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INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
´´SANTIAGO MARIÑO´´
EXTENSIÓN PORLAMAR, SEDE 4 DE MAYO
CATEDRA: MANTENIMIENTO
ING: FANNY RODRÍGUEZ
BACHILLER:
SANTIAGO MATA C.I:29.817.427
SECCIÓN: 4 ¨A¨ (SAIA)
ING CIVIL 42
PORLAMAR, 12 DE AGOSTO DE 2016
MARCO TEÓRICO
Bombas:
Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir energía a la corriente
del fluido impulsándolo, desde un estado de baja presión estática a otro de mayor
presión.
Están compuestas por un elemento rotatorio denominado impulsor, el cual se
encuentra dentro de una carcasa llamada voluta. Inicialmente la energía es transmitida
como energía mecánica a través de un eje, para posteriormente convertirse en energía
hidráulica.
El fluido entra axialmente a través del ojo del impulsor, pasando por los canales
de éste y suministrándosele energía cinética mediante los álabes que se encuentran
en el impulsor para posteriormente descargar el fluido en la voluta, el cual se expande
gradualmente, disminuyendo la energía cinética adquirida para convertirse en presión
estática.
Clasificación De Las Bombas:
Las bombas son máquinas en las cuales se produce una transformación de la
energía mecánica en energía hidráulica (velocidad y presión) comunicada al fluido que
circula por ellas. Atendiendo al principio de funcionamiento, pueden clasificarse en los
siguientes grupos:
BOMBA CENTRÍFUGA
Una bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletas
rotatorias encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta o coraza. Se
denominan así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la
acción centrífuga.
Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta misma acción. Así,
despojada de todos los refinamientos, una bomba centrífuga tiene dos partes
principales: (1) Un elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una flecha, y (2) un
elemento estacionario, compuesto por una cubierta, esto peras y chumaceras.
FUNCIONAMIENTO
El flujo entra a la bomba a través del centro o ojo del rodete y el fluido gana energía
a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia fuera en dirección radial.
Esta aceleración produce un apreciable aumento de energía de presión y cinética,
lo cual es debido a la forma de caracol de la voluta para generar un incremento gradual
en el área de flujo de tal manera que la energía cinética a la salida del rodete se
convierte en cabeza de presión a la salida.
PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA:
Carcasa: Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la función de
convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en
energía de presión. Esto se lleva a cabo mediante reducción de la velocidad
por un aumento gradual del área.
Impulsores: Es el corazón de la bomba centrífuga. Recibe el líquido y le imparte
una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba.
Anillos de desgaste: Cumplen la función de ser un elemento fácil y barato de
remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas holguras entre el
impulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro, evitando así la necesidad de
cambiar estos elementos y quitar solo los anillos.
Estoperas, empaques y sellos. la función de estos elementos es evitar el flujo
hacia fuera del líquido bombeado a través del orificio por donde pasa la flecha
de la bomba y el flujo de aire hacia el interior de la bomba.
Flecha: Es el eje de todos los elementos que giran en la bomba centrífuga,
transmitiendo además el movimiento que imparte la flecha del motor.
Cojinetes: Sirven de soporte a la flecha de todo el rotor en un alineamiento
correcto en relación con las partes estacionarias. Soportan las cargas radiales
y axiales existentes en la bomba.
Bases: Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella.
Bombas de desplazamiento positivo o volumétrico: En ellas se cede energía de
presión al fluido mediante volúmenes confinados. Se produce un llenado y
vaciado periódico de una serie de cámaras, produciéndose el trasiego de
cantidades discretas de fluido desde la aspiración hasta la impulsión. Pueden a
su vez subdividirse en alternativas y rotativas.
Turbobombas: La turbobomba es una máquina hidráulica que cede energía al
fluido mediante la variación del momento cinético producido en el impulsor o
rodete.
Atendiendo a la dirección del flujo a la salida del rodete, pueden clasificarse en:
Centrífugas: El flujo a la salida del rodete tiene dirección perpendicular al
eje (flujo radial). Axiales: Dirección del flujo a la salida es paralela al eje (flujo axial). Helicocentrífugas: El flujo es intermedio entre radial y axial (flujo mixto).
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS
Una bomba centrífuga se compone de dos elementos principales:
Un rodete o impulsor, constituido por álabes que producen un cambio en el
momento cinético del fluido, de modo que su velocidad y presión a la salida
son superiores a las de la entrada. Voluta, encargada de conducir al fluido desde la salida del rodete hasta la brida
de descarga. Está formada por un conducto cuya sección aumenta
gradualmente hasta alcanzar la salida de la bomba. En ella, parte de la energía
de velocidad se transforma en energía de presión, reduciéndose las pérdidas
por fricción. Es frecuente la existencia a la salida del rodete, de un difusor
constituido por álabes fijos y cuya misión es la de contribuir a esta
transformación de energía cinética en energía de presión. El sellado del eje constituye un elemento de gran importancia en el
funcionamiento de una bomba, pues evita de forma completa o parcial, la
evolución del fluido bombeado al exterior. Existen dos tipos fundamentales de
dispositivos para sellar el eje de una bomba: el sellado o cierre por
empaquetadura, consistente en un prensaestopas que ajustado
adecuadamente, limita el caudal de fluido que sale al exterior a una pequeña
cantidad, que resulta, por otra parte, necesaria pues de lo contrario no habría
refrigeración de la estopa, se quemaría y resultaría inservible. BOMBAS PARA IMPULSIÓN DE AGUAS RESIDUALES:
Bombas centrífugas con impulsor en voladizo Se caracterizan por tener los
cojinetes a un lado del impulsor de manera que éste queda en voladizo. La aspiración se produce en dirección axial, esto es, en la dirección del eje,
mientras que la brida de descarga se sitúa por encima de la voluta.
BOMBAS DE CÁMARA PARTIDA
En las bombas de cámara partida, el cuerpo de la bomba se encuentra dividido
por un plano horizontal a la altura del eje. Ello supone una indudable ventaja en el
mantenimiento y reparación, pues esta disposición constructiva permite acceder a los
elementos internos de la bomba (eje, impulsor, cojinetes)
BOMBAS DE FLUJO AXIAL
Las bombas de flujo axial se emplean para bombear grandes caudales a poca
altura.
BOMBAS DE TORNILLO
Como indicábamos al comienzo de este capítulo, las bombas de tornillo
pertenecen al grupo de las bombas de desplazamiento positivo.
Estas bombas presentan dos ventajas sobre las bombas centrífugas en el
bombeo de aguas residuales:
Utilizan sólidos de gran tamaño sin que por ello se atasquen.
Funcionan con velocidad constante para una gran variedad de caudales con
rendimientos bastante notables.
Pueden tener tamaños desde 0.3 a 3 m. de diámetro exterior y sus capacidades
oscilan desde 0.01 a 3.2 m3 /s.
Las bombas de tornillo están inclinadas un ángulo normalizado de 30º a 38º;
en el caso de 30º la bomba tiene mayor capacidad pero ocupa más espacio que
si se emplea un ángulo de 38º. Se limita la altura de bombeo a unos 7 m.
¿POR QUÉ FALLAN LAS BOMBAS?
La mayoría de los daños prematuros de una bomba son causados por la
contaminación, por la lubricación incorrecta o por problemas de alineación.
CONTAMINACIÓN_:
Una bomba puede contaminarse con basuras del fluido que se está bombeando
o cuando se manipulan los accesorios de la bomba con las manos sucias. Una forma
menos obvia de contaminación ocurre cuando el aire u otros gases se ven atrapados
en la bomba. Lubricación Incorrecta:
Como la mayoría de la maquinaria, las bombas centrífugas necesitan aceite o
grasa para lubricar los cojinetes, aunque también tienen requerimientos adicionales
de lubricación.
Los empaques y sellos de la bomba son a menudo lubricados por el flujo del
fluido. Todas estas necesidades de fluido deben satisfacerse estrictamente si se desea
obtener una vida útil máxima. Desalineación:
La fórmula de alineación estricta es a menudo ignorada. La desalineación de la
bomba y del elemento impulsor causa vibración y un desgaste excesivo de los
cojinetes.
También impone un esfuerzo innecesario sobre el eje. Las bombas deben ser
desalineadas de acuerdo con las especificaciones del fabricante.
¿CÓMO CEBAR UNA BOMBA?
Existen algunas razones para cebar una bomba centrífuga, siendo la principal la
de iniciar la corriente de fluido. Sin embargo, aun cuando una bomba tenga suficiente
fluido, todavía puede haber aire o gas en el fluido. Aún una pequeña cantidad de aire
aumenta el calor o causa daños al impulsor.
La bomba debe cebarse completamente para asegurarse de que todo el aire y
otros gases son eliminados de la bomba.
Es probable que una bomba que continúe operando con sonido de matraca,
después del arranque, contenga aire o gas y deba ser cebada nuevamente.
Existen varias formas de cebar una bomba:
Dejando salir el aire o gas cuando hay una presión (caída) positiva en el lado de
succión de la bomba.
Con el uso de un eyector o aspirador.
Con el uso de una bomba de vacío.
Manualmente, llenando la caja y el tubo de succión con fluido.
Por métodos automáticos
Revisiones Diarias:
Las siguientes circunstancias requieren, por lo general una revisión diaria:
Filtro de succión (cuando se usa): Verifique la diferencia en la presión entre los
manómetros (“gauges”) colocados a cada del filtro. Sí la caída de presión
aumenta, el filtro necesita limpieza.
Flujo de la bomba: Revise los medidores de succión y de descarga de presión
para mantener el rendimiento de la bomba.
Fugas (escapes) por los empaques: Debe existir alguna fuga por los empaques
para mantenerlos lubricados y para prevenir el aire exterior entre por el
collarín. El escape deberá ser de por lo menos veinte gotas por minuto, y
algunos fabricantes recomiendan todavía más. La falta de lubricación es la
principal causa del deterioro de los empaques.
Revisión del sello externo y de la inyección: Si la bomba utiliza una fuente
externa para lubricar los sellos o los empaques, siga las recomendaciones del
fabricante para obtener la presión correcta del sello o de la inyección. La
presión hidráulica excesiva puede acortar la vida útil de los sellos y empaques.
Temperatura de cojinetes: Los cojinetes que trabajan demasiado calientes se
desgastan prematuramente y pueden causar daños en otros accesorios. Por
otro lado, los cojinetes enfriados con líquidos no se deben enfriar demasiado,
pues podría producirse la condensación y hacer que los cojinetes se oxidaran.
Revisiones Semanales:
En la mayoría de los sitios de operación deben realizarse semanalmente las
siguientes operaciones:
Rotación del eje (sólo durante periodos de inactividad): Siempre que la bomba
separe durante un largo periodo, gire el eje manualmente una vuelta y cuarto
para lubricar los cojinetes y prevenir que se trabe el eje.
Tubería auxiliar: Ver si hay fuga en las conexiones.
Vibración del eje y de los cojinetes: Use un medidor de vibración manual para
medir la vibración de los cojinetes y del eje.
Revisiones Adicionales:
Existen otras condiciones de las bombas que necesitan atención periódicamente,
algunas con mayor frecuencia:
Lubricación de cojinetes: Verifique el nivel y el estado del aceite en el caso de
cojinetes lubricados con aceite, y cambie el aceite a intervalos fijos. También
debe existir un calendario definido para aplicar grasa en los cojinetes lubricados
con grasa.
Consumo de energía: Haga que la revisión del consumo de energía de la bomba
sea parte de la rutina de operación.
El consumo excesivo de energía es un signo de que es necesario revisar la
alineación de la bomba, los cojinetes y otros accesorios.
Pernos de sujeción: Los pernos de sujeción de la bomba no necesitan ser
revisados con frecuencia, aunque una verificación oportuna del ajuste puede
prevenir la necesidad de darle mantenimiento a la bomba como resultado de
una vibración innecesaria.
Inspección interna: No abra una bomba sin necesidad.
Cuando lo haga:
Revise todas las partes y reemplace las partes desgastadas.
Limpie e inspeccione la caja y asegúrese de que estén despejados los conductos
del impulsor y del sello del líquido.
Observe el impulsor y el anillo en busca de desgaste, erosión, rebabas o
rayones, que pudieran causar un desequilibrio, vibración o deterioro.
Observe la camisa (manguito) y el eje en busca de desgaste, daños combaduras.
El eje debe estar justo dentro de 0.001
Estación de Bombeo: Son instalaciones, construidas y equipadas para transportar el agua residual del
nivel de succión o de llegada a las unidades de tratamiento, al nivel superior o de salida
de la misma. Las estaciones de bombeo de aguas residuales son necesarias para elevar o
transportar, cuando la disposición final del flujo por gravedad ya no es posible.
En terrenos planos, los colectores que transportan el agua residual hacia la
estación de tratamiento se pueden profundizar de tal modo que se tornaría
impracticable la disposición final sólo por gravedad.
Las tuberías de alcantarillado, al funcionar como conductos libres, necesitan
tener cierta pendiente que permita el escurrimiento por gravedad, situación que en
terrenos planos ocasiona que las mismas, en si desarrollo, cada vez sean más
profundas.
En consecuencia, las estaciones de bombeo surgen como instalaciones
obligatorias en Sistemas de Alcantarillado de comunidades o áreas con pequeña
pendiente superficial.
Las aguas residuales son bombeadas con los siguientes propósitos:
Para ser conducidas a lugares distantes.
Para conseguir una cota más elevada y posibilitar su lanzamiento en cuerpos
receptores de agua.
Para iniciar un nuevo tramo de escurrimiento por gravedad.
Determinación de la ubicación
La determinación de la ubicación de la estación de bombeo es de suma
importancia, sobre todo en áreas no desarrolladas o particularmente urbanizadas, ya
que ello determinará en muchos casos el desarrollo completo del área.
La parte estética o arquitectónica también, debe ser considerada en la
selección del sitio de tal forma que no afecte adversamente el área vecina.
Entre otros detalles deben considerarse:
Condiciones del sitio.
Propietarios del terreno.
Drenaje del terreno y de la localidad.
Tipo de tráfico.
Accesibilidad vehicular.
Disponibilidad de servicios, energía (tensión y carga), agua potable, teléfonos.
Menor movimiento de tierras.
Integración de la obra con el ambiente circundante.
Menor nivel geométrico medio del punto de succión al punto de bombeo.
Las dimensiones del terreno deben satisfacer las necesidades presentes y la
expansión futura.
OPERACIÓN DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO DE AGUA
Objetivos:
Conseguir que las operaciones y los procesos involucrados en el bombeo del
agua sean hechos con eficiencia, seguridad y economía.
Obtener información constante sobre el comportamiento de las instalaciones
de manera que se pueda evaluar la operación y sus resultados para el control
de la misma.
Racionalizar la utilización de la capacidad instalada y operar las instalaciones y
equipos con miras al prolongamiento de su vida útil.
Conocer con amplitud las características técnicas de las instalaciones y equipos
con miras a futuras ampliaciones y estar preparados para actuar de manera
organizada y eficiente en situaciones de emergencia.
Control de la Operación:
La operación debe ser entendida como el conjunto de acciones destinadas a
obtener que el elemento más simple y todos los demás de la instalación cumplan la
función para la que han sido constituidas de acuerdo a las normas y especificaciones
técnicas establecidas. Precisión y acciones coordinadas son los requerimientos básicos
para producir un funcionamiento armónico y constante de los componentes de la
instalación.
El control se refiere a la verificación de que cada componente y el sistema como
un todo esté cumpliendo sus funciones en la forma y la medida proyectadas e
igualmente en la determinación de las acciones correctivas cuando sea necesario.
Para este efecto se debe establecer:
Una operación efectiva y precisa de las instalaciones y equipos.
Un control de las operaciones y del funcionamiento de los componentes que
intervienen.
La función operación realiza acciones de rutina, conforme a la metodología
programada, siendo complementada permanentemente por acciones de
control, bajo procedimientos precisos para la toma de medidas correctivas
oportunamente.
Parámetros o Componentes del Control
La operación de la estación de bombeo permitirá el bombeo del caudal de agua
calculado de forma continua con el tiempo estipulado, con eficiencia y menor costo
operacional.
Para este efecto se necesita controlar los siguientes parámetros:
Supervisar el funcionamiento de los equipos y elementos instalados en la
estación, tableros eléctricos, accesorios mecánicos e hidráulicos.
Mantener en funcionamiento los equipos, de acuerdo a las necesidades.
Llevar un control de la operación, indicando por lo menos:
Número de equipos trabajando y horarios.
Hora de arranque.
Hora de parada.
Voltaje.
Amperaje
Mantener limpia y en orden todas las estructuras componentes de la
estación.
Cuidar la seguridad de los equipos ubicados en la estación.
Reportar inmediatamente al profesional responsable cualquier situación
extraordinaria que se pudiera presentar.
Estado general de los componentes de la estación.
Consumo de energía eléctrica y combustible.
Tiempo de funcionamiento de las bombas.
Niveles de operación.
Funcionamiento:
Es automático y no requiere intervención manual alguna, aparte de los
mantenimientos periódicos, pero si se requiere la supervisión continúa de los sistemas
de control. ´
Mantenimiento:
Los tanques unidireccionales cuentan con una descarga exterior visible, por lo
que ante una pérdida de agua ésta será vista fácilmente.
Lo mismo ocurre con el control de nivel exterior del tanque. La causa más
frecuente de estas pérdidas es el mal asentamiento de la válvula de retención o de la
válvula de flotador.
A efectos de dar servicio a las válvulas de retención, el tanque está diseñado
para poder operar, descargando por un solo ramal, de esta forma se procede a cerrar
uno de los ramales y dar servicio a la válvula de retención, sin interferir en el bombeo.
En cuanto a las válvulas de flotador que controlan el llenado del tanque se recomienda
tener una de respaldo, de modo de poder sustituir la válvula que opera mal y luego
proceder a realizar el mantenimiento a dicha válvula.
Mantenimiento Electromecánico
La actividad de mantenimiento es en realidad la conservación en buen estado
de funcionamiento los equipos e instalaciones en la Estación de Bombeo de Agua.
Equipos, válvulas y accesorios por mantener:
Compuerta de volante
Bombas
Tablero eléctrico
Válvulas y accesorios
Sistema de control de funcionamiento de bombas
El mantenimiento preventivo se realiza para que las instalaciones y equipos se
encuentren en óptimas condiciones y deben efectuarse con una periodicidad
establecida.
Es indispensable tener en cuenta los manuales del proveedor de los equipos y
el manual de mantenimiento interno.
Equipos de Reserva
Se deben implementar equipos de reserva que son aquellos para cubrir
necesidades que ocurren por falla de algún componente del sistema o también para
posibilitar el mantenimiento preventivo en las estaciones con la mínima paralización
de la operación.
Es por estas consideraciones y con el objeto de minimizar los costos de
mantenimiento, se ha estandarizado las instalaciones de equipos y accesorios de las
estaciones, de tal forma que un equipo pueda ser sustituido por el de reserva sin
adaptaciones que prolonguen los tiempos de intervención y se reduzcan los costos de
mantenimiento.
Los equipos prioritarios para componer el parque de reserva en las estaciones de
bombeo de agua son:
Bombas
Motor eléctrico
Válvulas (compuerta, check)
Tableros eléctricos
Programas de Mantenimiento
Los programas de mantenimiento preventivo generalmente son los que se
indican en los formatos siguientes:
Para realizar un buen mantenimiento de las bombas, se aconseja:
Comprobar como mínimo una vez al año o después de 1.000 horas de trabajo
el aceite, procediendo al cambio del mismo, si éste fuera necesario. La estación de aceite no debe estar nunca llena, dejando una holgura de un
15% para facilitar la expansión del mismo.
Si la verificación de la comprobación del aceite muestra que existe una sobrepresión,
aun cuando la bomba se hubiera enfriado, pueden ocurrir dos cosas:
Puede haberse añadido demasiado aceite cuando se ha cambiado
recientemente. El líquido bombeado puede haberse infiltrado en la estación de aceite a través
de la junta mecánica.
El líquido bombeado puede haber penetrado por el tornillo de inspección del
aceite a la estación del mismo. El líquido bombeado puede haber penetrado a través del cable eléctrico, a
través del rodamiento y junta superior, en la estación de aceite. Si el aceite ha emulsionado y toma un color amarillento, se debe revisar
primeramente el tornillo teórico y el tornillo de inspección de aceite de la
estación. Si están bien estas dos piezas, debe comprobarse la estación de
conexiones y ver si hay o no humedad.
