Curso de bombas centrifugas y demas

1. BOMBAS
CURSO DE BOMBAS
CONCEPTOS BASICOS, CURVAS CARACTERISTICAS
SELECCIÓN Y OPERACIÓN DE BOMBAS,
PRECAUCIONES BASICAS DE SEGURIDAD
CURSO AVANZADO DE BOMBAS
OPERACIÓN EN SERIE, OPERACIÓN EN PARALELO
MECANICA DE FLUIDOS
FALLAS COMUNES, DESGASTES PREMATUROS
ANALISIS DE FALLAS, REPARACIONES
TIPOS DE BOMBAS, EDUCTORES

2. COMPONENTES DE UNA
BOMBA CENTRIFUGA
Componentes Básicos:
 Voluta, carcaza
 Impulsor (Rodete)
 Eje, rodamientos
 Sello, empaques
DESCARGA
VOLUTA
RODETE
FLANGE
SUCCION
BOMBA CENTRIFUGA
ACEITE
EJE
SELLO
RODAMIENTOS
CARCAZA

3. Centrifugal Pumps
Impulsor o Rodete de la Bomba
Alabes
Dirección de
La rotación

4. • Este equipo tiene un IMPULSOR girando
dentro de una carcaza o voluta difusora.
• El líquido llega al centro
u ojo del impulsor donde es
capturado por el giro y adquiere, por
intermedio de los álabes, una altísima
velocidad a causa de la fuerza centrífuga.
A continuación abandona la bomba,
pasando por una voluta difusora.
• En esta cámara de la carcaza, la Energía
Cinética (o de velocidad) se convierte en
Presión.
Bomba Centrifuga

5. Terminología
de Bombas
DESCARGA
FLANGE
VOLUTA
IMPULSOR
ALABES
OJO DEL IMPULSOR
SUCCION

6. • Cabeza (Head) Es el término con que se expresa la
altura de una columna de agua, en metros, o en pies.
• Esta altura puede ser convertida en presión.
• Ej; 100 feet : 2.31 = 43.3 psi
Cabeza o altura de columna de agua
100 feet = 30.48 m
43.3 PSI = 3 Kg/cm2
Reservorio
de Líquido
Manómetro

7. Factores de Conversión entre
Head (Altura) y Presión
 Cabeza (pies de líquido) =Presión en PSI x 2.31 / Sp. Gr.
 Presión en PSI = Cabeza (en pies) x Sp. Gr. / 2.31
 PSI es Libras por Pulgada cuadrada
 Sp. Gr. es la Gravedad Específica, para agua es igual a 1
Para líquidos mas densos que el agua, la Sp. Gr. es
mayor que 1
Para fluidos menos densos que el agua, la Sp. Gr. es
menor que 1

8. Head = Altura
• Altura (Head) y presión son términos
intercambiables, siempre que se expresen en
sus unidades correctas.
• El convertir a todos los términos en unidades de
Alturas equivalentes, simplifica los cálculos de
bombas.
• Altura requerida por un sistema de bombeo:
hR = ZB + hL Donde: hR=Altura requerida
ZB=Elevación que bomba entrega al fluido
hL=Pérdida Total de Carga del Sistema

9. Diametro del
Impulsor
Espesor del
impulsor
Impulsores de Centrifugas
• Mayor Espesor del Impulsor = Mas Agua
• Mayor DIAMETRO = Mayor Presión
• Mayor Velocidad = Mas Caudal y Presión
Alabes de
Impulsor
“Ojo del
Impulsor”
Entrada de Agua

10. Dos Impulsores en Serie
• Duplican la presión
• Igual cantidad de líquido
Dirección del Flujo

11. Múltiples Impulsores en Serie
• Colocando impulsores en serie se incrementa la
presión
• Cabeza producida = # de impulsores x cabeza de un
impulsor
Direction of Flow Direction of Flow

12. Curva de Performance de Bomba
Puntos de importancia
Flujo entregado por bomba
Cabeza
Descarga Cerrada
• Es la máxima presión que la
bomba puede producir
• No produce flujo

13. Curva de Performance de Bomba
Puntos de importancia
Razón de Flujo
Cabeza
Flujo Máximo
• Es el máximo flujo que la
bomba puede producir
• No produce presión

14. CURVA DE BOMBA SEGÚN FABRICANTE

15. • LA FIGURA ANTERIOR CORRESPONDE A UNA CURVA
TIPICA PROPORCIONADA POR EL FABRICANTE. AQUI SE
MUESTRA LO QUE LA BOMBA HACE A UNA VELOCIDAD
DADA, CON VARIOS DIAMETROS DE IMPULSORES, DESDE
UN MAXIMUN HASTA UN MINIMO, LA LINEA DE NPSHr,
SE MUESTRA EN LA PARTE INFERIOR DEL GRAFICO.
• EL GRAFICO SE OBTIENE DE PRUEBAS INDIVIDUALES
REALIZADOS A LA BOMBA AL SER FABRICADA, CON
DIFERENTES DIAMETROS DE IMPULSOR. EL DIAMETRO
IDEAL SE AJUSTA A LA MEDIDA REQUERIDA POR EL
PUNTO DE DISEÑO.
• CUANDO LA VELOCIDAD ES VARIABLE, LOS TEST SE
HACEN CON UN SOLO DIAMETRO DE IMPULSOR Y LAS
VELOCIDADES SE INDICAN EN EL GRAFICO

16. Curvas Características
de Bombas
• La selección de una bomba para
dar la presión (cabeza), y el flujo
requerido para un sistema, se
obtiene del gráfico o Curva
característica que se muestra en
la figura anterior.
• El sistema incluye las pérdidas
por fricción de cañerías, fittings
y artefactos por donde se
desplazará el fluido que se
bombea.

17. Curvas características de una bomba centrífuga
TURBOBOMBAS
CARGA TOTAL
RENDIMIENTO
POTENCIA AL FRENO
Qro
hmax

18. Altura proporcionada por bomba centrífuga
TURBOBOMBAS
Q
H
CURVA BOMBA
CURVA SISTEMA
PUNTO OPERACIÓN
Q
H

19. Pérdidas de carga en sistemas de bombeo
La pérdida total de carga en un sistema de bombeo es la suma
de las pérdidas primarias y las pérdidas secundarias (ver
Ecuación).
• Pérdida total de carga en un sistema de bombeo.
hL= hrp + hrs
Donde:
hL: Pérdida total de carga en todo el sistema [mca].
hrp: Pérdidas primarias de carga en el sistema [mca].
hrs: Pérdidas secundarias de carga en el sistema [mca].
• Las pérdidas primarias en una tubería
son función del factor de fricción, su
longitud y su diámetro, junto con la
velocidad del fluido.
Las pérdidas secundarias se dan en las
transiciones de las tuberías:
(restricciones, expansión o cambio de
dirección en codos, válvulas, etc.
RUGOSIDAD INTERNA
EN PARED DE TUBO

20. CABEZA
Curva del Sistema
CAPACIDAD
Pérdidas
por
Fricción
Altura
Estática
Total
hR
hL
ZB
hR = ZB + hL
Donde: hR =Altura requerida
ZB =Elevación que bomba entrega al fluido
hL =Pérdida Total de Carga del Sistema

21. H
Q
BHP
EFICIENCIA
NPSHR
PUNTO DE DISEÑO

22. H
Q
BHP
EFICIENCIA
NPSHR
PUNTO FUERA DE DISEÑO A LA IZQUIERDA DE LA CURVA

23. H
Q
BHP
EFICIENCIA
NPSHR
PUNTO FUERA DE DISEÑO A LA DERECHA DE LA CURVA

24. PUNTO FUERA DEL DISEÑO, A LA DERECHA DE LA CURVA
ZONA DE CAVITACION
H
Q
BHP
EFICIENCIA
NPSHR

25. BOMBAS EN PARALELO
• El caudal total es la suma de los caudales que circula por
las bombas, de igual forma, la carga entregada por cada
bomba se mantiene:
QT = QA + QB
HT = HA = HB

26. Asociación bombas centrífugas en paralelo
TURBOBOMBAS
Q
H
Bomba 1
sistema
Asociación
bombas paralelo
Bomba 2
Q1 Q2 Q=Q1+Q2
H

27. Funcionamiento de bombas en serie
Las bombas funcionan en serie cuando la totalidad del líquido
que sale de una bomba entra en la siguiente, como se
representa en la figura
El caudal que circula por cada bomba es
el mismo, mientras que la carga total
recibida por el líquido es la suma de las
cargas entregadas por las bombas: .
QT = QA = QB HT = HA + HB

28. Asociación bombas centrífugas en serie
TURBOBOMBAS
Q
H
bomba 1
sistema
Asociación
bombas serie
Q
H

29. NPSHD EN UN ARREGLO DE SUCCION
NEGATIVA ABIERTA A LA ATMOSFERA
PB
LS
NPSHD=PB-(VP+LS+hf)
LC

30. NPSHD EN UN ARREGLO DE SUCCION
NEGATIVA CERRADA A LA ATMOSFERA
NPSHD= -(LS+VP+hf)
- LS
L
C

31. NPSHD EN UN ARREGLO DE SUCCION POSITIVA
CERRADA A LA ATMOSFERA
C
-
LH
NPSHD= +LH-(VP+hf)

32. CAVITACION EN BOMBAS
• cavitación es la formación de burbujas de vapor en el
interior de la bomba. Las burbujas se generan por una
ebullición instantánea y violenta cuando un líquido
está sometido a una presión inferior a su presión de
vapor, lo cual sucede en el ojo del impulsor. La presión
de vapor es peculiar de cada líquido y varía con la
temperatura y altitud geográfica.
• El NPSHa debe ser mayor que el NPSHr
El sistema de alimentación a la bomba tiene que ser
capaz de crear una presión positiva en el ojo del
impulsor (NPSHd) mayor que la que requiere la bomba
para no producir cavitación (NPSHr).

33. CAUSAS DE LA CAVITACION
LA BOMBA CAVITA CUANDO:
.- NPSHa < NPSHr
.- ALTA PRESION DE VAPOR (TEMPERATURA)
.- BAJA PRESION ATMOSFERICA (ALTITUD)
.- BAJO NIVEL DE SUCCION (DISEÑO)
.- OBSTRUCCIONES EN LA SUCCION
.- CAUDAL EXCESIVO (DERECHA EN CURVA)
.- BOMBA INADECUADA
NPSH. = Diferencia entre la presión absoluta a la entrada
de la bomba y la presión absoluta de vapor del liquido.
Ambas se expresan generalmente en METROS DE AGUA.

34. EFECTOS DE LA CAVITACION
La cavitación causa serios problemas a las bombas,
entre otros:
• -disminuye la altura o presión descarga
• -disminuye el caudal (puede llegar a cero)
• -baja drásticamente la eficiencia
• -produce violenta erosión al impulsor
• -daños mecánicos al eje, rodamientos
• -daños en el sello mecánico

35. DAÑOS POR CAVITACION

36. MAXIMO LEVANTE EN LA SUCCION
• La bomba requiere de una energía externa que empuje al
fluido hasta el flange de succión a una presión mayor que el
NPSHr.
• En un sistema abierto a la atmósfera, la energía es
proporcionada por la presión atmosférica y por la altura de la
columna de líquido.
• La altura teórica máxima que una bomba puede levantar en
condiciones ideales, sin pérdidas por fricción u otras
restricciones, es igual a la presión atmosférica (en metros de
columna de líquido) menos el NPSHr.
• EJEMPLO
• Hasta que profundidad puede succionar agua una bomba en
las siguientes condiciones:
NPSHR= 5m
Pérdidas por fricción = 1 m
Temperatura es 30*C > Presión vapor = 0.4 m
LEVANTE MAXIMO = 10.0- 5.0- 1.0 - 0.4 - ? = 3.6 metros

37. ¿QUE ES EL NPSH?
•NET POSITIVE SUCTION HEAD
•CARGA NETA POSITIVA A LA SUCCION
¿CUANTOS TIPOS DE NPSH EXISTEN?
NPSHR SE CONOCE COMO REQUERIDO
NPSHD SE CONOCE COMO DISPONIBLE
. El sistema de alimentación a la bomba tiene que ser
capaz de crear una presión positiva en el ojo del impulsor
(NPSHd) mayor que la que requiere la bomba para no
producir cavitación (NPSHr).

38. LEYES DE AFINIDAD
EN BOMBAS
CENTRIFUGAS
4
5
6

39. POTENCIA NECESARIA
POTENCIA O KILOVATIOS AL FRENO
• La potencia o energía necesaria para un caudal
dado, (Q), contra una altura dada, (H), basada en la
eficiencia de la bomba en ese punto y la G.E. del
líquido es:
• BHP = Q(gpm) x H(pies) x G.E.
3960 x eff
• Kw = Q(m3/hr) x H(m) x P.E.
385 x eff
• 1 Kw = 1.34 HP

40. Centrifugal Pumps
Vista en
corte
Bell & Gossett
Series 1510
Standard
Construction
TIPOS DE BOMBAS

41. Centrifugal Pumps
Bomba Monoblock
Series 1531 Pump
–20 sizes
–To 2600 gpm
–To 520 ft TDH
–To 60 HP
–To 6”x8”
–Special
Purpose Motor

42. Centrifugal Pumps
Bomba En-línea
Series 80
–Close coupled
–18 sizes
–To 2600 gpm
–To 410 ft TDH
–To 60 HP
–To 8”x8”
–Special
Purpose Motor

43. Centrifugal Pumps
Bomba Vertical
Tipo Turbina
• Submersible
– 48 Models
– 5 - 14 bowls
– 40 - 2000 gpm
– 25 - 300 feet head
• Lineshaft
– 88 Models
– 5-20” bowls
– 4 Styles
– 20 - 10,000 gpm
– 7 - 200 feet head

44. MOTOR
CABEZAL
DESCARGA
COLUMNA
CARCAZAS
EN ETAPAS
BOMBA VERTICAL TIPO TURBINA

45. Centrifugal Pumps
Bomba de Doble Succión
Bell & Gossett
Series HSC
– 37 sizes
– To 12500 gpm
– To 840 ft TDH
– To 1000 HP
– To 14”x18”
– General Purpose
Motor

46. Centrifugal Pumps
Corte de Bomba de Carcaza dividida

47. Centrifugal Pumps
Vista en corte Bomba VSC

48. Centrifugal Pumps
Bomba de Doble SucciónSeries VSCS
Series VSC
17 sizes
– To 8000 gpm
– To 400 ft TDH
– To 600 HP
– To 12”x14”
– General Purpose
Motor

49. Centrifugal Pumps
Sellos Mecánicos
• Tipo Standard
– Sello Mecánico
– Limpieza interna en la cavidad de sello
– Amplia variedad de materiales

50. Centrifugal Pumps
Inserto Cerámico
Anillo de Grafito
Anillo de Compresión
Impulsor
Anillo Retén
Empaquetadura
Sellos Mecánicos
Ensamble Rotario
Ensamble Estacionario
Sello Secundario (Seal Bellows)

51. Centrifugal Pumps
Separador de Abrasivos
para el Líquido a sellos
Flujo a sello
Separador
sedimentos
Succión
Descarga

52. Centrifugal Pumps
Cavidad para el Sello

53. Centrifugal Pumps
Limitantes en el uso de Sellos
• Temperatura de agua para el sello.
– 225ºF a 250ºF (110ºC a 120ºC)
• pH del Sistema.
– 7 a 9 para sellos cerámicos
– hasta 11 para sellos de carburo de tungsteno
• Concentración de sólidos disueltos.
– TSD menor que 1000 ppm
• Concentración de sólidos en suspensión
– Menor que 20 ppm
– Silica, menor que 10 ppm

54. Centrifugal Pumps
SELLOS PARA EJES
Shaft
Fluido de
Proceso
Pérdidas
Ambiente Bomba

55. Centrifugal Pumps
Empaques
Eje
Fluido a
Proceso
Pérdidas
Ambiente Pared

56. Centrifugal Pumps
Prensa estopa con empaques

57. Centrifugal Pumps
Instalación de Empaques

58. Centrifugal Pumps
Desalineamiento Angular

59. Centrifugal Pumps
Desalineamiento Parallelo o Offset

60. Centrifugal Pumps
Detalles en Piping de la Succión
5 dia.
1. Tubería soportada
2. Longitud de piping
de succión permite
buen llenado al
impulsor
CORRECTO INCORRECTO
1. Peso de tubería se apoya
en flange de bomba.
2. Tramo corto de cañería
no ayuda a un buen
llenado del impulsor.

61. Centrifugal Pumps
Porqué 5 diámetros?
Impulsor de
succión Simple

62. PIPING MAL ALINEADO
Las Tensiones que las tuberías aplican
a una bomba se transmiten a través del
cuerpo de la bomba y la base de la
bomba misma en su fundación. La
Tensión de los tubos puede originarse
a partir de las expansiones térmicas, o
por fuerzas de reacción hidráulicas o lo
más común, por la desalineación en el
montaje, tal como se representa en la
figura.
• Como con cualquier masa, una
bomba se deforma a causa del
esfuerzo recibido.
• La deformación o distorsión de la
bomba y su placa base se manifiesta
en forma de desalineación en el rotor
de la bomba, en su acoplamiento, en la
cámara de sellos y en los anillos de
desgaste entre el rodete y la carcaza.

63. Una tubería coloca cargas inaceptables en una
bomba . Por ejemplo, se tiene un tubo de 200 mm
(8 ") Sch 40, que se apoya de forma rígida a 2 m
de distancia de una bomba. El flange de la tubería
tiene un desplazamiento en paralelo de 5 mm de
la boquilla de la bomba. Usando la ecuación:
Se obtiene una fuerza resultante (W) de 12000 N
(2,700 libras) fuerza que actúa en contra de la
bomba.
Este cálculo también asume solo un desalineado
paralelo.
Los Cálculos para la desalineación angular son
significativamente más complejos. Lo importante es saber que pequeños
desplazamientos de la tubería resultan en grandes valores de tensión .
Las bridas deben estar paralelas dentro de 0,01 mm por cada cm de su diámetro.
El espaciado o la separación entre bridas debe estar más o menos en 1,5 mm.
Una alineación apropiada ayuda a tener bombas libres de tensiones.

64. Centrifugal Pumps
Instalación

65. Instalación Típica

66. Soporte de codo
(Anclado en la Base)
Base de Fundación
Flujo
Viga para izaje
Tecle Manual
Válvula Check
Difusor de Succión

67. FALLAS MAS COMUNES CON
ALTA VIBRACION Y RUIDO
CAVITACION
INGRESO
DE AIRE
RELACION
Q/H
MECANICOS
RODAMIENTOS EJE IMPULSOR
INSTALACION PIPING

68. Bombas monta-ácidos
BOMBAS ESPECIALES

69. Bombas de chorro o sifón
(eyectores)
BOMBAS ESPECIALES
Mezcla fluidos

70. BOMBA EDUCTOR
• Recibe energía de un
fluido a alta presión.
• Sin partes móviles
• Compactas y livianas,
poca eficiencia.
• Q1 Es el fluido a alta
presión.
• Q2 Es el fluido a mover
GARGANTA
BOQUILLA