (m)

Ns = velocidad especfica =

Si es en unidades inglesas:

n = velocidad de rotacin (RPM)Q = Caudal (GPM) H = altura (PIES)

n x Q H 3/4

VELOCIDAD ESPECFICAAlgunas notas sobre la velocidad especfica:

Siempre se debe calcular para el punto de mejor rendimiento (BEP). En bombas multietapa, H es la altura por etapa. En bombas de doble succin, Q es el caudal de cada lado, es decir Q/2.

La velocidad especfica es como la huella digital del tipo de impulsor:

Clculos y Frmulas

VELOCIDAD ESPECFICAY tambin del tipo de curva de la bomba y su rendimiento:

Clculos y Frmulas

CLASIFICACIN DE BOMBAS POR EL TIPO DE FLUJOLa velocidad especfica de un impulsor describe su forma.

La forma de la curva altura/caudal es una funcin de la velocidad especfica, adems de lacantidad e inclinacin de los labes.

Impulsores de flujo radial (baja velocidad especfica)Son ideales para caudales reducidos y grandes alturas.Rara vez pasan de los 150 mm de dimetro y giran a altas RPM.

Clculos y Frmulas

Rara vez pasan de los 150 mm de dimetro y giran a altas RPM.La carcasa es habitualmente concntrica con el impulsor.Estos impulsores tienen una curva altura/caudal achatada hasta el 75% del BEP, a partir dedonde se inclina en forma pronunciada.

Impulsores de flujo axial (alta velocidad especfica)Tienen la mayor eficiencia.Tienen el requerimiento de ANPA ms bajo.Usualmente tiene su mxima requerimiento de potencia a vlvula cerrada, por eso searrancan a vlvula abierta.

Impulsores de flujo mixto .Son los ms difundidos en la industria.Combinan las caractersticas de los impulsores de flujo axial y radial.Su velocidad especfica est comprendida entre 2000 y 7000.

BOMBAS CENTRFUGASCURSO DE CAPACITACIN - MDULO 2


Altura de una bomba (Head).



Altura de una bomba (Head).Altura de succin (Suction head).Altura de descarga (Discharge head).Altura total (Total head).Altura Neta Positiva de Aspiracin - ANPA (NPSH).

PARMETROS IMPORTANTES

Hasta ahora hemos hablado de la altura a secas de una bomba, sin hacer algunas consideraciones importantes, que son :

- ALTURA DE SUCCIN hs.

Altura de una bomba

- ALTURA DE DESCARGA hd.

- ALTURA TOTAL H (llamada altura diferencial).

- ALTURA NETA POSITIVA DE SUCCIN ANPA (NPSH).

- ANPA DISPONIBLE (NPSH available).

- ANPA REQUERIDO (NPSH required).

ALTURA DE SUCCIN hs

La altura de succin de una instalacin est dada por la expresin:

hs = - S - hfs - hi - Ps+ +

Altura de una bomba

hs = - S - hfs - hi - Ps

S: altura esttica de succin (+) o (-) segn corresponda.

hfs: prdidas totales por friccin entre puntos A y B.hi: prdidas en la entradaPs: presin diferente de la atmosfrica, (+) o (-) segn corresponda.

ALTURA DE SUCCIN hsHs = S - hfs - hi + Ps = -9 m

S = - 6 mhfs = 2 mHi = 1 mPs = 0 m

S

Altura de una bomba

Hs = S - hfs - hi + Ps = 7 m

S = 10 mhfs = 2 mHi = 1 mPs = 0 m

Hs = S - hfs - hi + Ps = 57 m

S = 10 mhfs = 2 mHi = 1 mPs = 50 m

S

S

P

ALTURA DE SUCCIN hsMEDICIN EN INSTALACIN EXISTENTE

ZS

hgS

VShs = hgs + hvs + Zs

Altura de una bomba

hgs = altura manomtrica de succin (+) si es superior a la atmosfrica

hvs = altura de velocidad = siempre se suma

Zs = altura del manmetro respecto de la bomba. (+) si est arriba

La altura de succin hs puede resultar (+) (-) Cuando es positiva se la llama altura de succinCuando es negativa se la llama elevacin de succin

Vs2g

2

ALTURA DE DESCARGA hd

La altura de descarga de una instalacin est dada por la expresin:

hd = - D + hfd + he - Pd+ +

Altura de una bomba

D: altura esttica de descarga (+) o (-) segn corresponda.

hfd: prdidas totales por friccin en la descargahe: prdidas en la salidaPd: presin diferente de la atmosfrica, (+) o (-) segn corresponda.

ALTURA DE DESCARGA hd

D

D

Pd (+) o (-) D (+)

Pd = 0 D (+)

Pd

Altura de una bomba

D

D

D

D

Pd = 0 D (+)

Pd = 0 D (+)

Pd = 0 D (+)

Pd = 0 D (-)

ALTURA DE DESCARGA hd MEDICIN EN INSTALACIN EXISTENTE

hd = hgd + hvd +/- Zd

Vd

hgdZd

Altura de una bomba

hgd = altura manomtrica de descarga (+) si es superior a la atmosfrica

hvd = altura de velocidad = siempre se suma

Zd = altura del manmetro respecto de la bomba. (+) si est arriba

La altura de descarga hd puede resultar (+) (-)

Vd2g

2

ALTURA TOTAL HH = hd - hs

H = ( _ D + hfd + he _ Pd) - ( _ S - hfs - hi _ Ps)

H = ( _ D) - ( _ S) + hfd + hfs + he+hi + ( _ Pd) - ( _ Ps)

+ + + +

+ + + +

Altura de una bomba

S

(D-S) DPs

Pd

ALTURA ESTTICATOTAL

PRDIDAS TOTALESPOR FRICCIN

PRDIDASTOTALES POR

ENTRADA Y SALIDA

ALTURA DE PRESIN

ALTURA NETA POSITIVA DE SUCCINANPA

Este es uno de los temas ms conflictivos y menos comprendidospor quienes deben operar y mantener bombas centrfugas. Por estemotivo lo trataremos del modo ms sencillo posible.

REPASEMOS ALGUNOS CONCEPTOS.

Altura de una bomba

REPASEMOS ALGUNOS CONCEPTOS.

A medida que la velocidad de un lquido aumenta, la presin delmismo disminuye; y si la velocidad del lquido disminuye, su presinaumentar.

La presin de vapor de un lquido, a una temperatura determinada,es aquella a la cul comienza a vaporizarse.

Si en una caera la presin absoluta baja lo suficiente como paraigualar a la presin de vapor del lquido, habr vaporizacin.


QUE SUCEDE EN LA SUCCIN DE UNA BOMBA?

Altura de una bomba

D es el punto crtico, donde la presin absoluta debe superar la presin de vapor del lquido


El ANPA es la Altura Neta Positiva de Succin (Net Positive Suction Head). Esto es la energadisponible o necesaria, por encima de la presin de vapor, para hacer que el lquido entre alimpulsor.

El ANPA disponible en la instalacin, llamado ANPA-D, es la altura neta positiva de succin quedisponemos. (NPSH available)

Altura de una bomba

El ANPA requerido por la bomba, llamado ANPA-R, es la altura neta positiva de succin quenecesita la bomba para que el lquido entre al impulsor sin vaporizarse. (NPSH required)

ANPA-D = hs + Pa -hvp

ANPA-D = _ S - hfs - hi _ Ps + Pa -hvp

hs. Altura de succinPa: Presin atmosfrica en el sitio en que se halla la bomba.Hpv: Presin o tensin de vapor del lquido, a la temperatura de bombeo.

+ +


Para que una bomba funcione correctamente en una instalacindada, debe verificarse que el ANPA-D (NSPH-a) sea mayor que elANPA-R (NPSH-r), para el caudal al que deber trabajar.

ANPA-D > ANPA-R

Altura de una bomba

ANPA-D > ANPA-R

Cunto mayor?Depender de la confianza que podamos tener el los valorescalculados de ANPA-D y en el ANPA-R indicado por el fabricante.

Una regla de pipipipi x ojo al cuadrado dice que tomemos 1,2 m.Otra dice que tomemos la altura equivalente a la presin de vapor.


ANPA-R VS. ANPA-D

- ( hfs + hi )ANPA-D

Altura de una bomba

CAUDAL (m3/h)

A

L

T

U

R

A

(

m

)

S

Ps + Pa - hvp

ANPA-R

ZONA CAVITACIN

CAUDAL LMITE


Y SI NO ME VERIFICA...QU HAGO?

Aumentar en ANPA-D:Elevar el tanque.Colocar la bomba en un pozo.Reducir las prdidas por friccin, que ocurren por los siguientes motivos:-El sistema fue incorrectamente diseado Hay demasiados accesorios o la caera es muy pequea en dimetro.-La caera de succin colaps por haber sido aplastada por un vehculo pesado.-Disminucin de dimetro interior por acumulacin de slidos.

Altura de una bomba

-Disminucin de dimetro interior por acumulacin de slidos.-Obstruccin en la caera de succin.-Asegrese de que la ventilacin del tanque de succin no est bloqueada. En invierno suelen congelarse.-La parte interna de la caera o un accesorio se ha corrodo.-Se instal una bomba mas grande y el sistema existente tiene demasiadas prdidas para el nuevo caudal.-Una vlvula cerrada o parcialmente abierta.-Se increment la velocidad de la bomba, aumentando caudal y prdidas por friccin.Instalar una bomba sobrealimentadora o presurizar el tanque.Bajar la temperatura del lquidoInyectar un pequeo caudal de lquido refrigerante en la succinProteger la caera de succin de los rayos solares.Tenga cuidado con las caeras de recirculacin, pueden incrementar la temperatura en la succin.

Reducir el ANPA-R :Use una bomba de doble succin. Esto puede reducir hasta en un 27% sus requerimientos de ANPA.Use una bomba de menor velocidad.Use una bomba con un ojo de impulsor ms grandeSi es posible, instale un inductor, sus requerimientos de ANPA pueden bajar hasta un 50%.Use varias bombas ms chicas.

ALTURA NETA POSITIVA DE SUCCINCAVITACIN

Cavitacin significa que se forman cavidades en el lquido que se est bombeando. Cuando estas cavidadesse producen en la succin, varias cosas indeseables suceden:

Experimentamos prdida de caudal.No podemos mantener la altura de impulsin.Cae la eficiencia

Altura de una bomba

Cae la eficienciaLas cavidades o burbujas colapsan cuando evolucionan a travs de las zonas de mayores presiones

causando ruido, vibraciones y daos a varios de los componentes.

Las cavidades o burbujas se forman por cinco razones bsicas, y generalmente se las asocia al nombre decavitacin. Esto es un error y es necesario saber identificarlas para asumir las acciones debidas paracorregirlas:

Vaporizacin Ingestin de aire.Recirculacin interna.Turbulencias en el flujo.Sndrome de los alabes pasando.


Vaporizacin .Un fluido se vaporiza cuando su presin baja demasiado, o sube mucho su temperatura. Toda bombacentrfuga tiene una presin o energa mnima requerida en la succin para evitar la vaporizacin. Esta alturanos la indica el fabricante del equipo y est calculada para agua limpia a 20C. Este dato es la Altura NetaPositiva de Aspiracin Requerida (ANPA-R). Desde el momento que tenemos prdidas por friccin en laaspiracin es necesario calcular la altura despus de esas prdidas. Por otra parte, si el lquido no es agua a20C, es necesario descontar la presin de vapor del mismo a la temperatura de bombeo. De esta manera seobtiene la Altura Neta Positiva de Aspiracin Disponible (ANPA-D). Se recomienda que el ANPA D sea por lo

Altura de una bomba

obtiene la Altura Neta Positiva de Aspiracin Disponible (ANPA-D). Se recomienda que el ANPA D sea por lomenos 1.5 m mayor que el ANPA-RPara solucionar problemas de vaporizacin, podemos incrementar la altura de aspiracin, bajar la temperaturadel fluido, o bajar el ANPA-R. Debemos evaluar cada alternativa.Incrementar la altura de succin:

Aumentar el nivel del tanque.Elevar el tanque.Colocar la bomba en un pozo.Reducir las prdidas por friccin, que ocurren por los siguientes motivos:

El sistema fue incorrectamente diseado Hay demasiados accesorios o la caera es muy pequea endimetro.

La caera de succin colaps por haber sido aplastada por un vehculo pesado.Disminucin de dimetro interior por acumulacin de slidos.Obstruccin en la caera de succin.Asegrese de que la ventilacin del tanque de succin no est bloqueada. En invierno suelen

congelarse.La parte interna de la caera o un accesorio se ha corrodo.


Vaporizacin .

Se instal una bomba mas grande y el sistema existente tiene demasiadas prdidas para el nuevo caudal.Una vlvula cerrada o parcialmente abierta.Se increment la velocidad de la bomba, aumentando caudal y prdidas por friccin. Instalar una bomba sobrealimentadora.Presurizar el tanque.

Bajar la temperatura del lquido

Altura de una bomba

Bajar la temperatura del lquido Inyectar un pequeo caudal de lquido refrigerante en la succinProteger la caera de succin de los rayos solares.Tenga cuidado con las caeras de recirculacin, pueden incrementar la temperatura en la succin.

Reducir el ANPA-R (requerido).Use una bomba de doble succin. Esto puede reducir hasta en un 27% sus requerimientos de ANPA.

Asimismo, las bombas de doble succin pueden incrementar hasta un 40% la velocidad con casi igualANPA-R.

Use una bomba de menor velocidad.Use una bomba con un ojo de impulsor ms grandeSi es posible, instale un inductor, sus requerimientos de ANPA pueden bajar hasta un 50%.Use varias bombas ms chicas. Tres bombas pueden ser ms baratas que una grande con su compaera.

La instalacin ser mas flexible a las variaciones de cargaHay una regla de x ojo al cuadrado que dice generalmente el agua caliente y los hidrocarburos libres de gasespueden usar hasta el 50% del ANPA dado para agua fra.


Ingestin de aire Una bomba centrfuga puede manejar hasta un 0,5 % de aire en volumen. Si fuera un 6 % de aire el resultadopuede ser desastroso. El aire puede ingresar al sistema por varios caminos:

A travs de la caja de empaquetaduras. Esto sucede en toda bomba con empaquetadura que trabajacon una presin menor que la atmosfrica en la succin.

Altura de una bomba

con una presin menor que la atmosfrica en la succin.Vlvulas por debajo de la lnea de agua.A travs de bridas que pierden.Flujos con turbulencias.Una lnea de by-pass instalada demasiado cerca de la succinLa caera de succin no tiene lquido. Esto puede suceder cuando el nivel baja demasiado o hay una

falsa lectura del flotante.Tanto la vaporizacin como la ingesta de aire tienen efectos negativos sobre la bomba. Las burbujascolapsan a medida que avanzan hacia zonas de mayor presin en el impulsor. La ingesta de aire rara vezcausa daos en el impulsor o voluta, pero la vaporizacin si lo hace. Ambos fenmenos deben analizarse porseparado, ya que sus soluciones son distintas. La ingesta de aire en general solamente produce una prdidade caudal.


Recirculacin InternaEsta condicin es visible en la parte delantera del borde del impulsor. Tambin es posible encontrarla en el ojodel impulsor.Como en nombre lo indica, el lquido recircula aumentando su velocidad hasta que comienza a vaporizarse,para luego colapsar al encontrar una zona de mayor presin. Esto es un problema an ms grave cuando setrata de bombas con bajo ANPA, por este motivo se introdujo el concepto de Velocidad Especfica de Succin,que nos indica si estamos trabajando cerca del BEP o no.Cuanto ms alto sea el nmero, menos nos podemos apartar del BEP. Para bombas de agua este nmero debe

Altura de una bomba

Cuanto ms alto sea el nmero, menos nos podemos apartar del BEP. Para bombas de agua este nmero debeestar entre 3000 y 10000.

Para bombas con impulsor de doble succin se divide por dos desde el momento que hay dos ojos deimpulsor .

Trate de comprar bombas con menos de 8500.(5200 mtrico) no considere aquellas que tengan ms de12000 (8000 mtrico), excepto circunstancias extremas.

Para hidrocarburos y agua caliente 9000 a 12000 (5500 a 7300 mtrico) pueda operar satisfactoriamente.Una alta velocidad especfica indica que el ojo del impulsor es ms grande que lo normal y

probablemente la eficiencia haya sido relegada para obtener un bajo ANPA-R.Valores altos de velocidad especfica pueden requerir un diseo especial y posiblemente operen con

algo de cavitacin.Normalmente, una bomba operando un 50% abajo del BEP no es muy confiable.

Con una bomba de impulsor abierto se puede corregir el problema ajustando la luz entre voluta e impulsor, deacuerdo con las especificaciones del fabricante. Con los impulsores cerrados el problema es mayor porquehay que cambiar anillos de desgaste, su luz o eventualmente el diseo del impulsor


TurbulenciaSiempre es preferible que el lquido fluya a velocidad constante en una caera. La corrosin y lasobstrucciones pueden cambiar la velocidad y por lo tanto la presin de un flujo. Un buen diseo de caerasincluir:

Diez dimetros de caera entre la succin y el primer codo.En un diseo de pileta con varias bombas, es preferible que cada campana de succin tenga su propio

compartimiento para evitar interferencias entre bombas. Si esto no es posible o prctico, se puedeninstalar varias bombas en una misma pileta respetando lo siguiente:

Altura de una bomba

instalar varias bombas en una misma pileta respetando lo siguiente:Las bombas se deben ubicar en una lnea perpendicular a la direccin del flujo.El espacio mnimo entre bombas debe ser igual a dos dimetros de campana.Todas las bombas deben funcionar.El flujo aguas arriba de las campanas de succin debe tener un tramo recto de por lo menos 10

dimetros para alimentar a todas las campanas uniformemente y sin turbulencias.Cada bomba debe tener una capacidad menor a 15,000 gpm.La distancia de las campanas a las paredes debe ser por lo menos de 1.5 el dimetro de la campana.La luz hasta el fondo debe ser aproximadamente 0,50 del dimetro de la campana.La sumergencia mnima debe respetar la siguiente tabla

CAUDAL SUMERGENCIA MNIMA4,500 M3/HR 1.2 METROS22,500 M3/HR 2.5 METROS40,000 M3/HR 3.0 METROS45,000 M3/HR 3.4 METROS55,000 M3/HR 3.7 METROS


El sndrome del alabe pasanteCuando se trabaja con el impulsor de mayor dimetro de la serie, es posible que se produzca estefenmeno. Como el borde de los alabes pasa muy cerca del cortaaguas de la voluta, la velocidad dellquido aumenta llegando a producir cavitacin. Lo puede notar en el espectro de vibraciones, enfrecuencias mltiplo del nmero de alabes; o por daos en el borde del impulsor o cerca del cortaaguas dela voluta. El dao se limitar al centro del impulsor y no se extiende sobre los discos. Este problema sepuede solucionar aumentando la luz entre el impulsor y el cortaaguas a un mnimo de un 4% del dimetro

Altura de una bomba

puede solucionar aumentando la luz entre el impulsor y el cortaaguas a un mnimo de un 4% del dimetro

del impulsor , si ste tiene menos de 14 (355 mm) , o al 6% si el impulsor supera este dimetro.

BOMBAS CENTRFUGASCURSO DE CAPACITACIN MDULO 3


Tipos de impulsor.



Tipos de impulsor.Tipos de volutas.Cargas radiales.Deflexin.Problemas que genera la deflexin.Soluciones posibles.Cundo un eje es muy flexible?

CLASIFICACIN DE BOMBAS POR EL TIPO DE IMPULSOR

POR EL TIPO DE FLUJO: FLUJO RADIALFLUJO MIXTO FLUJO AXIAL

Deflexin del eje

FLUJO AXIAL

POR EL TIPO DE IMPULSOR: CERRADO SEMI-ABIERTOABIERTO

POR LA SUCCIN: SIMPLEDOBLE

TIPOS DE IMPULSORVISTAS

IMPULSOR ABIERTO

Deflexin del eje

IMPULSOR ABIERTO

IMPULSOR CERRADO

TIPOS DE IMPULSORVENTAJAS Y DESVANTAJAS

IM P U L S O R C E R R AD O IM P U L S O R AB IE R T O P u e d e c o m p e n s a r e l c re c im ie n to t rm ic o d e l e je , p e ro s i fu e ra d e m a s ia d o , e l c e n tro d e l im p u ls o r p u e d e q u e d a r d e s a lin e a d o re s p e c to d e la d e s c a rg a .

L a lu z d e l im p u ls o r d e b e re g u la rs e c o n la b o m b a e n c a lie n te , c u a n d o to d o e l c re c im ie n to a x ia l s e h a ya p ro d u c id o .

E s a d e c u a d o p a ra lq u id o s vo l tile s y e xp lo s ivo s p o rq u e lo s a n illo s d e d e s g a s te s o n lo s q u e h a r n c o n ta c to s i e l e je s e d e s p la z a a x ia lm e n te .

S e d e b e r a u s a r m a te r ia le s a n tic h is p a e n e l im p u ls o r , lo c u l n o re s u lta p r c tic o .

E l im p u ls o r e s m u y e fic ie n te a l p r in c ip io , p e ro

Deflexin del eje

E l im p u ls o r e s m u y e fic ie n te a l p r in c ip io , p e ro p ie rd e s u e fic ie n c ia e n la m e d id a e n q u e la s lu c e s e n tre lo s a n illo s d e d e s g a s te va n a u m e n ta n d o .

L a e fic ie n c ia s e p u e d e m a n te n e r s im p le m e n te a ju s ta n d o la lu z d e l im p u ls o r .

N o e s p o s ib le h a c e r a ju s te s d e la lu z d e l im p u ls o r . U n a ve z q u e la lu z d e lo s a n illo s d u p lic a e l va lo r o r ig in a l, h a y q u e c a m b ia r lo s y e s to s ig n ific a s a c a r d e s e rv ic io la b o m b a .

E l a ju s te d e la lu z d e l im p u ls o r s e p u e d e h a c e r s in d e s m o n ta r la b o m b a .

E l im p u ls o r s e p u e d e o b tu ra r s i tra b a ja c o n s lid o s o fila m e n to s . L a lim p ie z a e s d ific u lto s a y m u c h a s ve c e s im p lic a d e s a rm a r la b o m b a .

E l d ifc il, a u n q u e n o im p o s ib le , q u e u n im p u ls o r a b ie r to s e o b s tru ya . P e ro s i e s to o c u r re , la lim p ie z a e s s e n c illa .

E s d ifc il d e fu n d ir y d e in s p e c c io n a r p o rq u e s u s p a r te s e s t n o c u lta s T ie n e to d a s s u s p a r te s a la v is ta E l im p u ls o r c e r ra d o e s m s c o m p lic a d o y c a ro . .

E l im p u ls o r a b ie r to e s m s s im p le y b a ra to .

E s d ifc il d e m o d ific a r p a ra m e jo ra r s u re n d im ie n to . E s s e n c illo re c o r ta r lo o h a c e r u n d e r filin g .

L a s a lte rn a tiva s d e ve lo c id a d e s p e c fic a s o n lim ita d a s .

H a y va r ia s p o s ib ilid a d e s d e ve lo c id a d e s p e c fic a .

CLASIFICACIN DE BOMBASPOR EL TIPO DE IMPULSOR

Un impulsor abierto no es otra cosa ms que un conjunto de alabes unidos a un cubo para montarlo en el eje. No hay ninguna paredlateral o respaldo. Este es el diseo ms lgico que pueda pensarse para el desgaste, mucho mejor que el semi-abierto o que elcerrado.

El impulsor semi-abierto incorpora un respaldo simple en la parte posterior. Es el tipo de impulsor ms comn en EEUU y el quemayormente adoptan los fabricantes de bombas ANSI.

El respaldo usualmente tiene alabes repulsores que cumplen dos funciones, bajar la presin en la zona de la caja de

Deflexin del eje

El respaldo usualmente tiene alabes repulsores que cumplen dos funciones, bajar la presin en la zona de la caja deempaquetaduras y hacer circular lquido refrigerante.Las bombas modernas permiten ajustar la luz del impulsor sin desarmar la bomba. Es una gran ventaja para mantener laeficiencia de la bomba. Es recomendable adoptar sellos mecnicos cartucho para estas bombas, ya que los movimientosaxiales para regular la luz interfieren con la presin de los resortes sobre las caras del sello.Una luz tpica entre impulsor y voluta es de 0,4 0,5 mm . Por cada 0,05 mm que se incremente esta luz, la capacidad de labomba caer un 1%..

El impulsor cerrado tiene respaldos en ambos lados de los alabes. Este diseo es comn en las bombas ISO y en las API 610 y en lasde doble succin..

Para mantener la eficiencia es necesario cambiar los anillos de desgaste cuando stos hayan duplicado la luz original. Elproblema es cmo saber cuando esto ocurre. Lo lgico es sacar de servicio la bomba para verificar la luz, pero rara vez se hace,por lo que termina trabajando con recirculacin.Hay una regla del pulgar que dice que por cada 0,025 mm de aumento de luz entre anillos, la bomba perder un 1% de sucapacidad.Desde el momento que la luz de los anillos es menor que el rea de los orificios de balanceo, se pierde la ventaja de tener lazona de empaquetaduras a una presin cercana a la de succin

TIPOS DE VOLUTASCARGAS RADIALES

% de caudal normal

C

a

r

g

a

r

a

d

i

a

l

C

a

r

g

a

r

a

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i

a

l

% de caudal normal

Deflexin del eje

% de caudal normal

C

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a

d

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a

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C

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r

g

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i

a

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C

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l

% de caudal normal

C

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g

a

r

a

d

i

a

l

Antes de empezar, es bueno repasar algunos conceptos sobre fluidos:

1- A medida que la velocidad de un lquido aumenta, la presin del mismo disminuye; y si la velocidad dellquido disminuye, su presin aumentar.

2- Un lquido a cierta presin, trabajando contra una superficie, generar una fuerza. (Presin x Superficie= Fuerza)

3- Para un flujo no turbulento, el producto de la velocidad por el rea de pasaje debe ser constante.

QU PROVOCA LA DEFLEXIN DEL EJE?

Deflexin del eje

3- Para un flujo no turbulento, el producto de la velocidad por el rea de pasaje debe ser constante.

En la siguiente ilustracin vemos una tpica bomba de voluta. El impulsor est montado en el centro, laluz del impulsor respecto de la voluta es mnima en el corta aguas, y se va haciendo mayor a medida queavanzamos hacia la descarga.

Para que este tipo de bomba opere correctamente, esnecesario que la velocidad perifrica alrededor delimpulsor sea constante, an cuando el rea de la volutase vaya incrementando. Desde el momento que el rea enla salida del impulsor es constante, la presin generadapor la velocidad tambin constante del lquido, nocausar fuerzas radiales sobre el eje.

Hay tres condiciones que pueden presentarse:

Condicin #1- El lquido llega a travs de los alabes en forma proporcional, y la resistenciadel sistema hace que la velocidad perifrica alrededor del impulsor sea constante; por lotanto la presin y consecuentemente las fuerzas radiales sobre el impulsor son tambinconstantes y se anulan entre s. En este caso decimos que la bomba est operando en supunto de mxima eficiencia o BEP ("Best Efficiency Point")

DEFLEXIN DEL EJE VS. CONDICIONES OPERATIVAS

Deflexin del eje

punto de mxima eficiencia o BEP ("Best Efficiency Point")

Condicin #2 La bomba est operando a un caudal mayor al BEP, porque la resistencia delsistema es pobre para esta bomba. A medida que el lquido avanza desde el corta aguas, suvelocidad se va incrementando porque no encuentra suficiente resistencia para mantenerlaconstante. Si la velocidad aumenta, la presin bajar; y este desbalanceo de presionesgenerar una resultante radial aplicada a unos 60 del corta aguas, en el sentido derotacin..

Condicin #3 La vlvula de descarga est cerrada. No hay lquido entrante ni saliente.Como el producto de la velocidad por el rea de pasaje debe ser constante y el reainmediatamente despus del corta aguas es muy pequea, el lquido deber aumentar suvelocidad, bajando la presin. Esto causar una resultante aplicada sobre el impulsor a unos240desde el corta aguas. Esto es exactamente 180de la condicin anterior.

Cada tipo de impulsor hace que las fuerzas resultantes se ubiquen en ngulos particulares. Unimpulsor Francis tendr resultantes a 60 y 240 grados aproximadamente. Un impulsor radial lastendr a 90 y 270 grados; y un impulsor de flujo axial las tendr a cero y 180 grados..Lo importante es que cada vez que una bomba centrfuga opere fuera de su punto de mximaeficiencia (BEP), habr una fuerza radial aplicada sobre el impulsor, que har flexionar al eje. Deacuerdo con la magnitud de esta resultante, sern los efectos que tendremos sobre la bomba.Desde la simple fatiga generada por la flexin rotatoria, hasta interferencia mecnica entre

DEFLEXIN DEL EJE VS. TIPO DE IMPULSOR

Deflexin del eje

Desde la simple fatiga generada por la flexin rotatoria, hasta interferencia mecnica entrecomponentes fijos y rotantes.Este problema se puede reconocer inspeccionando el dao en el punto de contacto. Habr unamarca en el componente giratorio y tambin en el estacionario, a 60 o 240 grados.

La deflexin excesiva puede causar muchos otros problemas:

Apertura de las caras del sello mecnico por contacto entre partes rotantes y estacionarias.Sobrecarga de los rodamientos, especialmente el radial.Daos sobre impulsor y voluta.Desgaste excesivo de anillos de desgaste, prdida de eficiencia en la medida en que la luz aumenta.Excesiva corrosin por frotamiento (fretting corrosion) en la zona de asiento de las juntas (O rings) delos sellos mecnicos.Daos a las juntas de los sellos.Desgaste de la camisa de ejeExcesiva prdida por la empaquetadura.

PROBLEMAS QUE OCASIONA

Deflexin del eje

Excesiva prdida por la empaquetadura.Recalentamiento de la empaquetadura.Daos en el buje garganta.Rotura de la cara estacionaria del sello.

Estas son algunas acciones que se pueden tomar para reducir la deflexin del eje:

Acortar el voladizo del eje entre el rodamiento radial y el impulsor.Adoptar un dimetro de eje mayor. Esto se puede hacer cambiando el extremo de potencia por una msrobusto, o simplemente cambiando un eje con camisa por uno slido.Colocar el sello mecnico lo ms alejado que sea posible del impulsor. Esto no mejorar la deflexin deleje, pero s har que el sello trabaje mejor.Adopte una bomba con doble voluta. Se compensan los desbalanceos al haber dos corta aguas a 180gradosIndique al operador que ubique a la bomba en el BEP.No tiene ningn sentido intentar un cambio de material. Los aceros tienen todos prcticamente el mismomdulo de elasticidad, por lo tanto no se ganara nada cambindolo.

pulg. 6 6,25 6,5 6,75 7 7,25 7,5 7,75 8 8,25 8,5 8,75 9 9,25 9,5 9,75

mm 152 159 165 171 178 184 191 197 203 210 216 222 229 235 241 248pulg. mm

3/4 19,05 683 772 868 9727/8 22,23 368 416 468 525 585 650 720

1 25,40 216 244 275 308 343 381 422 4651 1/8 28,58 135 152 171 192 214 238 263 291 320

DIMETRO BAJO

CAMISA

LONGITUD ENTRE COJINETE RADIAL Y CENTRO DEL IMPULSOR

CUNDO EL EJE ES MUY FLEXIBLE?

Deflexin del eje

1 1/8 28,58 135 152 171 192 214 238 263 291 3201 1/4 31,75 88 100 112 126 140 156 173 191 210 230 2521 3/8 34,93 60 68 77 86 96 107 118 130 143 157 172 187 2041 1/2 38,10 43 48 54 61 68 75 83 92 101 111 121 132 144 156 1691 5/8 41,28 31 35 39 44 49 55 61 67 73 81 88 96 105 114 123 1331 3/4 44,45 23 26 29 33 37 41 45 50 55 60 65 71 78 84 91 991 7/8 47,63 17 20 22 25 28 31 34 38 41 45 50 54 59 64 69 752 50,80 14 15 17 19 21 24 26 29 32 35 38 42 46 49 54 582 1/4 57,15 8 10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 26 28 31 33 36

RELACIN L3/D4Relacin que indica la rigidez del eje de una bomba suspendida u "overhung".

ACEPTABLEPTIMO

MAYOR DE 150ENTRE 76 Y 150ENTRE 51 Y 75ENTRE 8 Y 50

MUY MALOCUESTIONABLE





Prdida de carga en caerasPrdida de carga en accesoriosRecomendaciones para instalaciones

La circulacin de un lquido a travs de una caeras y accesorios produce prdidas por friccin, quees fundamental tenerlas en cuenta en los clculos relacionados con bombas porque afectan a susparmetros ms importantes:

ANPA Altura de impulsin Altura de succin

Existen diversos mtodos para efectuar estos clculos, utilizaremos el ms sencillo que consiste el

Prdida de carga en caeras

Existen diversos mtodos para efectuar estos clculos, utilizaremos el ms sencillo que consiste elentrar en un baco con los siguientes datos: Caudal Dimetro nominal de caera

Para obtener dos valores: La prdida de carga en metros cada 100 metros de caera, o pies cada 100 pies de caera. La velocidad del flujo, o directamente el valor V /2g. Con el que se calculan las prdidas en losaccesorios, mediante la siguiente expresin:

h = K x V / 2g

El valor K se obtiene de los siguientes grficos

2

2

Descarga V2/2g hf Descarga V2/2g hf Descarga V2/2g hf Descarga V2/2g hf

GPM Pies Pies cada 100 pies de caera GPM PiesPies cada

100 pies de caera

GPM PiesPies cada

100 pies de caera

GPM PiesPies cada

100 pies de caera

1 0.00214 0.114 2 0.000568 0.0151 10 0.00293 0.0372 10 0.000987 0.01012 0.00857 0.379 4 0.00227 0.0497 20 0.0117 0.126 20 0.00395 0.03443 0.01927 0.772 6 0.00511 0.1004 30 0.0263 0.262 30 0.00888 0.07024 0.0343 1.295 8 0.00909 0.166 40 0.0468 0.443 40 0.0158 0.1185 0.0535 1.93 10 0.0142 0.248 50 0.0732 0.662 50 0.0247 0.1766 0.0771 2.68 14 0.0278 0.453 60 0.105 0.924 60 0.0355 0.2458 0.137 4.54 18 0.046 0.717 70 0.143 1.22 70 0.0484 0.32510 0.214 6.86 22 0.0688 1.03 80 0.187 1.57 80 0.0632 0.41514 0.42 12.8 26 0.096 1.39 90 0.237 1.96 90 0.08 0.51518 0.694 20.6 30 0.128 1.82 100 0.2927 2.39 100 0.0987 0.62422 1.036 30.2 40 0.227 3.1 120 0.421 3.37 140 0.193 1.16526 1.45 41.6 50 0.355 4.67 140 0.574 4.51 180 0.32 1.8630 1.93 54.6 60 0.511 6.59 160 0.749 5.81 220 0.478 2.7234 2.48 69.4 70 0.696 8.86 180 0.948 7.28 260 0.667 3.7438 3.09 86 80 0.909 11.4 200 1.17 8.9 300 0.888 4.8942 3.78 104.5 90 1.15 14.2 240 1.69 12.6 400 1.58 8.4746 4.53 124 100 1.42 17.4 280 2.29 16.9 500 2.47 13

1" 2" 3" 4"


46 4.53 124 100 1.42 17.4 280 2.29 16.9 500 2.47 1350 5.35 146 140 2.78 33.2 320 3 22 600 3.55 18.660 7.71 209 180 4.6 54.1 380 4.23 30.7 700 4.84 25

220 6.88 80 440 5.67 40.9 800 6.32 32.4500 7.32 52.5

Descarga V2/2g hf Descarga V2/2g hf Descarga V2/2g hf Descarga V2/2g hf

GPM Pies Pies cada 100 pies de caera GPM PiesPies cada

100 pies de caera

GPM PiesPies cada

100 pies de caera

GPM PiesPies cada

100 pies de caera

20 0.000767 0.00487 20 0.000256 0.00132 20 0.000103 0.000451 100 0.00128 0.0032540 0.00307 0.0164 40 0.00102 0.00442 40 0.000412 0.00149 120 0.00184 0.0044860 0.0069 0.0337 60 0.0023 0.00904 60 0.000926 0.00304 160 0.00327 0.0074780 0.0123 0.0564 80 0.00409 0.0151 80 0.00165 0.00505 200 0.00511 0.0111

100 0.0192 0.0843 100 0.00639 0.0224 100 0.00257 0.00747 240 0.00735 0.0155140 0.0376 0.155 200 0.0256 0.078 140 0.00504 0.0136 300 0.0115 0.0233180 0.0621 0.246 300 0.0575 0.163 200 0.0103 0.026 400 0.0204 0.0391220 0.0927 0.357 400 0.102 0.279 300 0.0232 0.0542 500 0.0319 0.0587260 0.13 0.487 500 0.16 0.424 400 0.0412 0.0917 600 0.046 0.082300 0.172 0.637 600 0.23 0.597 500 0.0643 0.138 700 0.0626 0.109400 0.307 1.09 700 0.313 0.797 600 0.0926 0.192 800 0.0817 0.14500 0.479 1.66 800 0.409 1.02 700 0.126 0.256 900 0.103 0.173600 0.69 2.34 900 0.518 1.27 800 0.165 0.328 1000 0.128 0.21700 0.939 3.13 1000 0.639 1.56 900 0.208 0.41 1500 0.287 0.45800 1.23 4.03 1200 0.92 2.2 1000 0.257 0.5 2000 0.511 0.776900 1.55 5.05 1400 1.25 2.95 1500 0.579 1.07 3000 1.15 1.681000 1.92 6.17 1800 2.07 4.79 2000 1.03 1.86 4000 2.04 2.921200 2.76 8.76 2200 3.09 7.02 3000 2.32 4.06 5000 3.19 4.471400 3.76 11.8 2600 4.32 9.7 4000 4.12 7.07 6000 4.6 6.391800 6.21 19.4 3000 5.75 12.8 5000 6.43 10.9 7000 6.26 8.63

8" 10" 12"6"

As como las bombas tienen sus leyes de afinidad, tambin las tienen las caeras y esimportante tenerlas en cuenta:

1 - Si en una caera existente aumentamos el caudal, la prdida de carga aumentar con elcuadrado del cociente de caudales.

hf = hf x ( Q / Q )2 - Si manteniendo el caudal constante se cambia el dimetro de la caera, la prdida de

2 1 2 1

2


2 - Si manteniendo el caudal constante se cambia el dimetro de la caera, la prdida decarga es inversamente proporcional a la quinta potencia del cociente de dimetros.

hf = hf x ( D / D )3 - Si se pretende aumentar el caudal y el dimetro de la caera para mantener el mismovalor de prdida de carga, el caudal aumenta con el cociente de dimetros elevado a la 2,5.

Q = Q x ( D / D ) D = D x ( Q / Q )donde:

hf1: prdida por friccin original hf2: prdida por friccin nuevaQ1: caudal original Q2 : caudal nuevoD1: dimetro original D2: dimetro nuevo

2 1 1 2

5

2 1 2 1

2.5

2 1 2 1

0.4

Siga las siguientes recomendaciones concernientes a las caeras:

Si hay esfuerzos debidos al crecimiento trmico de la caera de succin, un diseosoportado en la lnea central ser la mejor opcin. Si la temperatura de bombeo supera los100C es particularmente recomendable.

Respete una distancia de 10 dimetros desde la succin hasta el primer accesorio.

Codos, Tes y otros accesorios deben instalarse en un ngulo recto respecto del eje de la

Recomendaciones para instalaciones


Codos, Tes y otros accesorios deben instalarse en un ngulo recto respecto del eje de labomba, pero no sobre el plano horizontal. Esto es muy importante en bombas de doblesuccin, porque podra causar esfuerzos desbalanceados en el sentido axial de la bomba.

Los soportes de las caeras se deben instalar a distancias desiguales.

Use muchos soportes para las caeras.

Use muchas juntas de expansin y omegas.

Una vez instalada la caera, desvinclela de la bomba para verificar que no haya esfuerzossobre ella.

Siga las indicaciones "Hydraulic Institute Manual" para la instalar varias bombas en unamisma pileta.

En un diseo de pileta con varias bombas, es preferible que cada campana de succintenga su propio compartimiento para evitar interferencias entre bombas. Si esto no esposible o prctico, se pueden instalar varias bombas en una misma pileta respetando losiguiente:

Las bombas se deben ubicar en una lnea perpendicular a la direccin del flujo.

El espacio mnimo entre bombas debe ser igual a dos o tres dimetros de campana.

Todas las bombas deben funcionar.


Todas las bombas deben funcionar.

El flujo aguas arriba de las campanas de succin debe tener un tramo recto de porlo menos 10 dimetros para alimentar a todas las campanas uniformemente y sinturbulencias.

Cada bomba debe tener una capacidad menor a 15,000 gpm.

La distancia de las campanas a las paredes debe ser por lo menos de 1,5 eldimetro de la campana.

La luz hasta el fondo debe ser aproximadamente 0,50 del dimetro de la campana.

Debe haber un tramo recto de caera con una longitud iguala 10 dimetros entre la succin y el primer codo.


Cuando el flujo pasa por un codo tiende a seguir el radiomayor, despegndose del radio menor. Esto generaturbulencias y una parte del impulsor recibir menos lquidoque otras.

Este es un ejemplo de lo que no se debe hacer.

Ejemplo de instalacin correcta parados bombas alimentadas desde elmismo tanque.


Al observar las lnea del flujo se haceevidente que esta configuracin esmala.

Una Y es lo adecuado paraalimentar dos bombas desde elmismo cao.

Las reducciones deben serexcntricas para evitar la formacinde bolsillos de aire.


Otro problema es tener una descargaen cada libre cerca de la caera desuccin., porque habr ingreso deburbujas. La solucin es alejar loscaos.

Las campanas de succin debe tenersuficiente lquido para alimentarsecorrectamente. Por eso se debe respetar unamnima distancia entre campanas.


Tambin es necesario respetar unasumergencia mnima, que es una funcin delcaudal.

EJEMPLO DE UNA BUENA INSTALACIN

Una instalacin se disea para una aplicacin especfica, porlo tanto puede haber infinitas configuraciones correctas,analicemos la de este ejemplo.

Vlvula de retencin en la succin con filtro: Mantiene lacaera de succin llena de lquido Tramo horizontal con pendiente: Evita que se formen

Tramo mayor que 10 D


Tramo horizontal con pendiente: Evita que se formenbolsillos de aire. Al tener 10D de largo, el flujo llega sinturbulencia Reductor de dimetro excntrico: Evita bolsillos de aire. Tapn de purga y cebado: Es necesario para efectuar estasoperaciones Manmetro con vlvula: Permite saber en que punto trabajala bomba. Debe haber otro en la succin Vlvula de retencin a la salida: Protege a la bomba degolpes de ariete y flujos inversos. Vlvula de bloqueo y regulacin: Ubica a la bomba en elpunto deseado de la curva. Permite intervenirla.

BOMBAS FUNCIONANDO EN SERIE

Verifique que la presin en la segunda bomba no supere lo recomendado por el fabricante.

Verifique que el sello mecnico de la segunda bomba resista la presin.

Cuando se trata de dos bombas multi-etapa en serie esto se vuelve crtico. Considere laposibilidad de instalar una sola bomba de barril.


La secuencia de arranque es importante, es conveniente que la bomba sobrealimentadoraarranque primero y la otra inmediatamente despus.

Para toda bomba que tenga impulsor de doble succin (las tipo DVMX suelen tener unprimer impulsor de doble succin para mejorar el ANPA-r) es importante que la ltima curvaantes de entrar en la succin no venga de un cao paralelo al eje. Esto alimentara un mododesparejo los ojos del impulsor, generando cargas axiales.

La posibilidad de errores de operacin es importante. Considere automatizar.

BOMBAS FUNCIONANDO EN PARALELO

Todas las bombas deben tener vlvulas de bloqueo y retencin, tanto en la succin comoen la descarga.

Si la succin est conectada a un colector, respetar un tramo recto de 10 D para que elflujo llegue sin turbulencias.

El colector de descarga debe estar calculado para la condicin de mximo caudal.


El colector de descarga debe estar calculado para la condicin de mximo caudal.

Las curvas de las bombas deben ser aptas para trabajar en paralelo:- No deben tener gancho- La pendiente debe ser similar y preferiblemente pronunciada.- Lo ideal es que se trate de bombas gemelas.

La posibilidad de errores de operacin es ms importante que en el caso de operacin enserie. Si no es posible automatizar, se deben escribir procedimientos de operacin paracada condicin posible, y entrenar al personal.

El mantenimiento de las vlvulas de retencin es crtico. Una bomba girando en sentidocontrario puede destruirse fcilmente.

ALGUNAS ANCDOTAS SOBRE INSTALACIONES

Una bomba multietapa en una instalacin en paralelo con otra igual. La bomba en cuestinestaba parada y su compaera funcionando. La vlvula de retencin de la bomba paradatena slidos que impedan la obturacin. La bomba comenz a girar al revs y se embal.No se sabe a qu velocidad lleg, pero tuvo que haber sido mucha. El operador, al advertirla anomala y sin saber qu hacer, cerr la vlvula de impulsin. Como el flujo en este casoera inverso, la vlvula de impulsin actuaba como vlvula de succin, consecuentemente,


LA DEJ SIN LQUIDO. La bomba se fren, pero la destruccin fue tan importante que:

- Los impulsores quedaron reducidos a una masa informe de Dplex.- El eje estaba partido en tres partes.- Solamente para abrir la bomba estuvieron 15 das forzando con todo tipo de herramientasy dispositivos.- No se encontraron anillos de desgaste, piezas de etapa y otras piezas pequeas.- La reparacin cost un 80% del valor de una bomba nueva.

ALGUNAS ANCDOTAS SOBRE INSTALACIONES

Otra de bombas multietapas girando al revs: En este caso haba personal de la empresafabricante haciendo la supervisin de puesta en marcha. Mientras cerraban la vlvula desuccin, tan rpido como podan; la bomba se aceler tanto que el rotor del motor elctrico nosoport la fuerza centrfuga y sucedi lo siguiente:.

- Se desprendi la jaula de ardilla del rotor, lo que a su vez hizo estallar al motor. Partes decarcasa volaron en distintas direcciones.


carcasa volaron en distintas direcciones.- El eje del motor, que todava tena el ventilador colocado; sali impulsado por el ventiladorfuncionando como hlice. Vol en lnea recta unos metros para impactar contra una caera dehidrocarburo. De milagro no se rompi. Todava hoy se puede observar al caera abollada.- La bomba no sufri daos.

Dos multietapas funcionando en serie. La bomba sobrealimentada tuvo problemas de sellomecnico durante aos por la excesiva presin. En otro yacimiento se opt por una bomba debarril, sin problemas.- Este tema fue motivo de fricciones entre contratista, fabricante y cliente.- La bomba opera correctamente.- Los sellos mecnicos fueron objeto de varias modificaciones hasta lograr que sean masconfiables.





Importancia de la alineacin.Distintos mtodos.Lubricacin.Rodamientos.Metalurgias.

QU SIGNIFICA ALINEAR UNA BOMBA?En el mundo de las bombas, alineacin significa que la lnea de centro de la bomba coincide con la del motor. Si bien esta alineacin siempre fue importante con bombas con empaquetadura, es crtica cuando se trata de equipos con sellos mecnicos; y an ms si estos sellos tienen su parte elstica rotante solidaria al eje.

Una desalineacin muy pequea en el extremo de potencia del eje significa una gran desalineacin en el extremo lquido del mismo, desafortunadamente; donde se halla instalado el sello mecnico.

La desalineacin causa diversos problemas:

Puede causar que la cara rotante de un sello se mueva hacia delante y hacia atrs dos veces porcada

Importancia de la alineacin

Puede causar que la cara rotante de un sello se mueva hacia delante y hacia atrs dos veces porcada vuelta del eje. Cuanto ms se muevan las caras lapeadas, mayor oportunidad tendrn de abrirse.

La empaquetadura puede tolerar cierta desalineacin del eje, los sellos mecnicos no.

Puede causar corrosin tipo fretting en el eje o camisa, particularmente si las juntas son de PTFE.

Los rodamientos pueden sobrecargarse.

Podran hacer contacto partes rotativas y estacionarias del sello mecnico.

Los anillos de desgaste podran hacer contacto.

El eje podra rozar con el buje garganta.

El eje o camisa podran tocar la cara estacionaria del sello mecnico.

El impulsor podra tocar la voluta o la cubierta trasera.

Hay varios mtodos aceptables para alinear un equipo:

El de la indicacin recproca es aceptable, pero toma bastante tiempo. Es bueno para pequeos dimetros, no se afecta por deslizamientos axiales, se puede usar con el acople flexible instalado, se pueden girar los ejes.

El mtodo lser es el mejor y ms moderno. Estos equipos directamente indican las correcciones a efectuar en suplemento y desplazamiento.

El mtodo de las caras y planos de los acoples es muy sencillo, sobre todo cuando hay grandes distancias


El mtodo de las caras y planos de los acoples es muy sencillo, sobre todo cuando hay grandes distancias entre los ejes o alguno de los ejes no puede ser girado; pero no es muy bueno si existe la posibilidad de movimientos axiales.

Siempre que sea posible, adopte una brida tipo C (pulgadas) D (milmetros), este es el mejor mtodo para asegurar la alineacin entre bomba y motor.

La brida ayuda a que la transferencia de calor se haga en forma ms pareja y no solamente a travs del eje.

Elimina toda necesidad de alineacin.

La mayora de los fabricantes ofrece estas bridas, que son solidarias al soporte de cojinetes.Si tiene la oportunidad de elegir el material, prefiera materiales dctiles antes que la fundicin de hierro.

Hasta los 30 HP, en general el motor colgar de la bomba; y a partir de esta potencia ser la bomba la que quedar suspendida del motor.

Antes de pensar en el mtodo a utilizar para efectuar la alineacin, es importante considerar lo siguiente:

Verificar que el eje est derecho y balanceado. Anillos de desgaste en buenas condiciones, con luz dentro de tolerancia. Que la luz del impulsor referida a la voluta o cubierta trasera sean las correctas. Eliminar esfuerzos producidos por caeras. Rodamientos de buena marca, correctamente instalados, con la interferencia adecuada. Un sello mecnico en buenas condiciones, con el tiro correcto.


La alineacin entre una bomba y un motor consiste de cuatro pasos:

Bomba y motor deben estar nivelados, caso contrario el nivel de aceite podra ser incorrecto para alguno de los rodamientos, generando problemas. Tome una serie de mediciones axiales y radiales para determinar cmo esta situada la bomba respecto del motor. Calcule cuanto deber mover el motor para alinear bomba y motor. Recuerde que la bomba estar sujeta a las caeras, por lo tanto toda la alineacin se deber hacer moviendo el motor. Si la bomba trabaja a alta temperatura, deber tener en cuenta la dilatacin trmica en los clculos anteriores, que en muchos casos pueden ser suministrados por el fabricante. La otra alternativa es volver a alinear con el equipo a temperatura de trabajo. Es muy recomendable el uso de tornillos de empuje solidarios a la base, para efectuar con precisin las correcciones necesarias en la posicin del motor. Otra recomendacin es utilizar un juego de suplementos.

MTODOS DE ALINEACINMtodo Lser: Toda la informacin requerida pararealizar un trabajo de alineacin (desalineacinangular y paralela,correcciones en los apoyos,


correcciones en los apoyos, cotas) est presentada en una misma pantalla.

Mtodo indicacin recproca:Es necesario calcular las correcciones por semejanza de tringulos. Es fcil confundirse con los signos.

Como consideracin final, hay personas que no le asigna a la alineacin la importancia que tiene; y esgrimen los siguientes argumentos:

Hace aos que trabajamos sin alinear no balancear, sin mayores problemas.

No tenemos tiempo para alinear, Produccin nos pide las bombas funcionando de vuelta con urgencia.

Tenemos muy buenos acoples, que pueden trabajar con una desalineacin razonable.

Estas mismas personas suelen hacer alinear las ruedas de sus automviles cuando notas un desgaste


Estas mismas personas suelen hacer alinear las ruedas de sus automviles cuando notas un desgaste desparejo en los neumticos, o cuando tira hacia un lado. Ellos consideran aceptable el costo del trabajo y el tiempo insumido, tanto para alinear como para balancear.

La lgica pregunta es porqu lo hacen con sus autos y no con equipos que suelen ser varias veces ms caros. El algunos casos solamente el sello mecnico cuesta lo que un auto usado, y la alineacin influye dramticamente en la vida til del mismo.

La vida til de los rodamientos es un parmetro establecido por el fabricante del equipo que usa los rodamientos, y considera que el 90% de los rodamientos estar funcionando luego de haber cumplido la denominada vida L10, sin experimentar fatiga de material. Este parmetro generalmente se expresa en aos y est relacionado con:

El material del rodamiento. La carga sobre el rodamiento. La cantidad de ciclos de carga a los que est sometido el rodamiento.

Hay fabricantes que aseguran que los rodamientos radiales de algunos modelos, funcionando en el BEP tienen una vida L10 de 300 aos....

Lubricacin

una vida L10 de 300 aos....

Evidentemente solemos estar muy lejos de estos valores, la pregunta es porqu... Hay dos principales razones:

Contaminacin de lubricante con agua o vapor. Calor excesivo.

Si la temperatura del lubricante se vuelve muy elevada, hay muchas bombas que tienen la posibilidad de enfriar el aceite dentro del soporte de cojinetes. Si no tiene esta posibilidad, puede hacer un circuito de refrigeracin de aceite externo, pero nunca intente enfriar los rodamientos refrigerando el soporte de cojinetes, porque ste se contraer aumentando la carga sobre el rodamiento; obteniendo el resultado contrario al deseado.

Contaminacin de lubricante con humedad o agua. Calor excesivo.

Es sabido que solamente un 0.002% de agua en el lubricante reducir un 48% la vida til de los rodamientos. Si hablamos de una contaminacin del 6% , la vida til de reducir un 83%. Para darnos una idea ms clara, un 0.002% de agua significa menos de una gota de agua por litro de aceite.

Veamos cules son las fuentes de ingreso del agua en el soporte de cojinetes:

Prdida de la empaquetadura a sello mecnico.

Lubricacin

Prdida de la empaquetadura a sello mecnico. Hidrolavadoras usadas para limpiar el equipo, por las prdidas de sello o empaquetadura. Aspiracin de humedad en el aire que entra al soporte de cojinetes, especialmente cuando la bomba se para y se enfra.

Una de las principales causas de calor excesivo en los rodamientos es el nivel de lubricante. Es muy comn que se sobrepase el nivel indicado por el fabricante por las dudas. Un nivel demasiado alto generar calor en exceso, lo que har disminuir la viscosidad del lubricante, corriendo el riesgo de formar lacas y depsitos carbonosos

Fabricantes de rodamientos dicen que un lubricante sin contaminaciones tiene una vida til de 30 aos a 30C, pero que por cada 10C que se incremente la temperatura, la vida til se reduce a la mitad. Esto significa que a 100C el lubricante durar 90 das.

FACTORES PERNICIOSOS

Efecto de la temperatura

250

300

350

400

V

i

d

a

t

i

l

d

e

l

a

c

e

i

t

e

(

m

e

s

e

s

)

Lubricacin

0

50

100

150

200

250

30 40 50 60 70 80 90 100Temperatura C

V

i

d

a

t

i

l

d

e

l

a

c

e

i

t

e

(

m

e

s

e

s

)

DISTINTOS LUBRICANTESVeamos diversas opciones de lubricante:

GRASA

La grasa es difcil de cambiar, el nico mtodo prctico es bombear grasa por el alemite, haciendo que la nueva grasa desplace a la vieja. Esto garantiza que el rodamiento quedar lubricado en exceso. El nico mtodo apropiado es engrasar a mano el rodamiento, no la cavidad donde est instalado. Cuando el rodamiento se caliente por el funcionamiento, parte de la grasa fluir fuera del mismo, reduciendo la cantidad aplicada.

Lubricacin

aplicada.

BAO DE ACEITE:

Asegrese de tener un indicador de nivel en la bomba. Verifique que la bomba est nivelada. El nivel de aceite debe llegar a la mitad del elemento rodante de abajo, con la bomba detenida. Los arreglos verticales con lubricacin por aceite suelen ser poco confiables. Lo mismo ocurre cuando hay aplicaciones horizontales con rodamientos de diferente dimetro. No hay modo de establecer un nivel correcto.

LUBRICACIN POR NIEBLA:

La lubricacin por niebla provee presin positiva dentro del soporte de cojinetes, impidiendo el ingreso de slidos y humedad. Pero esa misma presin hace que haya fugas de hidrocarburos a la atmsfera.

PROPIEDADES

Los lubricantes se hacen a partir de diversos aceites y aditivos. Los tres aceites ms populares son.

Aceite mineral, puro y refinado. Aceite sinttico, para servicios de alta temperatura. Los aceites animales y vegetales no son normalmente usados por el riesgo de formacin de cidos, luego de un corto tiempo de trabajo.

Lubricacin

Los aceites sintticos ms comunes son:

Dister, utilizables hasta los 120C. Siliconas, utilizables hasta los 200C. Aceites fluorinados, con una buena estabilidad antioxidante, pero con un precio que lo hace prohibitivo. Los poliglicoles son buenos para temperaturas de 90C, tienen una buena estabilidad antioxidante y por el hecho de tener peso especfico mayor que 1, el agua flota sobre el nivel de aceite. Los hidrocarburos sintticos tienen la ventaja de una relativa independencia de la viscosidad respecto de la temperatura. Se pueden usar hasta los 200C

ADITIVOS

Los lubricantes se suministran con varios aditivos para mejorar su performance:

Los antioxidantes mejoran la estabilidad del lubricante entre 10 y 150 veces, evitando la corrosin y el incremento de viscosidad. Agentes anticorrosivos. Agentes antiespumgenos, que hacen reventar las burbujas cuando stas tocan la superficie del lubricante. La espuma reduce la capacidad de carga del lubricante. Agentes que aumentan la tensin superficial del lubricante, reduciendo el desgaste por contacto metal-

Lubricacin

Agentes que aumentan la tensin superficial del lubricante, reduciendo el desgaste por contacto metal-metal. Aditivos polarizantes, para que las molculas se orienten perpendicularmente a las superficies metlicas. Reducen la friccin an a temperaturas cercanas a los 100C. Los compuestos orgnicos de zinc tienen un efecto anti-desgaste, y previenen el contacto entre bolillas y pistas. Los suplementos EP forman una combinacin qumica con el metal de los rodamientos, reduciendo la friccin. Los aditivos slidos como el disulfuro de molibdeno, mejoran las cualidades lubricantes. Estas partculas tienen unos 2 micrones y se adhieren a la superficie metlica.

Algunos vendedores de sellos con fuelles metlicos recomiendan eliminar la refrigeracin la cubierta trasera, porque el sello no la necesita; pero tal vez la bomba s lo haga, porque la refrigeracin de la cubierta trasera ayuda a reducir la temperatura en el soporte de cojinetes.

VIDA TILQu entendemos por una buena vida til de rodamientos? Muchos de nosotros cambiamos los rodamientos cada vez que desarmamos una bomba para cambiar o reparar el sello mecnico o camisa de eje. Si la bomba funciona correctamente, los rodamientos no son elementos de sacrificio.

La vida til de un rodamiento est determinada por la cantidad de horas que le tomar al metal fatigarse, y esto es una funcin de la carga aplicada , del nmero de rotaciones y del caudal de lubricante recibido.

Cuando una bomba funciona en el punto de mxima eficiencia (BEP), las nicas cargas aplicadas sobre los

Rodamientos

Cuando una bomba funciona en el punto de mxima eficiencia (BEP), las nicas cargas aplicadas sobre los rodamientos son:

El peso del elemento rotativo (Eje, impulsor, sello mecnico)

La tensin causada por la interferencia de montaje de los rodamientos en el eje.

La precarga establecida por el fabricante (no es lo ms habitual).

FACTORES NEGATIVOS

Los factores tpicamente generadores de sobrecargas en los rodamientos son:

Interferencia entre el eje y el rodamiento excesiva (eje fuera de tolerancia). Desalineacin entre bomba y motor. Ejes doblados. Elemento rotativo desbalanceado. Operar la bomba fuera de su punto de mxima eficiencia (BEP). Expansin trmica del eje, axial y radial.

Rodamientos

Expansin trmica del eje, axial y radial. Cavitacin. Golpe de ariete. Empuje axial. Soporte de cojinetes gastado. Vibraciones de casi cualquier tipo. Mucha distancia entre el impulsor y el rodamiento. Rodamiento de mala calidad.

Esta sobrecarga generar a su vez calor, que es tambin una causa de falla prematura de rodamientos porque har que el lubricante:

Reduzca su viscosidad, reduciendo la capacidad de carga dela pelcula de lubricante. Se formen residuos en forma de barniz , que pueden coquificarse produciendo partculas slidas.

FACTORES NEGATIVOS

Otras causas de generacin de calor son:

Nivel de lubricante muy alto o muy bajo. Bomba mal nivelada. Rodamiento demasiado engrasado. El eje est conduciendo calor desde la zona de bombeo hasta el soporte de cojinetes. Fallas en el fluido intermediario, cuando se tiene sellos dobles. Falla en la camisa de enfriado de la cubierta trasera. Falla en el quench.

Rodamientos

Falla en el quench. Retenes de grasa muy cerca de los rodamientos.

La vida til de los rodamientos est directamente relacionada con la temperatura del lubricante. Si el aceite no est contaminado, tiene una vida til de 30 aos a 30 C, y se reduce a la mitad cada vez que la temperatura se incrementa en 10C. Esto significa que el control de la temperatura del lubricante es esencial para la vida til de los rodamientos, y de cualquier tipo de cojinete lubricado.

Otra importante causa de falla prematura de los rodamientos es la contaminacin con slidos y humedad. Solamente un 0.002% de agua en el lubricante acortar la vida til de los rodamientos en un 48%: Un 6% de agua acortar la vida de los rodamientos en un 83%.

FACTORES NEGATIVOS

Efecto de la humedad en el aceite

100

120

P

o

r

c

e

n

t

a

j

e

d

e

v

i

d

a

t

i

l

r

e

m

a

n

e

n

t

e

(

%

)

Rodamientos

0

20

40

60

80

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

Porcentaje de agua en el aceite (%)

P

o

r

c

e

n

t

a

j

e

d

e

v

i

d

a

t

i

l

r

e

m

a

n

e

n

t

e

(

%

)

FACTORES NEGATIVOS

La humedad puede provenir de varios lugares:

Prdidas de la empaquetadura entrando al rea de los rodamientos. El uso de hidrolavadoras para limpiar las prdidas anteriores. Un quench de sello mecnico con vapor, condensado o agua de enfriamiento.

La humedad causa diferentes problemas:

Rodamientos

Pitting y corrosin en las pistas y elementos rodantes, que incrementarn la fatiga. El hidrgeno libre, presente en el agua, causa corrosin intergranular acelerando la fatiga. Una emulsin de agua y aceite no es un buen lubricante.

Los slidos pueden ingresar al lubricante de diversas formas:

Desgaste de las jaulas de los rodamientos. Comnmente son de bronce o de materiales no metlicos. Partculas abrasivas desprendidas del soporte de cojinete. Slidos que ingresaron durante el armado, por falta de cuidado y limpieza. Slidos suspendidos en el aire que pasan a travs de los laberintos. Partculas de los retenes que se desgastaron y entraron en la zona de los cojinetes.

CMO PROTEGERLOS?Hay fabricantes que intentaron diversas formas de mantener la humedad fuera del soporte de cojinetes, algunas no muy exitosas:

Un deflector para desviar prdidas del sello o de la empaquetadura, evitando que se dirijan a los rodamientos. Mantener calientes los rodamientos para evitar que la humedad condense. Esto reduce la vida del lubricante. Usar rodamientos blindados cuyos escudos difcilmente sirvan para detener humedad o lquidos. Un retn de grasa tiene una vida til de 2000 hs (84 das a 24 hs /da) y luego comenzar a cortar el eje.

Rodamientos

Un retn de grasa tiene una vida til de 2000 hs (84 das a 24 hs /da) y luego comenzar a cortar el eje. Un retn doble har lo mismo en dos partes ... Los sellos labernticos son lo mejor de todas estas soluciones, pero an dejan pasar la humedad. Una emulsin de agua y aceite no es un buen lubricante.

Cundo es razonable considerar el uso de cojinetes hidrodinmicos en lugar de rodamientos?

Si en adimensional DN (dimetro de rodamientos multiplicado por las RPM) excede de 300,000 Si los rodamientos standard no alcanzan la vida L10 , o 25.000 horas en operacin continua; o 16,000 horas a mxima carga radial y axial. Si el producto de la potencia de la bomba en HP por la velocidad en RPM supera 2.7 millones.

Por sobre todas las cosas, asegrese de estar usando rodamientos de buena calidad. No solamente la marca importa, tambin la procedencia. Gracias a la globalizacin, hay en el mercado rodamientos de marcas reconocidas que uno asocia con un lugar de origen, que pueden provenir de otro muy distinto.

Rodamiento sin proteccin, expuesto alingreso de agua, humedad y partculasslidas.

Retn de aceite, duran unas 2000 3000 horas,producen canaletas en el eje y ofrecen unaproteccin pobre al ingreso de agua, humedad y

Rodamientos

CMO PROTEGERLOS?

slidas. proteccin pobre al ingreso de agua, humedad ypartculas slidas.

Sello laberinto o deflector, larga vida til,buena proteccin contra el ingreso deagua y slidos, no tan buena contra lahumedad.

Protector de rodamiento. Hay en diversos tamaosque se ajustan en general a los alojamientos de lastapas de cojinetes.

John Crane ArgentinaRodamientos

CMO PROTEGERLOS?

RODAMIENTO CON

PROTECCIN

RODAMIENTO CON

RETN

APLICACIONES

Rodamientos

Recomendaciones de montaje

Eje Alojamiento

MAL BIEN

Observe los siguientes cuidados mnimos durante el montaje de losrodamientos:

Verificar que la interferencia sea la indicada por el fabricante. Calentar los rodamientos hasta 100 C Montar en el eje hasta la posicin correspondiente No presionar una vez que se lleg a un tope o resalte Utilizar una prensa manual, evitar los golpes Utilizar trozos de caos para presionar sobre la pista correcta

Rodamientos

BIEN MAL

Presionar aqu daa

los rodamientos

Ajuste con interferencia

Utilizar trozos de caos para presionar sobre la pista correcta Si se traba, retire el rodamiento y controle las medidas Presione siempre sobre la pista que tiene interferencia La limpieza es fundamental

- No abra el envoltorio del rodamiento hasta que est listo paramontarlo- Trabaje en ambientes no polvorientos

Tambin es recomendable hacer las verificaciones que se indican enel Mdulo 8:

Rectitud del eje Uniformidad del dimetro del eje Concentricidad del soporte de cojinetes Estado de los alojamientos de los rodamientos Estado las partes no mecanizadas del soporte de cojinetes

RESISTENCIA QUMICA VERSUS RESISTENCIA MECNICA

Salvo excepciones como el Dplex, suele ocurrir que si un material tiene buenas cualidadesmecnicas no sea muy resistente a la corrosin. La situacin recproca tambin es cierta.

Una forma prctica de seleccionar materiales es utilizar una tabla de las que normalmentesuministran los fabricantes de equipos. Estas tablas se confeccionan teniendo en cuenta lascurvas de isocorrosin de cada material ante cada electrolito, a distintas concentraciones.

Metalurgias

La que veremos ahora es para obtener una corrosin anual de 0.5 mm, en condicionesnormales.

Veamos la resistencia mecnica de los metales ms comunes en la industria del petrleo ysu composicin qumica.

COMPOSICIN Y PROPIEDADESMn. Mx. Mn. Mx. Mn. Mx. Mn. Mx. Mn. Mx. Mn. Mx. Mn. Mx.

HIERRO GRIS 1.90 2.30 0.60 0.90 3.10 3.40HIERRO DCTIL 2.75 3.00

ACERO 0.50 0.50 0.20 0.30 0.60 1.00 0.30

INOX. 316 18.00 21.00 9.00 12.00 2.00 3.00 2.00 1.50 0.08

Ni (%) Mo (%) Cu (%) Si (%) Mn (%) C (%) Fe(%)Cr (%)

Base

Base

Base

Base

Metalurgias

11/13 CROMO 11.00 13.00 4.00

DPLEX 24.50 26.50 4.75 6.00 1.75 2.25 2.75 3.25 1.00 1.00 0.04

Base

Base

MATERIAL FUNDIDO ASTM DIN LAMINADO

Tensin de Rotura

Tensin de Fluencia Elongacin Dureza Brinell

psi psi % HB

HIERRO GRIS A48 CL30 1691 - 30000 - - 200HIERRO DCTIL A395 1693 - 60000 40000 18 160

ACERO A216 WCB 1681 SAE 1030 70000 36000 22 150

INOX. 316 A743 CF 8M 17006 SS 316 70000 30000 30 154

11/13 CROMO A743 CA6NM SS 410/420 290

DPLEX A995 CD4M Cu SEW 410 100000 70000 16 224

CORROSIN GALVNICACORROSIN GALVNICA

Cuando dos metales diferentes estn en contacto a travs de un electrolito, se puede produciruna corrosin acelerada del material andico.

La severidad de esta corrosin depende de tres factores:

-La magnitud de la diferencia de potencial electro-qumico de los materiales. Por

Metalurgias

ejemplo, una chaveta de SS 304 fallar en una bomba de SS 316, en presencia deun electrolito.-La conductividad elctrica del electrolito. Por ejemplo, una solucin de cidosulfrico tiene mayor conductividad que una de cido actico glacial.-La relacin de reas expuestas de ambos materiales. Por ejemplo, un impulsor debronce en una bomba de hierro fundido, podra fallar ante la presencia de unelectrolito.

El grfico que sigue tiene ordenados los materiales por potencial electro-qumico.Si la combinacin es entre dos materiales prximos, se puede considerar comoinerte.Si en cambio la combinacin es entre materiales muy alejados, seguramentehabr problemas.

CORROSIN GALVNICAANODO O ELECTRODO CORRODO

AceroHierro fundidoFundicin al cromo (activa)Inoxidable 18 8 (activo)Alloy 20 (activo)Inoxidable 18-8-3 (activo)

Metalurgias

Inoxidable 18-8-3 (activo)Hastelloy BBroncesBronce aluminioAleaciones Cobre NquelMonelFundicin al cromo (pasivada)Aleaciones al Nquel 55%Aleaciones al Nquel 30%Inoxidable 18 8 (pasivado)Alloy 20 (pasivado)Inoxidable 18-8-3 (pasivado)

CTODO O ELECTRODO PROTEGIDO

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Documents

BOMBAS CENTRÍFUGAS SELLOS MECÁNICOS CURSO DE CAPACITACION.pdf