2. Al finalizar la actividad de capacitación los participantes estarán en condiciones de:
Analizar las características generales de los equipos y máquinas industriales,
considerandoespecificacionestécnicas y el marco normativo vigente.
OBJETIVODEAPRENDIZAJE
UNIDAD/MÓDULO : Bombas Centrifugas
6. Capacitación
PRINCIPIOS DE LA HIDRÁULICA
• Los Líquidos no se comprimen.
• La presión se transmite en todas las direcciones en ángulos rectos
generando fuerzas sobre las áreas.
• En los sistemas hidráulicos el volumen de líquido desplazado es igual al
volumen generado en otra parte del sistema.
8. Capacitación
PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA
OLEOHIDRÁULICA
LOS LÍQUIDOS ADQUIEREN LA FORMA DEL RECIPIENTE QUE LO CONTIENE.
DEBIDO A ESTA CONDICIÓN EL ACEITE DE CUALQUIER SISTEMA
OLEOHIDRÁULICO PUEDE CIRCULAR EN CUALQUIER DIRECCIÓN Y A TRAVÉS DE
TUBERÍAS Y CANALIZACIONES DE CUALQUIER DIÁMETRO O SECCIÓN.
12. Capacitación
ORIFICIOS RESTRICTORES.
La diferencia de presión la dará el diámetro del orificio restrictor y / o la variación del caudal.
A menor diámetro del orificio restrictor mayor será la diferencia de presión.
17. Capacitación
PRESIÓN ATMOSFERICA
La presión atmosférica es la presión que ejerce el aire sobre la Tierra.
La presión atmosférica en un punto coincide numéricamente con el peso de una
columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto
hasta el límite superior de la atmósfera.
18. Capacitación
LA PRESIÓN
• En un sistema hidráulico la presión la crea el sistema y las
restricciones.
• En un líquido confinado la presión se transmite en todas
direcciones.
• La presión se puede expresar con referencia al cero absoluto y
la presión atmosférica local.
• La presión absoluta es la presión manométrica más la presión
atmosférica local.
21. Capacitación
PRESIÓN DE UN FLUIDO
UNA COLUMNA DE LÍQUIDO EJERCE, POR SU PROPIO PESO, UNA
PRESIÓN SOBRE LA SUPERFICIE EN QUE ACTÚA. LA PRESIÓN ES
FUNCIÓN DE LA ALTURA(H) DE LA COLUMNA DE LÍQUIDO, DE LA
DENSIDAD DEL LÍQUIDO Y DE ACELERACIÓN DE GRAVEDAD (G).
P = h x x g
22. Capacitación
SI SE TOMA RECIPIENTE DE FORMA DISTINTA LLENOS CON EL MISMO
LÍQUIDO LA PRESIÓN SERÁ FUNCIÓN SOLAMENTE DE LA ALTURA DE LA
COLUMNA DE LÍQUIDO.
PRESIÓN HIDROSTÁTICA.
PRESIÓN DE UN FLUIDO
23. Capacitación
TIPOS DE FLUJO
FLUJO LAMINAR
LAS PARTÍCULAS DEL LIQUIDO EN ESTE TIPO
DE FLUJO SE MUEVEN FORMANDO CAPAS
QUE SE DESLIZAN ORDENADAMENTE HASTA
UNA CIERTA VELOCIDAD.
FLUJO TURBULENTO
SI AUMENTA LA VELOCIDAD Y LA SECCIÓN
DE
PASAJE NO VARÍA, CAMBIA LA FORMA DEL
FLUJO.
SE HACE TURBULENTO Y ARREMOLINADOS
Y LAS
PARTÍCULAS NO SE DESLIZAN
ORDENADAMENTE
EN UN SENTIDO. LA VELOCIDAD A LA QUE EL
FLUJO SE DESORDENA SE LLAMA
"VELOCIDAD
CRITICA"
25. Capacitación
Las bombas son máquinas operadas
hidráulicamente caracterizadas por su capacidad de
transmitir energía a fluidos (en particular a líquidos)
a través del trabajo de un campo de fuerzas. Su
objetivo principal es transferir fluidos a través de un
aumento de presión. Las bombas pueden tener
diferentes estructuras, pero su principio de
funcionamiento y características dinámicas de fluido
son siempre las mismas.
Las
bombas
26. Capacitación
Arquimedes: Matemático griego, vivió entre 298
AC e 212 AC. Considerado el mejor matemático de los
tiempos antigos. Inventó una catapulta y también una
bomba (mostrada en la figura del lado), cuando estaba en
Egipto. Arquimedes fue quien contribuyó en el origen de
la geometria, el cálculo de las áreas de figuras planas, el
cálculo de las áreas y volumes de superfícies curvas..
Las
bombas
28. Capacitación
En cierta medida el sistema de impulsor determina
las clases de aplicaciones que vuelven a realizar el.
Existen dos clases de impulsión y son: a) Impulsión
Hidráulica : Suele estar asociada con los más
grandes y fuertes. Una ventaja de sistema hidráulico
es proporcionar una mayor velocidad y resistencia
mecánica.
Las
bombas
29. Capacitación
Esta gestión tiene normalmente los siguientes objetivos:
(i) Minimizar la cantidad de agua en circulación en las áreas operativas
(ii) Reaprovechar el máximo de agua utilizada en el proceso industrial
(iii) Eliminar aguas con ciertas características para que no afecten negativamente la calidad del
cuerpo de agua receptor.
34. Capacitación
Un flujómetro es un instrumento que se usa para medir un fluido o
caudal, logrando ser un Líquido, gas o Vapor. Las expresiones
Flujómetro o Caudalímetro son sinónimos, y acostumbran a usarse
distintivamente. También conocido como medidor de fluido, siendo
una palabra descompuesta.
¿QUÉ ES UN FLUJÓMETRO O CAUDALÍMETRO, PARA QUÉ SIRVE Y CÓMO
TRABAJA?
35. Capacitación
Según las características resistentes del macizo
rocoso, los sondeos o pozos se abrirán con
equipos convencionales de perforación rotativa
en roca, o bien con equipos especiales en los
terrenos poco consolidados. Asimismo, y en función
de los materiales y condiciones geológicas, los
pozos serán entubados y estarán provistos de
rejillas y filtros de gravilla y arena.
Bombeos de agua
36. Capacitación
Bombeos de agua
• Una vez determinados aquellos
parámetros hidrológicos característicos
de los acuíferos como la
transmisividad y el coeficiente de
almacenamiento, se procede a definer:
• El número de pozos o sondeos que
han de ponerse en explotación.
• Las depresiones que se conseguirán
en los pozos de bombeo, y
• Los tipos de bombas, tuberías y las
profundidades de instalación.
• El rendimiento de cada pozo se
evalúa periódicamente y se estima en
el futuro mediante una extrapolación
logarítmica. Esta vigilancia continuada
es necesaria debido a que el
rendimiento de los pozos varía
radicalmente con su situación y
frecuentemente con el tiempo.
37. Capacitación
BOMBAS COLECTORAS
Teniendo en cuenta que las aguas de escorrentía
arrastran materiales, especialmente barro procedente
de la mezcla con agua del polvo producido en la
explotación, se deben prever la recogida de todas las
aguas que circulan en las superficies en unas balsas
colectoras excavadas en distintos niveles de la
explotación.
En lo que respecta al equipo de bombeo, se tiene la
precaución de situarlo sobre la parte más profunda con el
fin de evitar, en lo posible, el bombeo de los lodos y
materiales de suspensión.
Los equipos de bombeo más empleados son las:
Las bombas sumergibles
Las bombas centrífugas.
38. Capacitación
EXPLOTACIONES
PROFUNDAS
• DESAGÜE PRECISA DE VARIAS ETAPAS DE BOMBEO POR LO QUE A
DISTINTAS COTAS SE CONSTRUYEN ESTACIONES INTERMEDIAS
AGUA LLEVA
CIERTO GRADO DE
ACIDEZ
• SE DISPONE DE BALSAS DE DECANTACIÓN EN LAS QUE MEDIANTE
FLOCULANTES Y NEUTRALIZADORES SE PROCEDE A LA DEPURACIÓN
DE LAS AGUAS PARA SU POSTERIOR VERTIDO O CAUCES PÚBLICOS O
UTILIZACIÓN INDUSTRIAL DE LA PROPIA MINA
BOMBAS COLECTORAS
39. Capacitación
La red de agua industrial tiene como fin abastecer de agua a
los distintos equipos, además de proporcionar el agua
suficiente.
Para obtener esta agua con una cantidad mínima de sólidos
en suspensión.
La decantación en sí; se utiliza para separar mezclas
heterogéneas, que pueden estar conformadas por
una sustancia líquida y una sólida, o por dos sustancias
líquidas. Significa sedimentar, colocarse una de las
sustancias en la base de la otra, por efecto de sus distintas
densidades, lo que permite separarlas.
BOMBAS COLECTORAS
41. Capacitación
Las bombas centrífugas mueven un cierto volumen de líquido entre dos niveles; son pues, máquinas
hidráulicas que transforman un trabajo mecánico en otro de tipo hidráulico. Los elementos constructivos de
que constan son: Una tubería de aspiración, que concluye prácticamente en
la brida de aspiración
El impulsor o rodete, formado por una serie de álabes de
diversas formas que giran dentro de una carcasa circular. El
rodete va unido solidariamente al eje y es la parte móvil de la
bomba.
Una tubería de impulsión. La finalidad del difusor es la de
recoger el líquido a gran velocidad, cambiar la dirección de su
movimiento y encaminarle hacia la brida de impulsión de la
bomba.
BOMBAS COLECTORAS
43. Capacitación
RODETE O IMPULSOR
Los álabes del rodete someten a las
partículas de líquido a un movimiento de
rotación muy rápido, siendo proyectadas
hacia el exterior por la fuerza centrífuga,
de forma que abandonan el rodete hacia
la voluta a gran velocidad, aumentando
su presión en el impulsor según la
distancia al eje. La elevación del líquido
se produce por la reacción entre éste y
el rodete sometido al movimiento de
rotación; en la voluta se transforma
parte de la energía dinámica
adquirida en el rodete, en energía de
presión, siendo lanzados los filetes
líquidos contra las paredes del cuerpo
de bomba y evacuados por la tubería de
impulsión.
44. Capacitación
DIFUSOR
El difusor junto con el rodete, están encerrados en una cámara,
llamada carcasa o cuerpo de bomba
El difusor está formado por unos álabes fijos divergentes que, al
incrementarse la sección de la carcasa, la velocidad del agua irá
disminuyendo lo que contribuye a transformar la energía cinética en
energía de presión, mejorando el rendimiento de la bomba.
Según la forma y disposición, las bombas centrífugas son de 2 tipos:
De voluta: la carcasa tiene forma de caracol, rodeando el rodete de
tal forma que el área de flujo de agua aumenta progresivamente hacia la
tubería de descarga
De turbina: la carcasa va provista de unos difusores fijos dispuestos de
tal forma que el área de flujo se ensancha progresivamente hacia la
salida.
45. Capacitación
TIPOS DE BOMBAS EN VIRTUD DE SU FORMA
Bombas horizontales: Este es el estilo común de la bomba, que se utiliza en todo el mundo por la exigencia principal de
desagüe de minas. Ha sido desarrollado con un alto nivel de fiabilidad por los principales proveedores de la bomba que
sirven a la industria. Estas bombas pueden ser especialmente diseñados para permitir el manejo de aguas de mina que
puede ser ácido en la naturaleza y son a menudo abrasivo, a través de la suspensión de arena y tierra. Especial
atención se da normalmente a la diseñada del sumidero y la bomba de admisión, para minimizar el arrastre de estas
partículas abrasivas en la bomba que, de otro modo, inevitablemente, reducir tanto la eficiencia operativa de la unidad y el
intervalo de tiempo entre reparaciones importantes.
46. Capacitación
RODETE O IMPULSOR
Bombas verticales: Las bombas con eje de giro en posición
vertical tienen casi siempre el motor a un nivel superior al de la
bomba, por lo que es posible, al contrario que en las horizontales,
que la bomba trabaje rodeada por el líquido a bombear, estando,
sin embargo, el motor por encima de éste.
Podemos diferenciar dentro de las bombas centrífugas de eje
vertical dos tipos:
1. Bombas verticales de funcionamiento en seco
2. Bombas verticales sumergidas (de funcionamiento mojado)
47. Capacitación
BOMBAS VERTICALES DE FUNCIONAMIENTO EN SECO Y BOMBAS VERTICALES SUMERGIDAS
Bombas verticales funcionamiento en seco: En las bombas
verticales no sumergidas, el motor puede estar inmediatamente
sobre la bomba, o muy por encima de ésta. El elevarlo responde a
la necesidad de protegerlo de una posible inundación o para
hacerlo más accesible si, por ejemplo, la bomba trabaja en un
pozo.
Bombas verticales sumergidas: la bomba está en disposición
de funcionar en cualquier momento. El control de la unidad
requiere únicamente la puesta en marcha del motor de
accionamiento, sin necesidad de dispositivos adicionales de
cebado previo.
48. Capacitación
CONTROL DRENAJE
La instrumentación debe instalarse para monitorear los cambios de agua subterránea
provocada por el drenaje y para evaluar la eficacia de drenaje. El control
necesariamente incluye:
1- Monitoreo de descarga del sistema de drenaje.
2- Control del drenaje que rodea la excavación para asegurar un flujo constante y
mantener el control del agua que ingresa a la mina.
METODOLOGIA DE MONITOREO: el procedimiento más simple es instalar
piezómetros de observación en pozos ubicados en puntos clave en los que sí es
posible que pueda seguir funcionando a través de la vida de la mina. Diámetro de los
piezómetros de observación varían de 75 mm a 200 mm.
49. Capacitación
ACCESORIOS UTILIZADOS EN EL
DRENAJE
Aparte de trabajar con bombas, el sistema necesita accesorios que permitan tener un control sobre el
trabajo de drenaje y permitan la eficacia del sistema. Entre estos accesorios se encuentran:
• Válvulas
• Sensores
• Ductos, uniones enflanchadas y roscados de presión
• Pernos y cinta Hilti
• Máquina de termofusión
• Manómetros
50. Capacitación
VÁLVULAS
Dispositivo mecánico que permite el paso de un fluido en un solo sentido, pero que lo impide en el sentido contrario.
Dicho de otro modo , una válvula es el mecanismo encargado de permitir el paso de un fluido , pero no le permite
regresar.
Las válvulas tienen múltiples aplicaciones en la industria, aunque principalmente se emplea para regular un flujo. Este
flujo puede ser tanto de un líquido como del llamado flujo eléctrico.
Al ser colocados en puntos determinados de las tuberías se tiene control tanto de la velocidad del flujo como de la
cantidad del fluido que circula por la tubería. Dependiendo de cada necesidad, existen diferentes tipos de válvulas ,
como las válvulas de bola, las válvulas mariposas, las de compuertas, etc.
Ejemplos de válvulas:
Válvula de corte
Válvula reguladora de presión
Válvula check
51. Capacitación
VÁLVULA DE CORTE
Es un dispositivo, generalmente de metal, alguna aleación o mas recientemente de
polímeros o de materiales cerámicos, usado para dar paso o cortar el flujo de agua u
otro fluido por una tubería o conducción en la que está inserto.
Válvula de bola: es un mecanismo que sirve para regular el flujo de un fluido y se
caracteriza por que el mecanismo interior tiene una forma de esfera perforada.
52. Capacitación
VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN
Cuando se trabaja con bombas de alta presión es necesario tener
un control de dicha presión, la presión mínima de trabajo
generalmente viene dada por la presión mínima de trabajo con la
cual pueden desenvolverse los equipos de perforación (2 bares
dependiendo el equipo) .
El valor máximo se podría estimar por la capacidad de soporte que
presentará el sistema de tuberías diseñado para el transporte del
fluido( ejemplo 16 bares para cañerías HDPE). Si en algún
momento excede los límites las tuberías pueden sobresaturarse ,
además de provocar una pérdida de agua por parte de la
perforadora.
Estas válvulas se encargarán de regular la presión de recibirán las
bombas de manera que no haya ni exceso ni falta de presión para
su trabajo.
53. Capacitación
VÁLVULA CHECK
Las válvulas anti retorno, también llamadas válvulas de
retención, válvulas influjo o válvulas "Check", tienen por
objetivo cerrar por completo el paso de un fluido en
circulación -bien sea gaseoso o líquido- en un sentido y
dejar paso libre en el contrario. Tiene la ventaja de un
recorrido mínimo del disco u obturador a la posición de
apertura total.
Se utilizan cuando se pretende mantener a presión una
tubería en servicio y poner en descarga la alimentación. El
flujo del fluido que se dirige desde el orificio de entrada
hacia el de utilización tiene el paso libre, mientras que en
el sentido opuesto se encuentra bloqueado. También se las
suele llamar válvulas unidireccionales.
54. Capacitación
DUCTOS, UNIONES ENFLANCHADAS Y ROSCADOS DE COMPRESIÓN
Las tuberías lisas de HDPE (Polietileno de Alta Densidad) es un ducto que tiene por finalidad conducir fluidos a presión
(líquidos y gases). Ofrecen una alternativa de solución a problemas tradicionales, minimizando costos de instalación y
mantenimiento en una gran gama de aplicaciones.
El polietileno (PE) es un termoplástico obtenido de la polimerización del monómero del etileno en cadena de alto peso
molecular (CH2=CH2), este último es un derivado del petróleo.
Las tuberías de HDPE se utilizan para el drenaje y para el traspaso de agua industrial entre niveles, los ductos tendrán un
diámetro según su uso en la Mina, cuando se trata de drenaje auxiliar se utilizan diámetros de 2 pulgadas, cuando se
trata de drenaje principal se utilizan diámetros de 4 pulgadas, por último, cuando se hace traspaso través de tiros de
servicio se utilizan diámetros de 3 pulgadas
55. Capacitación
Tiene una permeabilidad muy baja en condiciones de temperatura
normales.
Las características de la superficie y su resistencia a la corrosión,
incrustaciones y sedimentación hacen que éstas tengan mucha menor
pérdida de carga que las tuberías tradicionales.
Tienen una resistencia a la abrasión mayor que las tuberías
convencionales de acero y concreto.
Las tuberías de polietileno son un óptimo aislante debido a que la
estructura de la que está compuesta es no polar. Puede trabajar en
condiciones de temperatura bajas (Hasta -40°c).
Es resistente a la degradación UV. Puede ser instalado a la Intemperie.
ALGUNAS VENTAJAS DEL USO DE DUCTOS DE HDPE SON:
Puede soportar condiciones de pH entre 1.5 y 14. Poseen excelentes propiedades químicas, insoluble a la mayoría de
los solventes orgánicos e inorgánicos.
Es resistente, capaz de absorber impactos normales producidos por el manipuleo y la instalación. Adicionalmente tiene
una gran flexibilidad pudiendo ser fabricados en rollos de 100m. para tuberías de 110mm (4”).
56. Capacitación
PÉRDIDAS MENORES
En la mayor parte de los sistemas de flujo, la perdida de energía primaria se debe a la fricción
de conducto. Los demás tipos de perdidas generalmente son pequeñas en comparación, y por
consiguiente se hace referencia a ellas como perdidas menores. Las perdidas menores ocurren
cuando hay un cambio en la sección cruzada de la trayectoria de flujo o en la dirección de flujo,
o cuando la trayectoria de flujo se encuentra obstruida, como sucede con una válvula. La
energía se pierde bajo estas condiciones debido a fenómenos físicos bastante complejos. La
predicción teórica de la magnitud de estas pérdidas también es compleja y, por tanto,
normalmente se usan datos experimentales.
59. Capacitación
NPSH
Al momento de hacer la selección de una bomba ya sea centrifuga o de desplazamiento positivo. Se llega a
dejar de lado el cálculo del NPSH.
Primero debemos comenzar por definir ¿Qué es el
NPSH? El NPSH corresponde a las siglas en ingles de
Net Positive Suction Head, que podemos traducir al
español como altura neta positiva de aspiración. El NPSH
es la presión que debe existir a la succión de la bomba
para que esta tenga una buena alimentación y así evitar
que se tengan problemas de cavitación. Uno de los males
que más aquejan a las bombas y que causan grandes
daños. En muchas ocasiones la cavitación, es un
enemigo silencio ya que no es fácil de identificar hasta
que ocasiona daños en el cuerpo de la bomba, del
impulsor, etc.
61. Capacitación
PERDIDAS DE ENERGIA EN BOMBAS CENTRIFUGAS
Pérdidas por
fricción
(hidráulica)
Recirculación
(Volumétrica)
Friccióndel
Impulsor
(Mecánica) Pérdidas por
Fricción
(mecánica)
Pérdidas en la
entrada del
impulsor
(Hidráulica)
Filtraciones en
la
Prensaestopa
(Volumétrica)
63. Capacitación
ADT = Hgeo + ( Pa - Pb ) /r ρg + ( Va2 - Vb2 ) / 2g + ΣHf
¿Qué es el ADT de una
bomba?
- Altura Dinámica Total (A. D.
T.) 2. - Información de Caudal
(Q=l/s ) y Altura Dinámica Total
(ADT = m), permite ubicar el
Punto de Operación de la
bomba por etapa, la Potencia (
HP ), RPM y SUMERGENCIA
MÍNIMA, es decir se tiene el
equipo seleccionado: Bomba y
Motor y por tanto se debe
68. Capacitación
CARACTERÍSTICAS DE LA ALTURA DE BOMBEO
(TDH)
La bomba desarrolla energía llamada presión o
altura dinámica total (tdh, de total dynamic head).
Esta presión se expresa en unidades llamadas
libras por pulgada cuadrada (psi) o pies (ft) de
altura.
Altura Dinámica Total (TDH) – es la suma de la
altura estática o geométrica a vencer y las
pérdidas de carga de la instalación. En campo, el
valor de TDH se obtiene a partir de las lecturas
de manómetros conectados en las bridas de
aspiración e impulsión de la bomba.
71. Capacitación
CONDICIÓN DE SUCCIÓN
Un equipo de bombeo es un
transformador de energía mecánica
que puede proceder de un motor
eléctrico, térmico, etc. Y la convierte
en energía, que un fluido adquiere en
forma de presión, de posición y de
velocidad.
72. Capacitación
CONDICIÓN DE
SUCCIÓN
• Así se tendrán bombas
que funcionen para
cambiar la posición de un
cierto fluido. Por ejemplo
la bomba de pozo
profundo, que adiciona
energía para que el agua
del subsuelo se eleve a
la superficie.
73. Capacitación
CONDICIÓN DE
SUCCIÓN
• Existen bombas que trabajan
con presiones y alturas iguales
que únicamente adicionan
energía de velocidad. Sin
embargo a este respecto hay
muchas confusiones en los
términos presión y velocidad
por la acepción que llevan
implícita de las expresiones
fuerza−tiempo. En la mayoría
de las aplicaciones de energía
conferida por la bomba es una
mezcla de las tres. Las cuales
se comportan de acuerdo con
las ecuaciones fundamentales
de la mecánica de fluidos.
74. Capacitación
Normalmente un generador hidráulico (bomba) es accionado por un motor eléctrico, térmico, etc. mientras que
un motor hidráulico (turbina) acciona un generador eléctrico.
CONDICIÓN DE SUCCIÓN
75. Capacitación
Esta clasificación toma en cuenta la forma cómo el
fluido se desplaza dentro de los elementos de la
bomba, así para aquellos en los que el fluido se
desplaza a presión dentro de una carcasa cerrada,
como resultados del movimiento suavizada de un
pistón o embolo, se le denomina bombas de
desplazamiento positivo, mientras que las bombas
en las cuales el fluido es desplazado por el
movimiento circular de uno o varios impulsores
provistos de alabe, se les denomina Bombas
Centrifugas y es en el presente trabajo a estas
últimas a las que se hará referencia
CLASIFICACIÓN DE BOMBAS
76. Capacitación
CLASIFICACIÓN DE
BOMBAS
• La clasificación anterior parece ser la
más adecuada, sin embargo, puede
ser útil conocer dentro de esta
clasificación algunas características o
situaciones que ayudara a seleccionar
la bomba más adecuada. Si por
ejemplo estás pueden ser clasificadas
de la siguiente manera; según el
sistema donde funcionarán o la forma
física de ella.
• Para la primera clasificación que es
conocer el sistema donde la bomba
tendrá su funcionamiento.
77. Capacitación
CLASIFICACIÓN DE
BOMBAS
• Consiste en saber si la
bomba succionará del
recipiente y con alturas
variables o si la bomba se
instalará en un sumidero o en
una fosa. Así mismo es
necesario el liquido que la
bomba manejará : si con
volátiles, viscosos, calientes o
pastas aguadas, que así se
manejará el concepto de
densidad y partículas que la
bomba pueda impulsar.