III. Mantenimiento Industrial (recopilación)

MANTENIMIENTO INDUSTRIAL
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MANTENIMIENTO
INDUSTRIAL – III
(Recopilación)
2009-10
ANTONIO ROS MORENO

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MANTENIMIENTO
"Cuando todo va bien, nadie recuerda que existe"
"Cuando algo va mal, dicen que no existe"
"Cuando es para gastar, se dice que no es necesario"
"Pero cuando realmente no existe, todos concuerdan en que debería existir"
A.SUTE

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(Recopilación)
PARTE I.-
Introducción.
Consideraciones Fundamentales.
Gestión del Mantenimiento.
PARTE II.-
Técnicas Específicas de Mantenimiento.
El Futuro del Mantenimiento.
PARTE III.-
Ejecución del Mantenimiento.
Ejemplo de un Plan de Mantenimiento.

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INDICE - III:
6.- EJECUCIÓN DEL MANTENIMIENTO
6.1.- Introducción
6.2.- Fichas de trabajo
6.2.1.- Orden de trabajo
6.2.2.- Solicitud de repuestos y materiales
6.2.3.- Reporte semanal de mantenimiento
6.2.4.- Historial del equipo
6.3.- Conocimiento de equipos
6.3.1.- Turbomáquinas: Clasificación
6.3.2.- Bombas
6.3.3.- Ventiladores
6.3.4.- Compresores
6.3.5.- Turbinas
6.3.6.- Válvulas
6.3.7.- Motores eléctricos
6.3.8.- Instrumentación y control
6.4.- Tareas de mantenimiento
6.4.1.- Introducción
6.4.2.- Rutinas de mantenimiento preventivo planificado (MPP)
6.4.3.- Tareas en las operaciones de automantenimiento
6.4.4.- Mantenimiento legal
6.4.5.- Ejemplo de actuaciones y frecuencias recomendadas
7.- EJEMPLO DE UN PLAN DE MANTENIMIENTO
BIBLIOGRAFÍA.

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6. EJECUCIÓN DEL MANTENIMIENTO
6.1. Introducción
Las tareas de mantenimiento se aplican sobre las instalaciones fijas y móviles,
sobre equipos y maquinarias, sobre edificios industriales, comerciales o de servicios
específicos, sobre las mejoras introducidas al terreno y sobre cualquier otro tipo de bien
productivo.
Alcanza a máquinas, herramientas aparatos e instrumentos, a equipos de
producción, a los edificios y todas sus instalaciones auxiliares como agua potable,
desagües, agua para el proceso, agua para incendios, pozos de agua y sistemas de
bombeo, agua caliente y vapor con sus correspondientes generadores como calderas,
intercambiadores de calor, instalaciones eléctricas monofásica y de fuerza motriz,
pararrayos, balizamiento, instalación de aire comprimido, de combustibles, sistemas de
aire acondicionado y de telefonía, equipos, aparatos y muebles de oficina, jardinería y
rodados.
Para la ejecución de las actividades de mantenimiento se implementó toda una
gama de documentación administrativa y técnica, lo cual incluye:
• Manual de Sistema de Gestión
• Procedimientos Administrativos
• Procedimientos de Trabajo
• Instructivos Técnicos
• Registro Administrativos
• Registros de Mantenimiento
• Registro de Planificación Diaria
• Registros de Análisis de Fallas
Las empresas, como una entidad que busca el Mejoramiento continuo de los
diferentes procesos, requiere un manual de mantenimiento preventivo y correctivo para
los equipos que operan en él, ya que este tipo de mantenimiento optimiza el
funcionamiento, protege y alarga la vida útil de dichos equipos (preventivo), de igual
forma se debe corregir cualquier tipo de impase que se pueda presentar tales como

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cambio de válvulas, estado de los cables y estado de las conexiones en el circuito
eléctrico, entre otras (Correctivo).
Con el fin de llevar un control en los equipos es necesario realizar un registro de
mantenimiento para cada mecanismo y tener en cuenta que el mantenimiento preventivo
debe realizarse periódicamente.
Para llevar a cabo el manual de mantenimiento preventivo se deben tener en
cuenta las siguientes actividades:
1. Inventario. Es el inicio de las actividades para llevar a cabo el mantenimiento
preventivo, en el inventario se encuentra la referencia y especificaciones de los equipos.
2. Realizar cronograma de mantenimiento. El cronograma se realiza
dependiendo del tiempo de funcionamiento de los equipos, teniendo en cuenta que se
debe realizar periódicamente.
3. Establecer prioridad del equipo. La priorización se realiza con el fin de
determinar qué equipo necesita el mantenimiento preventivo inicialmente.
4. Coordinar el servicio de mantenimiento preventivo. Establecer las fechas
de intervención para los diferentes equipos.
5. Establecer contratista. Buscar la empresa que por su experiencia pueda
llevar a cabo el mantenimiento preventivo.
6. Solicitar la elaboración del contrato. La solicitud del contrato se realiza con
la cotización previamente aprobada.
7. Realizar mantenimiento preventivo. Realizar las actividades preventivas
relacionadas a cada equipo.
8. Validar el mantenimiento. El mantenimiento debe ser validado con la firma
del usuario del mantenimiento preventivo.
9. Descargar reporte de mantenimiento. Diligenciar hoja de vida del equipo,
describiendo las actividades realizadas, la fecha y el responsable del mantenimiento.
10. Archivar hoja de vida del equipo. El archivo se debe realizar para cada
equipo.

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Al igual que el mantenimiento preventivo se deben tener en cuenta actividades
para llevar a cabo el mantenimiento correctivo:
1. Inventario. Es el inicio de las actividades para llevar a cabo el mantenimiento
correctivo, en el inventario se encuentra la referencia y especificaciones de los equipos.
2. Diagnosticar daño del equipo. Revisar el equipo y realizar un diagnóstico,
evaluando anomalías en su funcionamiento.
3. Establecer prioridad del equipo. La priorización se realiza con el fin de
determinar qué equipo necesita mantenimiento correctivo principalmente.
4. Establecer repuestos. En el caso que la reparación del equipo sea directa se
procede con establecer los materiales y repuestos necesarios de acuerdo con la falla que
se presente.
5. Establecer contratista. En caso de reparación no directa, buscar la empresa
que por su experiencia pueda llevar a cabo el mantenimiento correctivo.
6. Coordinar el servicio de mantenimiento correctivo. Establecer las fechas
de intervención para los diferentes equipos.
7. Elaboración orden del servicio. La solicitud de la orden de servicio se
realiza con la cotización previamente aprobada.
8. Realizar mantenimiento correctivo. Realizar las actividades correctivas
relacionadas a las fallas originadas en los equipos cambiando los repuestos deteriorados.
9. Cerrar orden de mantenimiento. El mantenimiento debe ser validado con la
firma del usuario del mantenimiento correctivo.
10. Descargar reporte de mantenimiento. Diligenciar hoja de vida del equipo,
describiendo las actividades realizadas, la fecha y el responsable del mantenimiento.
11. Archivar hoja de vida del equipo. El archivo se debe realizar para cada
equipo.
La mayor parte de lo expuesto corresponde a la gestión de mantenimiento
(apartado 3), pero nos queda por desarrollar los medios documentales que intervienen
directamente en la ejecución de dicho mantenimiento, así como el conocimiento de los
equipos y su mantenimiento especifico.

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6.2. Fichas de trabajo
Para ejecutar el programa de mantenimiento se requiere elaborar unas fichas que
servirán para controlar, solicitar, reportar, etcétera, las actividades que se van a ejecutar.
Entre estas fichas, tenemos las siguientes:
1. orden de trabajo;
2. solicitud de repuestos y materiales;
3. reporte semanal de mantenimiento, e
4. historial de los equipos.
6.2.1. Orden de trabajo
Depende del plan estratégico en el que se especifican los cambios, reparaciones,
emergencias, etcétera, que serán atendidos por el equipo.
Esta orden será solicitada por el jefe de turno y aprobada por el encargado de
mantenimiento. Debe tenerse en cuenta que ningún trabajo podrá iniciarse sin la
respectiva orden y sin que las condiciones requeridas para dicha labor hayan sido
verificadas personalmente por el encargado. Para esto se debe tener en cuenta la
siguiente jerarquía:
Emergencia. Son aquellos trabajos que atañen a la seguridad de la planta,
averías que significan grandes pérdidas de dinero o que pueden ocasionar grandes daños
a otras unidades. Estos trabajos deben iniciarse de forma inmediata y ser ejecutados de
forma continua hasta su completa finalización. Pueden tomar horas extra.
Urgente. Son trabajos en los que debe intervenirse lo antes posible, en el plazo
de 24 a 48 horas después de solicitada la orden. Este tipo de trabajos sigue el
procedimiento normal de programación. No requiere sobretiempos, salvo que ello sea
solicitado explícitamente por la dependencia correspondiente.
Normal. Son trabajos rutinarios cuya iniciación es tres días después de
solicitada la orden de trabajo, pero pueden iniciarse antes, siempre que exista la
disponibilidad de recursos. Sigue un procedimiento normal de programación.
Permanente. Son trabajos que pueden esperar un buen tiempo, sin dar lugar a
convertirse en críticos. Su límite de iniciación es dos semanas después de haberse

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solicitado la orden de trabajo. Sigue la programación normal y puede ser atendido en
forma cronológica de acuerdo con lo programado.
En la figura 149, se muestra un ejemplo de una ficha “Orden de trabajo”, donde
se debe anotar el código del equipo, la sección de trabajo, el número de actividad que se
debe realizar, la prioridad (emergencia, urgente, etcétera), la fecha, la mano de obra, los
materiales, etcétera.
Figura 149.- Orden de Trabajo

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6.2.2. Solicitud de repuestos y materiales
Para proveer de materiales y repuestos al personal de mantenimiento, se elabora
una ficha denominada “Solicitud de repuestos y materiales”, donde se solicita a almacén
estos insumos.
Esta ficha servirá para llevar un control adecuado de repuestos y materiales. Va
acompañada de la orden de trabajo.
En la figura 150 se muestra un ejemplo de ficha de “Solicitud de repuestos y
materiales”, donde se debe anotar el número de solicitud, la fecha, el turno, el código
del equipo, la sección y la descripción de los repuestos o materiales que se pide.
Figura 150.- Solicitud de Repuestos y Materiales

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6.2.3. Reporte semanal de mantenimiento
Sirve para registrar los servicios efectuados durante la semana y llevar un mejor
control de los trabajos de prevención y de los costos de los materiales empleados.
En la figura 151 se muestra un ejemplo de la ficha “Reporte semanal de
mantenimiento”, donde se debe anotar la fecha, el código del equipo, el número de
orden, el trabajo que se realizó, los materiales y los costos.
Figura 151.- Reporte Semanal de Mantenimiento

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6.2.4. Historial del equipo
Después de intervenir cada equipo, se registra en la ficha “Historial del equipo”
la fecha, los servicios y reposiciones realizadas, los materiales usados, etcétera. Esta
ficha también servirá para controlar la operación y calidad y modificar el programa de
mantenimiento.
La cantidad de estas fichas dependerá del número de equipos con que cuente la
planta industrial.
En la figura 152 se muestra un ejemplo de la ficha “Historial del equipo”.
Figura 152.- Historial del Equipo

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6.3. Conocimiento de equipos
En esta parte se trata de dar una explicación sencilla, de todos los elementos y
principios más importantes en que están basados las principales máquinas y/o equipos
utilizados en la industria, ilustrándolos con dibujos, figuras y diagramas que faciliten
su comprensión.
La definición más exacta que podemos hacer de una máquina es aquella que la
considera como un elemento transformador de energía, ya que una máquina, siempre
absorbe energía de un tipo y la restituye como energía de otro tipo, o del mismo pero
transformada.
En el Cuadro nº 1 se representa una clasificación general de las máquinas, para
poder establecer dentro de ellas la situación y características de las que vamos a
estudiar.

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En consecuencia, y dado que el tema es sumamente amplio, el contenido del
apartado se limita a suministrar una descripción breve de los principales equipos
utilizados en la mayor parte de las industrias.
 Bombas
 Ventiladores
 Compresores
 Turbinas
 Válvulas
 Motores eléctricos
 Instrumentación y control
6.3.1. TURBOMÁQUINAS: Clasificación
Las turbomáquinas se diferencian de otras máquinas térmicas en que son de
funcionamiento continuo, no alternativo o periódico como el motor de explosión o la
bomba de vapor a pistón.
A semejanza de otras máquinas las turbomáquinas son esencialmente
transformadoras de energía, y de movimiento rotativo. Sin embargo, se diferencian, por
ejemplo, del motor eléctrico, en que la transformación de energía se realiza utilizando
un fluido de trabajo.
En las turbomáquinas el fluido de trabajo pude ser un líquido (comúnmente
agua, aunque para el caso de las bombas de líquido la variedad de fluidos es muy
grande) o un gas o vapor (comúnmente vapor de agua o aire, aunque nuevamente para
los compresores la variedad de gases a comprimir puede ser muy grande). Las
turbomáquinas cuyo fluido de trabajo es un líquido se denominan turbomáquinas
HIDRAULICAS; no hay una denominación especial para las demás.
Este fluido de trabajo se utiliza para convertir la energía según una cascada que
puede enunciarse como sigue:
· Energía térmica (calor)
· Energía potencial (presión)
· Energía cinética (velocidad)
· Intercambio de cantidad de movimiento
· Energía mecánica

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No todas las turbomáquinas comprenden la cascada completa de energía:
algunas sólo incluyen algunos escalones. Por otra parte, la cascada no siempre se
recorre en la dirección indicada, pudiendo tener lugar en la dirección opuesta. Las
turbomáquinas que recorren la cascada en la dirección indicada se denominan
MOTRICES, y las que la recorren en la dirección opuesta se denominan
OPERADORAS.
Las turbomáquinas motrices reciben las siguientes denominaciones:
· Si trabajan con líquidos, turbinas hidráulicas
· Si trabajan con gases, turbinas (de vapor, de gases de combustión, etc.)
Las turbomáquinas operadoras se denominan:
· Si trabajan con líquidos, bombas hidráulicas
· Si trabajan con gases, compresores (altas presiones) o ventiladores o
sopladores (bajas presiones)
También se diferencian las turbomáquinas según la trayectoria que en general
sigue el fluido: si el movimiento es fundamentalmente paralelo al eje de rotación se
denominan turbomáquinas AXIALES. Si es principalmente normal al eje de rotación,
turbomáquinas RADIALES (centrífugas o centrípetas según la dirección de
movimiento), y si se trata de casos intermedios, turbomáquinas MIXTAS.
Las turbomáquinas pueden recibir el fluido en toda su periferia (máquinas de
admisión plena) o sólo en parte (máquinas de admisión parcial).
6.3.2. Bombas
Todos los procesos industriales que sostienen nuestra civilización incluyen la
transferencia de líquidos desde un nivel de presión o energía estática a otro y, como
resultado de ello, las bombas se han convertido en una parte esencial de todos los
procesos industriales; es decir, las bombas son una parte integral de todo el desarrollo
moderno, tanto económico como social.
Una bomba es un dispositivo empleado para elevar, transferir o comprimir
líquidos y gases, en definitiva son máquinas que realizan un trabajo para mantener un
líquido en movimiento. Consiguiendo así aumentar la presión o energía cinética del
fluido.

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Se tiene constancia de la existencia de algún tipo de bomba sobre el 300 A.C.,
Arquímedes (matemático y físico griego) construyó una de diseño sencillo, aunque poco
eficiente, con un tornillo que gira en una carcasa e impulsa el líquido.
Hay una diversidad de mecanismos de bombeo (bombas), cuya capacidad,
diseño y aplicación cubren un amplio rango que va desde pequeñas unidades utilizadas
para dosificación de cantidades mínimas, hasta bombas centrifugas que son capaces de
manejar grandes volúmenes para surtir de agua a las grandes concentraciones urbanas.
Su variedad de diseños cubren desde diferentes principios de operación, hasta bombas
especiales para manejo de sustancias tan diversas como el agua, metales fundidos,
concreto, etc., gastos diferentes y materiales de construcción.
Debido a la diversidad de bombas ya mencionadas, hay muchas formas de
clasificar las bombas. Por rangos de volúmenes a manejar, por fluidos a mover, etc. Sin
embargo, la clasificación más general es en función de la forma en que las bombas
imprimen el movimiento al fluido, separándose en dos tipos principales:
• Bombas volumétricas o de desplazamiento positivo, entre las que se encuentran
por ejemplo las alternativas, rotativas y las neumáticas, pudiendo decir a modo de
síntesis que son bombas de pistón, cuyo funcionamiento básico consiste en recorrer un
cilindro con un vástago.
• Bombas dinámicas o de energía cinética: fundamentalmente consisten en un
rodete que gira acoplado a un motor. Entre ellas se sitúan las regenerativas, las
especiales, las periféricas o de turbinas y una de las más importantes, las centrífugas.
Las del primer grupo operan sobre el principio de desplazamiento positivo, es
decir, que bombean una determinada cantidad de fluido (sin tener en cuenta las fugas
independientemente de la altura de bombeo).
El segundo tipo debe su nombre a un elemento rotativo, llamado rodete, que
comunica velocidad al líquido y genera presión. La carcasa exterior, el eje y el motor
completan la unidad de bombeo.
En todos los tipos de bombas para líquidos deben emplearse medidas para evitar
el fenómeno de la cavitación, que es la formación de un vacío que reduce el flujo y daña
la estructura de la bomba.

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Clasificación de Bombas:
La clasificación anterior, nos permite apreciar la gran diversidad de tipos que
existen y si a ello agregamos materiales de construcción, tamaños diferentes para
manejo de gastos y presiones sumamente variables y los diferentes líquidos a manejar,
etc., entenderemos la importancia de este tipo de maquinaria.
Dentro de ésta clasificación los tipos de bombas más comúnmente utilizadas son
las llamadas Centrífugas, Alternativas (reciprocantes) y Rotatorias, y en ellas
concentraremos éste estudio.
1) BOMBAS VOLUMÉTRICAS O DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
En la bomba volumétrica el desplazamiento del líquido se realiza mediante un
proceso, en el que se verifica el desalojo periódico del líquido contenido en unas
cámaras de trabajo, mediante un dispositivo que las desplaza, que es un órgano de
trabajo, (pistón, engranaje, etc.), con unos espacios que comunican, periódicamente, la
cavidad de recepción del líquido o cámara de aspiración, con la cavidad de descarga o
cámara de impulsión, pudiendo tener una o varias cámaras de trabajo.

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El funcionamiento consiste en el paso periódico de determinadas porciones de
líquido, desde la cavidad de aspiración, a la de descarga de la bomba, con un aumento
de presión; el paso del líquido por la bomba volumétrica, a diferencia del paso por los
álabes de una bomba centrífuga, es siempre más o menos irregular, por lo que en
general, el caudal se considerará como el valor medio del caudal trasegado.
La cavidad de aspiración tiene que estar, siempre, herméticamente aislada de la
de descarga o impulsión; a veces se puede admitir la existencia de pequeñas filtraciones
de líquido a través de las holguras, deslizamiento, aunque en proporciones muy
pequeñas frente al suministro de la bomba.
En general, todas las bombas volumétricas son autoaspirantes, o autocebantes,
por lo que si comienzan a funcionar con aire, sin líquido, pueden llegar a crear una
rarificación tan grande capaz de succionar al líquido por la tubería de aspiración, con la
condición de que la altura geométrica de aspiración no sobrepase un cierto valor,
propiedad que se puede perder cuando la hermeticidad o el número de revoluciones son
insuficientes.
En las bombas de desplazamiento positivo existe una relación directa entre el
movimiento de los elementos de bombeo y la cantidad de líquido movido.
En el mercado puede encontrarse una amplia diversidad de bombas siendo los
tipos básicos los que relatamos seguidamente, aunque existen muchas variaciones y
modificaciones de estos tipos básicos.
Alternativas:
- De pistón
- De émbolo
- De diafragma
Rotativas:
- Engranajes
- Tornillo
- Paletas
- Levas
- Especiales
Bombas neumáticas:
- Son bombas de desplazamiento positivo en las que la energía
de entrada es neumática, normalmente a partir de aire comprimido.
En todas estas bombas, el líquido se descarga en una serie de pulsos, y no de
forma continua, por lo que hay que tener cuidado para que no aparezcan condiciones de
resonancia en los conductos de salida que podrían dañar o destruir la instalación. En las

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bombas alternativas se colocan con frecuencia cámaras de aire en el conducto de salida
para reducir la magnitud de estas pulsaciones y hacer que el flujo sea más uniforme.
Una de las más importantes en esta clasificación son las alternativas y las rotativas, de
las cuales haremos una breve descripción:
BOMBAS ALTERNATIVAS ó RECIPROCANTES
Como su nombre lo indica, producen el bombeo de fluidos con base a un
movimiento reciprocante de uno o varios pistones, siendo por ello también bombas de
desplazamiento positivo.
Las bombas alternativas están formadas por un pistón que oscila en un cilindro
dotado de válvulas para regular el flujo de líquido hacia el cilindro y desde él. Estas
bombas pueden ser de acción simple o de acción doble:
En una bomba de acción simple el bombeo sólo se produce en un lado del
pistón, como en una bomba aspirante común, en la que el pistón se mueve arriba y abajo
manualmente. El líquido se impulsa únicamente durante media vuelta de la manivela,
por cuanto, en la segunda media vuelta, el líquido se aspira, existiendo en consecuencia
una gran irregularidad en el suministro.
En una bomba de doble acción, el bombeo se produce en ambos lados del
pistón, como por ejemplo en las bombas eléctricas o de vapor para alimentación de
calderas, empleadas para enviar agua a alta presión a una caldera de vapor de agua.
Estas bombas pueden tener una o varias etapas. Las bombas alternativas de etapas
múltiples tienen varios cilindros colocados en serie. Para la bomba de doble efecto, el
suministro durante una vuelta se reduce por dos veces a cero, y también, por dos veces,
alcanza el valor máximo, siendo su irregularidad menor que para el caso de simple
efecto, pero aún así es demasiado grande, por cuanto la presión del líquido junto al
émbolo varía fuertemente debido a la corriente irregular en las tuberías.
Figura 153.- Bomba Alternativa de Pistón
Esquema de una bomba de Pistón

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Durante el movimiento acelerado del émbolo, y en consecuencia, del líquido en
la tubería de aspiración, tiene lugar una caída de presión junto al émbolo que puede
provocar cavitación, e incluso, separación del líquido de la superficie del émbolo,
consumiéndose una potencia suplementaria en el aumento periódico de las pérdidas de
carga por rozamiento del líquido contenido en las tuberías de aspiración e impulsión.
Las bombas de émbolo pueden crear presiones de miles de atmósferas, siendo
de entre todas las bombas existentes, las que poseen mayor impulsión; normalmente
funcionan con números de revoluciones bajos, del orden de 300 a 500 rpm, ya que si las
revoluciones son más altas, se puede llegar a alterar el funcionamiento normal de las
válvulas de aspiración e impulsión; debido a esta marcha lenta, sus dimensiones resultan
bastante mayores que las de una bomba centrífuga que funcione en las mismas
condiciones de caudal y altura manométrica.
Aunque las bombas de émbolo alternativo han sido separadas en la mayoría de
los campos de aplicación por las bombas rotodinámicas, mucho más adaptables, todavía
se emplean ventajosamente en muchas operaciones industriales especiales.
Ocasionalmente, las bombas alternativas están provistas de un diafragma
flexible recíprocamente en vez de un émbolo o pistón, con lo cual se elimina la fricción
y las fugas en el punto donde el émbolo atraviesa la caja de empaque. Un ejemplo de
esta bomba queda ilustrado en la figura 154, en la cual el movimiento del diafragma es
obtenido mediante una cama excéntrica y una palanca; las válvulas de succión y de
descarga trabajan en forma ordinaria. Tales bombas son muy comunes en la actualidad
para levantar combustible de los tanques posteriores de los automóviles a los
carburadores de los mismos.
Figura 154.- Bomba Alternativa de Diafragma
Esquema de una bomba de Diafragma

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BOMBAS DE ÉMBOLO ROTATIVO
Estas bombas no tienen válvulas ni partes reciprocantes, el movimiento del
líquido es efectuado por la acción combinada de dos elementos giratorios semejantes a
las ruedas dentadas. Es una bomba muy simple, fiable, económica y poco sensible a la
suciedad.
Mientras los engranajes giran, y los dientes en el lado de succión se acercan al
punto de engrane de la ruedas, se crea un vacío y el fluido fluye hacia el espacio entre
los flancos de los dientes y la pared de la carcasa. El fluido en las cámaras es
transportado hacia el lado de presión de la bomba. Allí los dientes engranan y el fluido
es forzado a salir desde el espacio entre los dientes hacia el puerto de descarga de la
bomba. El engrane entre dientes evita que el fluido fluya del lado de presión al lado de
succión. Así el fluido es llevado del lado de succión al lado de presión a lo largo de la
pared del alojamiento de los engranajes. Para evitar la cavitación, la presión en el lado
de succión de la bomba no deberá exceder los 0.1 – 0.2 bar. por debajo de la presión
atmosférica.
Figura 155.- Bomba de Émbolo Rotativo
Las bombas rotativas pertenecen a una clase de bombas volumétricas que en la
actualidad tienen una amplia gama de aplicaciones en la construcción de maquinaria; las
diversas bombas que componen este grupo se diferencian sustancialmente en su diseño
y construcción, pero tienen muchas características comunes, como la traslación de las
cámaras de trabajo desde la cavidad de admisión de la bomba hasta la de impulsión, o el
movimiento absoluto giratorio, o el más complicado de avance y giro de los elementos
móviles.
Esquema de Bomba Rotatoria

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El caudal es uniforme y no hay válvulas. Este tipo de bombas es eminentemente
adecuado para pequeños caudales (menores de 1 pie3
/s y el líquido viscoso). Las
variables posibles son muy numerosas.
El proceso de trabajo de la bomba rotativa consta fundamentalmente de tres
etapas:
a) Llenado de las cámaras de trabajo por el líquido
b) Cierre de las cámaras de trabajo, aislándose las cavidades de aspiración y
de impulsión, y trasladando el líquido de una a otra.
c) Desalojo del líquido de las cámaras de trabajo
Las bombas rotativas se pueden clasificar atendiendo a diversas características
peculiares de las mismas:
a) Según el tipo de movimiento absoluto de los órganos móviles, se dividen en
rotatorias y de corredera.
En las rotatorias, los órganos móviles realizan únicamente un movimiento
giratorio respecto a sus ejes, teniendo como apoyos los cojinetes fijos.
En las de corredera, los órganos móviles giran respecto al eje del estator, al
tiempo que realizan un movimiento rectilíneo de vaivén respecto al rotor; según el tipo
de cierre de las cámaras de trabajo y la forma de los elementos móviles, las bombas de
corredera se dividen en bombas de aletas, Fig. 156, y en rotativas de émbolo, Fig. 157.

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b) Según la forma con que se trasladan las cámaras de trabajo, es decir, según
el movimiento del líquido desalojado en la bomba, pueden ser planas y helicoidales.
En las bombas rotatorias planas, la traslación de las cámaras de trabajo, (y en
consecuencia la del propio líquido), se realiza en un plano normal al eje de rotación del
rotor, siendo la más interesante la de engranajes, Fig. 158.

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En las bombas rotativas helicoidales, la traslación de las cámaras de trabajo se
realiza a lo largo del eje de rotación del rotor, siendo la más interesante la de tornillos,
Fig. 159.
c) Según la variabilidad del volumen trasegado en cada revolución, o
desplazamiento, pueden ser de desplazamiento fijo y de desplazamiento variable.
En las de desplazamiento variable, lo que se hace es modificar la excentricidad
del rotor.
En muchas aplicaciones hay que variar el caudal, lo cual se puede lograr
variando n (número de revoluciones por minuto del cigüeñal), que no es recomendable,
o variando el desplazamiento, como ya se ha indicado, que es lo más frecuente.
2) BOMBAS DE ENERGÍA CINÉTICA
En este tipo de bombas la energía es comunicada al fluido por un elemento
rotativo que imprime al líquido el mismo movimiento de rotación, transformándose
luego, parte en energía y parte en presión. El caudal a una determinada velocidad de
rotación depende de la resistencia al movimiento en la línea de descarga.
La bomba rotodinámica es capaz de satisfacer la mayoría de las necesidades de
la ingeniería y su uso está muy extendido.
Su campo de utilización abarca desde abastecimientos públicos de agua, drenajes
y regadíos, hasta transporte de hormigón o pulpas.

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Los diversos tipos se pueden agrupar en:
Periféricas o de turbinas.
Centrífugas:
- Radiales
- Diagonales
- Axiales
Especiales.
Las centrífugas son el tipo más corriente de bombas rotodinámicas, y se
denomina así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción
centrífuga.
BOMBAS PERIFÉRICAS
Son también conocidas como bombas tipo turbina, de vértice y regenerativas, en
este tipo se producen remolinos en el líquido por medio de los álabes a velocidades muy
altas, dentro del canal anular donde gira el impulsor. El líquido va recibiendo impulsos
de energía No se debe confundir a las bombas tipo difusor de pozo profundo, llamadas
frecuentemente bombas turbinas aunque no se asemeja en nada a la bomba periférica.
La verdadera bomba turbina es la usada en centrales hidroeléctricas tipo embalse
llamadas también de Acumulación y Bombeo, donde la bomba consume potencia; en
determinado momento, puede actuar también como turbina para entregar potencia.
El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas,
hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el
fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace
girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el
movimiento de una máquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice.
Se han diseñado turbinas que actúan como bombas cuando funcionan a la
inversa, invirtiendo el generador eléctrico para que funcione como un motor. Dado que
no es posible almacenar la energía eléctrica de forma económica, este tipo de bombas
turbina se utiliza para bombear agua hacia los embalses, aprovechando la energía
eléctrica generada por las centrales nucleares y térmicas durante las horas de poco
consumo. El agua embalsada se emplea de nuevo para generar energía eléctrica durante
las horas de consumo elevado. En los últimos años se han desarrollado turbinas para
caídas de hasta 600 m y con capacidades de más de 400 MW.

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Su diseño conjuga el principio de centrifugación con el principio de
desplazamiento positivo. La turbina, impulsora es un disco sólido con un gran número
de álabes rectos, dispuestos en forma radial. Dicha turbina está contenida en una cámara
que tiene un canal circular situado en ambos lados de la misma. El fluido ingresante por
la tobera de aspiración es conducido por los álabes durante casi una vuelta completa
hasta la tobera de salida, en su camino por efecto de la fuerza centrífuga el fluido es
impulsado hacia la periferia del canal, produciéndose una recirculación entre álabe y
canal, equivalente a sucesivas etapas de compresión de una bomba centrífuga.
BOMBAS CENTRÍFUGAS
Este tipo de bomba está compuesta por una cámara en forma de caracol que en
su interior posee un disco central llamado rodete. Este a su vez posee pequeñas aletas
llamadas alabes. Este mecanismo de impulsión permite que el líquido obtenga energía
cinética y la transforme en energía de presión para así aumentar la velocidad de flujo. El
líquido al chocar con las paredes de la cámara, disminuye su velocidad haciendo que se
pierda energía. En este tipo de bombas, el fluido ingresa a ésta por el eje y sale
siguiendo una trayectoria periférica por la tangente.
Algunas de las características de estas bombas son las siguientes:
 Descarga de flujo continuo, sin pulsaciones.
 Puede bombear todo tipo de líquidos, sucios abrasivos, con sólidos, etc.
 Altura de succión máxima del orden de 4.5 metros de columna de agua.
 Rangos de presión de descarga hasta de 150 kg/cm2
.
 Rangos de volúmenes a manejar hasta de 20,000 m3
/hr.
Las bombas centrífugas, debido a sus características, son las bombas que más se
aplican en la industria. Las razones de estas preferencias son las siguientes:
 No tienen órganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son muy
sencillos.
 La impulsión eléctrica del motor que la mueve es bastante sencilla.
 Para una operación definida, el gasto es constante y no se requiere dispositivo
regulador.
 Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias.
Aparte de las ventajas ya enumeradas, se unen las siguientes ventajas
económicas:
 El precio de una bomba centrífuga es aproximadamente ¼ del precio de la
bomba de émbolo equivalente.

27
 El espacio requerido es aproximadamente 1/8 del de la bomba de émbolo
equivalente.
 El peso es muy pequeño y por lo tanto las cimentaciones también lo son.
El mantenimiento de una bomba centrífuga sólo se reduce a renovar el aceite de
las chumaceras, los empaques de la presa-estopa y el número de elementos a cambiar es
muy pequeño.
Uno de sus pocos inconvenientes es la necesidad de cebado previo al
funcionamiento, ya que las bombas centrífugas, al contrario que las de desplazamiento
positivo, no son autoaspirantes.
Un físico francés fue el primero que ideó las características esenciales de este
tipo de bomba, la cual ha ido evolucionando a través de numerosos patentes. Así como
la turbina Francis evolucionó hacia la turbina a hélice, con la necesidad de generar más
revoluciones, las bombas centrífugas evolucionaron a las bombas de hélice o de flujo
axial, como inconveniencia de ir aumentando el diámetro del eje del rotor, para permitir
el ingreso de mayores caudales.
Así cuando se desea obtener mayores caudales se dispone de unos o más rotores
sobre el mismo árbol motor.
Figura 160.- Bomba Centrífuga
La misión de las bombas centrífugas es mover un cierto volumen de líquido
entre dos niveles, por tanto son máquinas hidráulicas que transforman un trabajo
mecánico en otro de tipo hidráulico.

28
Los elementos que forman una instalación de este tipo son:
a) Una tubería de aspiración, que concluye prácticamente en la brida de
aspiración.
b) Un impulsor o rodete, formado por un conjunto de álabes que pueden adoptar
diversas formas según la misión que vaya a desarrollar la bomba. Estos álabes giran
dentro de una carcasa circular. El rodete es accionado por un motor, y va unido
solidariamente al eje, siendo este la parte móvil de la bomba.
El líquido penetra axialmente por la tubería de aspiración hasta la entrada del
rodete, experimentando un cambio de dirección más o menos brusco, pasando a radial,
en las bombas centrífugas, o permaneciendo axial en las axiales, acelerándose y
absorbiendo un trabajo.
Los álabes del rodete someten a las partículas de líquido a un movimiento de
rotación muy rápido, siendo estas partículas proyectadas hacia el exterior por la fuerza
centrífuga, creando así una altura dinámica, de tal forma que las partículas abandonan el
rodete hacia la voluta a gran velocidad, aumentando también 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.
c) La voluta es una parte fija que está dispuesta en forma de caracol alrededor
del rodete a su salida, de tal manera que la separación entre ella y el rodete es mínima
en la parte superior, y va aumentando hasta que las partículas líquidas se encuentran
frente a la abertura de impulsión.
Su misión es la de recoger el líquido que abandona el rodete a gran velocidad,
cambiar la dirección de su movimiento y encaminarle hacia la brida de impulsión de la
bomba.
La voluta es también un transformador de energía, ya que frena la velocidad del
líquido, transformando parte de la energía dinámica creada en el rodete en energía de
presión, que crece a medida que el espacio entre el rodete y la carcasa aumenta, presión
que se suma a la alcanzada por el líquido en el rodete.
En algunas bombas existe, a la salida del rodete, una corona directriz de álabes
que guía al líquido antes de introducirlo en la voluta.
d) Una tubería de impulsión, instalada a la salida de la voluta, por la que el
líquido es evacuado a la presión y velocidad creadas en la bomba.

29
Fig. 161.− Bomba centrífuga, disposición, esquema y perspectiva
Este es, en general, el funcionamiento de una bomba centrífuga aunque existen
distintos tipos y variantes.
La estructura de las bombas centrífugas es análoga a la de las turbinas
hidráulicas, salvo que el proceso energético es inverso; en las turbinas se aprovecha la
altura de un salto hidráulico para generar una velocidad de rotación en la rueda,
mientras que en las bombas centrífugas la velocidad comunicada por el rodete al líquido
se transforma, en parte, en presión, lográndose así su desplazamiento y posterior
elevación.
Los principales tipos de bombas centrífugas son:
A) Radiales, axiales y diagonales.
B) De impulsor abierto, semiabierto y cerrado.
C) Horizontales y verticales.

30
A) BOMBAS RADIALES, AXIALES Y DIAGONALES
Se ha considerado como bombas centrífugas desde las propiamente centrífugas o
radiales, en las que la energía se cede al líquido esencialmente mediante la acción de la
fuerza centrífuga, hasta las axiales, en las que la energía se cede al líquido por la
impulsión ejercida por los álabes sobre el mismo.
En las bombas centrífugas radiales la corriente líquida se verifica en planos
radiales, en las axiales en superficies cilíndricas alrededor del eje de rotación y en las
diagonales radial y axialmente, denominándose también de flujo mixto.
B) BOMBAS DE IMPULSOR ABIERTO, SEMIABIERTO Y CERRADO
Teniendo en cuenta su diseño mecánico o estructural, se pueden distinguir tres
tipos de impulsores:
B.1) De álabes aislados (abiertos)
B.2) Con una pared o disco lateral de apoyo (semiabiertos)
B.3) Con ambas paredes laterales (cerrados).
Esta clasificación es independiente de la más general, que se refiere al tipo de
diseño hidráulico, por lo que en esta nueva clasificación puede haber impulsores
centrífugos y de flujo mixto, abiertos, semiabiertos o cerrados.
Los impulsores axiales, por su misma estructura, sólo pueden ser semiabiertos o
cerrados, ya que sus álabes se pueden considerar como apoyados lateralmente en el eje
de rotación, que hace las veces de cubo del impulsor, como si fuese la pared posterior de
los radiales y diagonales.

31
B.1) IMPULSORES ABIERTOS.- En un impulsor abierto, los álabes desnudos
van unidos únicamente al eje de giro y se mueven entre dos paredes laterales fijas
pertenecientes a la carcasa de la bomba, con tolerancias laterales lo más estrechas
posibles para evitar fugas.
Esta construcción es mecánicamente débil, por el largo voladizo en que trabajan
los álabes, por lo que estos impulsores disponen siempre de una fracción de pared
posterior para dar a los álabes la rigidez necesaria, Fig. 164. En la práctica no se hace
distinción entre impulsores abiertos y semiabiertos, designando a ambos como abiertos,
en oposición a los cerrados. Los impulsores abiertos se utilizan en algunas bombas
radiales pequeñas y para el bombeo de líquidos abrasivos.

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B.2) IMPULSORES SEMIABIERTOS.- Los impulsores con una sola pared
lateral, que siempre es la posterior, se emplean con cierta frecuencia, destacando las
bombas de flujo mixto y todas las axiales. Al igual que en los abiertos, su buen
rendimiento está basado en una tolerancia lateral muy estrecha, del orden de 0,3 mm,
que evita fugas de la periferia al centro y en los canales del impulsor entre sí. Estas
fugas son tanto mayores cuanto menos viscoso es el líquido por lo que con líquidos algo
viscosos el caudal y la altura pueden aumentar, a pesar de las mayores pérdidas por
rozamiento, lo que les hace más apropiados que los abiertos para trabajar con líquidos a
altas temperaturas.
El desgaste del impulsor es proporcional a la velocidad relativa del líquido y no
es radialmente uniforme, sino algo mayor en la periferia; cuando el juego lateral se hace
grande por el desgaste, hay que cambiar el impulsor.
Para el servicio con líquidos abrasivos algunas veces se disponen placas
laterales de desgaste de fácil intercambio, construidas con materiales especiales como el
acero inoxidable que tiene mayor dureza, que no resulta costoso, ya que la carcasa de la
bomba sigue siendo de fundición.
La escasa tolerancia lateral del impulsor hace que una posible desviación del eje
pueda tener graves consecuencias, al igual que las dilataciones o contracciones
anormales, que en esta situación tienen mucha mayor importancia que en los impulsores
cerrados.
El empuje axial en los impulsores abiertos es mayor que en los cerrados, pues
la parte anterior está sometida a una presión media menor; para paliar este defecto se les
provee de álabes posteriores Fig. 165, que disminuyen en gran manera la presión media
en la cara posterior. También sirven para evitar que el líquido quede estancado cerca del
eje y empaquetaduras, ya que si el líquido fuese abrasivo podría resultar muy
perjudicial.

33
Las ventajas del impulsor abierto sobre el cerrado son:
• La menor tendencia a obstruirse que le hace adecuado para líquidos sucios.
• El menor roce hidráulico del disco, al tener sólo una pared girando, de lo que
se deduce un buen rendimiento.
• Una mayor accesibilidad de los álabes para el mecanizado, lo que permite
conseguir mejores acabados.
• Una mayor facilidad de construcción, con modelos más sencillos, por lo que se
puede utilizar una mayor variedad de materiales constructivos con un coste menor de
fabricación.
Aunque al principio los impulsores se hacían abiertos, de doble aspiración, hoy
en día han caído en desuso por dificultades de ajuste y sólo se fabrican los de aspiración
simple.
B.3) IMPULSORES CERRADOS.- Los impulsores cerrados tienen los álabes
colocados entre dos paredes laterales, anterior o de aspiración y posterior, Fig. 164. El
estrecho margen de tolerancias existente para evitar fugas de retroceso entre la
impulsión y la aspiración suele ser axial y está constituida por unas superficies anulares
muy próximas, situadas alrededor del orificio de aspiración (oído del impulsor) y
formadas por los aros de cierre, uno montado en la carcasa y el otro que gira montado
en el impulsor.
La principal ventaja de esta solución es que los aros de cierre se pueden cambiar
fácilmente cuando se desgastan, recuperando la tolerancia primitiva, evitando así fugas
mayores.
Respecto al desgaste, se pueden hacer de materiales especiales para condiciones
de funcionamiento y servicio particularmente duras.

34
A menudo, en vez de estos aros dobles se utiliza sólo un aro montado en la
carcasa, de forma que la superficie rozante móvil pertenece al propio impulsor; en estos
casos, en el impulsor se deja material suficiente para poder rectificar su superficie
desgastada, si procede, cambiando el aro de la carcasa por uno nuevo de diámetro
ligeramente diferente, de forma que deje el juego conveniente con el impulsor.
Los impulsores de doble aspiración llevan aros de cierre en los dos oídos; sus
ventajas son, ausencia de empuje axial, una menor NPSHr (altura neta de succión
positiva requerida) y una mayor capacidad de aspiración. Se pueden considerar como
dos impulsores de aspiración simple, opuestos y en paralelo.
Los impulsores de simple aspiración, cuando están provistos en la parte
posterior de una cámara de equilibrado del empuje hidráulico axial en comunicación
con la aspiración a través de los agujeros de equilibrio, sólo tienen aros a ambos lados,
lo que implica una desventaja para el equilibrado que, hidráulicamente, es bastante
eficaz.
Los impulsores cerrados pueden resistir mucho mejor cualquier flexión del eje,
o contracciones y dilataciones mayores de las previstas, por lo que son más adecuados
para servicios de altas temperaturas.
Tienen la desventaja de que sus canales son normalmente inaccesibles para
cualquier tipo de mecanizado, lo que exige métodos constructivos especiales más
difíciles que en los abiertos.
Hidráulicamente, el rozamiento de disco al tener el impulsor dos paredes, es
doble que en los abiertos, pero las pérdidas volumétricas son menores.
La posibilidad de obstrucción con líquidos sucios es mayor y para ello se
diseñan impulsores especiales con oído de gran área, canales lo más amplios posibles,
pequeño número de álabes, 2 ó 3, y éstos con los bordes de entrada redondeados.
C) BOMBAS HORIZONTALES Y VERTICALES
El eje de rotación de una bomba puede ser horizontal o vertical, (rara vez
inclinado). De esta disposición se derivan diferencias estructurales en la construcción de
la bomba que a veces son importantes, por lo que también las aplicaciones de los dos
tipos de construcción suelen ser, a menudo, distintas y bien definidas.
C.1) BOMBAS HORIZONTALES.- La disposición del eje de giro horizontal
presupone que la bomba y el motor se hallan a la misma altura; éste tipo de bombas se
utiliza para funcionamiento en seco, exterior al líquido bombeado que llega a la bomba
por medio de una tubería de aspiración.

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Las bombas centrífugas, sin embargo, no deben rodar en seco, ya que necesitan
del líquido bombeado como lubricante entre aros rozantes e impulsor, y entre
empaquetadura y eje.
Figura 167.- SECCIÓN TRANSVERSAL DE UNA BOMBA CENTRIFUGA HORIZONTAL MODERNA
Como no son autoaspirantes requieren, antes de su puesta en marcha, el estar
cebadas; esto no es fácil de conseguir si la bomba no trabaja en carga, estando por
encima del nivel del líquido, que es el caso más corriente con bombas horizontales,
siendo a menudo necesarias las válvulas de pie, (aspiración), y los distintos sistemas de
cebado.
Como ventajas específicas se puede decir que las bombas horizontales, (excepto
para grandes tamaños), son de construcción más barata que las verticales y,
especialmente, su mantenimiento y conservación es mucho más sencillo y económico;
el desmontaje de la bomba se suele hacer sin necesidad de mover el motor y al igual que
en las de cámara partida, sin tocar siquiera las conexiones de aspiración e impulsión.
C.2) 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.
C.2a) Bombas verticales de 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.
El eje alargado puede ser rígido o flexible por medio de juntas universales, lo
que simplifica el siempre difícil problema del alineamiento.
Se emplean muy a menudo las mismas bombas horizontales modificadas
únicamente en sus cojinetes.

36
La aspiración es lateral, (horizontal); en las bombas grandes, frecuentemente, es
por abajo, aunque a veces se transforma en lateral mediante un simple codo.
La ventaja de las bombas verticales, es que requieren muy poco espacio
horizontal que las hace insustituibles en barcos, pozos, etc.; sin embargo se necesita un
espacio vertical superior suficiente para permitir su cómodo montaje y desmontaje.
Para bombas de gran caudal, la construcción vertical resulta en general más
barata que la horizontal. Las bombas verticales se emplean normalmente en aplicaciones
marinas, para aguas sucias, drenajes, irrigación, circulación de condensadores, etc.
C.2b) Bombas verticales sumergidas.- El funcionamiento sumergido de las
bombas centrífugas elimina el inconveniente del cebado, por lo que el impulsor se halla
continuamente, aún parado rodeado por el líquido a impulsar y, por lo tanto, 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.
La aspiración, que es siempre por abajo, Fig. 168, se hace a una cierta
profundidad con respecto al nivel libre del líquido.
Si esta profundidad es menor de lo debido, 2 ó 3 veces el diámetro del orificio de
aspiración, se pueden crear en la superficie vórtices o remolinos por cuyo centro se
introduce aire en la bomba, con la consiguiente pérdida de caudal y deficiente
funcionamiento.
El eje del que van provistas estas bombas, va guiado normalmente por cojinetes
de fricción separados a intervalos regulares (de 1,5 a 3 metros) y lubricados por aceite,
grasa, o el mismo líquido bombeado; en este último caso, el eje se suele disponer en el
interior de la tubería de impulsión vertical, cerca del motor, en que ésta se desvía
horizontalmente mediante un codo adecuado.

37
En los casos de lubricación por grasa o aceite, el eje va dentro de un tubo
portador de los cojinetes, siendo este conjunto, a su vez, exterior o interior a la tubería
de impulsión.
La otra solución tiene la ventaja de requerir un menor espacio, siendo en ambos
casos innecesaria la empaquetadura, lo que constituye también una circunstancia muy
favorable, dados los inconvenientes que ésta lleva a veces consigo.
Las bombas sumergidas tienen la ventaja de ocupar un espacio horizontal
mínimo, sólo el necesario para acomodar el motor vertical y la impulsión, siendo
incluso ésta a veces subterránea.
Las ventajas hidráulicas son evidentes al desaparecer todos los problemas de
aspiración que constituyen el principal inconveniente en el funcionamiento de las
bombas centrífugas.
Desde un punto de vista mecánico, esta disposición presenta grandes
inconvenientes con respecto a la horizontal. Las bombas son inicialmente más caras y su
mantenimiento mucho más elevado, ya que cualquier reparación exige el desmontaje de
la bomba para izarla a la superficie.
El eje alargado, somete a los cojinetes a un trabajo duro que sobre todo, si están
lubricados por agua o líquidos sin grandes propiedades lubricantes, hace que su vida sea
corta e imprevisible.
Los tipos más importantes de bombas verticales sumergidas son:
C.2b1) Las bombas de turbina verticales o de pozo profundo.
C.2b2) Las bombas de hélice.
C.2b1) BOMBAS DE TURBINA VERTICALES.- Entre las bombas
sumergidas, las más importantes son las llamadas de pozo profundo, de sondeo o de
turbina vertical, que fueron desarrolladas para la explotación de pozos, perforaciones y
sondeos de diámetro reducido, lo que limita la altura por etapa, e implica la utilización
de bombas multicelulares para reducir el espacio.
El impulsor de aspiración simple, puede ser radial o diagonal, según las
condiciones de servicio y su construcción cerrada o semiabierta. Los impulsores
semiabiertos, sin embargo, aparte de su mayor empuje axial, hasta el 50% mayor,
requieren un ajuste vertical más cuidadoso durante el montaje. El conjunto de difusores
de la bomba y la tubería de impulsión, cuelgan del cabezal sobre el que va montado el
motor.

38
A veces, los difusores se recubren interiormente de un esmalte especial que
disminuye la rugosidad de la fundición y las pérdidas hidráulicas consiguientes,
aumentando el rendimiento, dotando de una cierta uniformidad a las distintas unidades,
lográndose una mejor resistencia a la corrosión y a la abrasión.
La construcción de estas bombas permite montar el número de etapas deseado,
que puede llegar a 20 o más, añadiendo difusores e impulsores semejantes uno sobre
otro, lo que dota de cierta elasticidad a las aplicaciones, con las consiguientes ventajas
de estandarización, disponibilidad de repuestos, etc.; no obstante, estas bombas
participan de las desventajas mencionadas para las bombas verticales sumergidas, de ser
caras y exigir unos costes de mantenimiento elevados.
Las bombas verticales de turbina han llegado a un grado de perfección notable
con rendimientos altos y determinadas ventajas hidráulicas; aunque empezaron siendo
empleadas exclusivamente para riegos en pozos y perforaciones, sus aplicaciones
industriales aumentan cada vez más, siendo en la actualidad más numerosas que las
agrícolas, por lo que la denominación de bombas de pozo profundo va desapareciendo
para adaptarse a la de bombas de turbina vertical.
Dentro de este tipo se pueden distinguir las bombas provistas de eje alargado y
accionadas por motor sumergible dispuesto inmediatamente por debajo de la bomba o
bombas buzo.
C.2b1a) BOMBAS DE TURBINA VERTICALES CON EL MOTOR POR
ENCIMA.- En estas bombas, el eje va por el interior de la tubería de impulsión,
desnudo si la lubricación es por aceite, o dentro de un tubo protector si la lubricación es
por agua de una fuente externa.
El conjunto de impulsores y eje soportado por los cojinetes de empuje están
colocados en el mismo cabezal o en la parte superior del motor, si su eje y el de la
bomba están rígidamente acoplados (motores de eje hueco).
Con estas bombas se pueden alcanzar unos 200 m.c.a., pero los problemas que
ocasionan las imperfecciones en la rectitud del eje, influyen en gran manera en la vida
de los cojinetes y en las vibraciones durante el funcionamiento, que crecen en gran
manera con la longitud del eje.
C.2b1b)BOMBAS DE TURBINA VERTICALES CON EL MOTOR
SUMERGIDO.- Con objeto de evitar las desventajas que se derivan de la excesiva
longitud del eje, en las bombas sumergidas se han desarrollado motores eléctricos
capaces de funcionar rodeados de líquido y de dimensiones tales que les permite ir
montados en el interior del pozo.

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De esta forma, colocando los motores inmediatamente por debajo de la bomba,
desaparece la necesidad del eje, cojinetes y tubo protector, por lo que la tubería de
impulsión puede ser de menor diámetro para pérdidas de carga semejantes.
Los motores pueden ser de funcionamiento en seco con cierre hermético, o
inundados, en cuyo caso los aislamientos han de tener características muy especiales.
Las ventajas del motor sumergido se hacen apreciables, sobre todo, en pozos muy
profundos de más de 30 m, o bien inclinados o curvados. El espacio requerido en la
superficie es, evidentemente mínimo e incluso nulo con descarga subterránea.
Las desventajas son un menor rendimiento y menor vida del motor y la
necesidad ineludible del desmontaje total para cualquier revisión o reparación de la
bomba o del motor.
Figura 169.- Bomba con el motor sumergido
C.2b2) BOMBAS VERTICALES DE HÉLICE.- Para manejar grandes caudales
con pequeñas alturas se usan, a menudo, bombas hélice en posición vertical y
funcionamiento sumergido. La simplicidad de estas bombas llega algunas veces a ser
máxima, consistiendo sólo en el impulsor axial abierto provisto de un eje vertical, que
gira dentro de la tubería de impulsión.
A veces pueden llevar un difusor o algunos álabes directores; a la entrada se
pueden disponer también álabes directores con objeto de evitar o reducir una
prerotación excesiva de la vena líquida en la aspiración, que puede dar lugar a
remolinos o vórtices en la superficie del líquido.
El eje puede estar lubricado por aceite, en cuyo caso va dispuesto dentro del
correspondiente tubo protector con los cojinetes de apoyo.

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El impulsor puede ir en voladizo o bien tener cojinete inferior, que aunque
constituye un pequeño estorbo para la aspiración, tiene un papel importante dado la
estrecha tolerancia radial entre el impulsor y la tubería que le rodea.
En ciertas bombas de este tipo es posible desmontar el eje y el impulsor desde
arriba, sin necesidad de retirar la tubería de impulsión, facilitándose algo la
accesibilidad y el mantenimiento, lo que es posiblemente el más grave inconveniente de
las bombas sumergidas.
CARACTERÍSTICAS DE LAS BOMBAS
1) CONOCIMIENTOS PREVIOS
Antes de entrar en profundidad en el tema debemos partir de unos conocimientos
previos, para ello definiremos los conceptos claves para tu total comprensión:
MEDIDA DE PRESIÓN
Las presiones suelen expresarse tomando como referencia un origen arbitrario.
Los manómetros miden la diferencia entre la presión del fluido y la presión atmosférica
local. Por lo tanto hay que sumar esta última al valor indicado por el manómetro para
hallar la presión absoluta. Una lectura negativa de manómetro indica un vacío parcial.
Presión absoluta = Presión local atmosférica + Presión manométrica
Presión absoluta = Presión local atmosférica - Presión manométrica (si es
negativa, de succión o vacío)
Figura 170

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MEDIDA DE ALTURAS
El plano de referencia lo determina la altura de la bomba.
H: Altura estática de impulsión
Z1: Altura estática de aspiración (-, al encontrarse por debajo de la bomba)
Z2: Carga estática de aspiración (+, al estar por encima del plano de referencia)
Altura total de aspiración para el caso a) = (Z1 - pérdidas por rozamiento)
Es negativa porque Z1 es negativa.
Altura total de aspiración para el caso b) = (Z2 – pérdidas por rozamiento)
Puede ser positiva o negativa porque Z2 es positiva.
Altura total de impulsión = H + pérdidas de carga en la impulsión
Altura total = Altura total de impulsión – Altura total de aspiración
Es la medida del incremento de energía que transmite la bomba al líquido
Figura 171

42
NPSH REQUERIDA DE LA BOMBA
Es una característica propia de la bomba, se define como la energía necesaria
para llenar la parte de aspiración y vencer las pérdidas por rozamiento y aumentar la
velocidad. En definitiva es la energía del líquido que una bomba necesita para funcionar
satisfactoriamente. Su valor puede determinarse tanto por prueba como por cálculo.
Para una bomba centrífuga el NPSH requerido es la cantidad de energía
necesaria, expresada en metros columna de líquido para:
• Vencer las pérdidas de carga desde la abertura de admisión (entrada) a los
álabes del impulsor.
• Crear la velocidad deseada de corriente a los álabes, ya que es necesaria una
velocidad mínima.
Para una bomba rotativa el NPSH requerido es la energía expresada en Kg/cm2
precisada para:
• Vencer las pérdidas desde la abertura de admisión a los engranajes o paletas.
• Crear la velocidad deseada de entrada a los engranajes o paletas.
NPSH DISPONIBLE DEL SISTEMA
Es una característica del sistema y se define como la energía que tiene un líquido
en la toma de aspiración de la bomba (independientemente del tipo de esta) por encima
de la energía del líquido debida a su presión de vapor. La NPSH disponible puede ser
calculada u obtenida tomando lecturas de prueba en el lado de aspiración de la bomba.
Para su cálculo es necesario considerar tanto la energía potencial como la cinética y la
de presión.

43
ALTURA DE PRESIÓN O CARGA DESARROLLADA POR UNA BOMBA
Figura 172
La altura de presión o carga total desarrollada por una bomba se define mediante
la siguiente ecuación:
Donde:
H es la altura de presión total desarrollada por la bomba, expresada en metros de
columna del líquido que impulsa.
P1: presión en el espacio de aspiración, expresada en Nw/m2
o Pa
P2, es la presión en el espacio de impulsión, expresada igual que la anterior
ρ es la densidad del líquido que se bombea expresada en Kg/m3
Hg es la altura geométrica de elevación del líquido, en m
hs es la altura de presión necesaria para crear la velocidad y superar el
rozamiento y todas las resistencias locales en las horas de succión y de impulsión,
expresadas en m
g es la aceleración de la caída libre, su valor g =9,81 m/sg2

44
CAVITACIÓN
Este fenómeno sucede cuando un líquido se mueve por una región (tubería)
donde la presión del líquido es menor que la tensión de vapor, lo que hace que el líquido
hierva y se formen burbujas de vapor en su seno. Estas burbujas de vapor son
arrastradas con el líquido hasta una región donde se alcanza una presión más elevada y
allí desaparecen violentamente, provocando que el líquido se introduzca a alta
intensidad en áreas reducidas.
Estas sobrepresiones que se producen pueden sobrepasar la resistencia a la
tracción del material y arrancar partículas del metal dándole una apariencia esponjosa
(picado de los álabes del impulsor).
Cuando estas burbujas de vapor llegan a la zona de alta presión desaparecen,
ocasionando ruido y vibración, pudiendo llegar a producir averías en rodamientos,
rotura del eje y otros fallos, ya que el material esta desgastado.
En resumen la cavitación es la formación de burbujas de vapor o de gas en el
seno de un líquido, causada por las variaciones que este experimenta en su presión, y
cuyas consecuencias son:
• Disminución de la capacidad de bombeo.
• Disminución del rendimiento de la bomba.
La cavitación indica un NPSH disponible insuficiente, ocasionado por una altura
estática baja, alta temperatura o excesiva pérdida de carga en la aspiración. Este
fenómeno puede evitarse manteniendo la presión del líquido por encima de la presión de
vapor.
ENCEBADO DE BOMBAS
Algunos tipos de bombas para su correcto funcionamiento necesitan estar llenas
de fluido, en caso que estén llenas de aire no funcionarían correctamente, es lo que se
conoce como cebado de la bomba. Este fenómeno se produce en concreto en las bombas
centrífugas, estas son máquinas sin capacidad autocebante, al contrario que las bombas
de desplazamiento positivo que en general son todas autocebantes; es decir aún llenas
de aire son capaces de llenar de fluido el circuito de aspiración.
En un circuito como el mostrado en el esquema siguiente, sin ningún dispositivo
adicional, al parar la bomba centrífuga el fluido del circuito de aspiración cae hacia el
depósito vaciándose la bomba.

45
Figura 173
La altura de elevación H que proporciona la bomba es siempre la misma y
responde a la siguiente fórmula:
Donde PI es la presión de impulsión, PA es la presión de aspiración, ρ es la
densidad del fluido y g la aceleración de la gravedad.
Despejando la diferencia de presiones se tiene que:
De esta fórmula se puede observar que la diferencia de presiones que consigue la
bomba entre la impulsión y la aspiración es mayor cuanto mayor sea la densidad del
fluido a mover. De tal forma que para el caso concreto del agua se tiene:
Con lo cual:
Esquema de una bomba instalada sobre el nivel de agua.

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Es decir, si la bomba está llena de aire la presión de aspiración es 0,00129 veces
la que conseguiría dicha bomba si estuviese llena de agua, es decir, si estuviese cebada.
Por lo que si la bomba está vacía la altura que se eleva el agua en el circuito de
aspiración sobre el nivel del agua en el depósito es mínima y totalmente insuficiente
para que el agua llegue a la bomba.
Por otra parte el funcionamiento de una bomba centrífuga en vacío puede
estropear el sellado de la bomba debido a una deficiente refrigeración dado que no
circula fluido por su interior que ayuda a mejorar la disipación del calor producido por
la bomba.
Por lo tanto en instalaciones de bombeo cuyo esquema coincide con el indicado
en el esquema adjunto es necesario un sistema adicional para evitar que la bomba se
descebe. Algunos de estos sistemas se enumeran a continuación:
 Se puede construir un orificio en la parte superior de la carcasa de la bomba
y arrojar agua sobre el mismo para que la bomba al encenderse esté llena de
agua y pueda bombear correctamente. No se trata de un sistema muy
eficiente.
 Se puede usar una válvula de pie. Permite el paso del líquido hacia la bomba
pero impiden su regreso al depósito una vez se ha apagado la bomba con lo
que impide el descebe de la tubería de impulsión. Puede presentar problemas
cuando el fluido tiene suciedad que se deposita en el asiento de la bomba
disminuyendo su estanqueidad, por otra parte supone una pérdida de carga
más o menos importante en la tubería de impulsión por lo que aumenta el
riesgo de que se produzca cavitación en la bomba.
 Uso de una bomba de vacío. La bomba de vacío es una bomba de
desplazamiento positivo que extrae el aire de la tubería de impulsión y hace
que el fluido llegue a la bomba centrífuga y de este modo quede cebada.
 Por último otra posibilidad consiste en instalar la bomba bajo carga, es decir
por debajo del nivel del líquido, aunque esta disposición no siempre es
posible, a no ser que se instale sumergida, con lo cual la bomba tiene que ser
especial.
VISCOSIDAD
Además de la cavitación existen otros parámetros que afectan al funcionamiento
de una bomba, uno de ellos es la viscosidad.
La potencia absorbida de una misma bomba crece de forma aguda al pasar a
manejar líquidos de mayor viscosidad, por lo que también se verá alterado su
rendimiento, disminuyendo este al ir aumentando la viscosidad, mientras que su NPSH
requerido seguirá siendo esencialmente el mismo.

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RENDIMIENTO DEL GRUPO MOTOR-BOMBA
2) CARACTERÍSTICAS DE LAS BOMBAS
Caudal
El caudal de una bomba está determinado por la siguiente relación:
CAUDAL = CILINDRADA x VELOCIDAD
El caudal así obtenido es llamado caudal teórico, que es simplemente superior al
caudal real en función del rendimiento volumétrico de la bomba, es decir de las fugas
internas de la misma.
Se define el rendimiento volumétrico como la relación entre el caudal real y el
caudal teórico. Este rendimiento volumétrico oscila entre el 80% y el 99% según el tipo
de bomba, su construcción y sus tolerancias internas, y según las condiciones
especificas de velocidad, presión, viscosidad del fluido, temperatura, etc.
El rendimiento mecánico mide las pérdidas de energía mecánica que se
producen en la bomba, debidas al rozamiento y a la fricción de los mecanismos internos.
Es esencial evitar la fricción y el rozamiento en el interior de la bomba, de tal manera
que la energía que se comunica al eje de la bomba se invierta, en el mayor grado
posible, en aumentar la presión del líquido y no en vencer rozamientos y fricciones
excesivas entre las partes mecánicas de la bomba. En términos generales se puede
afirmar que una bomba de bajo rendimiento mecánico es una bomba de desgaste
acelerado, principalmente debido al rozamiento que sufren las partes en movimiento.
El rendimiento total de una bomba es el producto de sus rendimientos
volumétrico y mecánico. El rendimiento total de una bomba nueva puede oscilar entre el

48
50 y el 90%, valores que disminuirán con el uso y el desgaste de los elementos de
estanqueidad interna propia de la bomba.
Presión de Trabajo
Todos los fabricantes otorgan a sus bombas un valor denominado presión
máxima de trabajo, algunos incluyen las presiones de rotura o la presión máxima
intermitente, y otros adjuntan la gráfica de presión /vida de sus bombas. Estos valores
los determina el fabricante en función de una duración razonable de la bomba
trabajando en condiciones determinadas.
El valor de la presión máxima de trabajo suele calcularse para una vida de 10000
horas; en algunos casos se especifican también las presiones máximas intermitentes o
puntales.
Vida Útil
La vida útil de una bomba viene determinada por el tiempo de trabajo desde el
momento en que se instala hasta el momento en que su rendimiento volumétrico haya
disminuido hasta un valor inaceptable. Sin embargo este punto varía mucho en función
de la aplicación. Así por ejemplo hay instalaciones donde el rendimiento no puede ser
inferior al 90%, mientras que otras se puede aprovechar la bomba incluso cuando su
rendimiento es inferior al 50%. La vida de una bomba también varía considerablemente
en función del nivel de contaminación del fluido con el que se está trabajando.
Figura 174
Vida de las bombas
0
100
200
300
400
500
1 2 3 4 5 6 7
M iles de horas de uso
Presión

49
Efecto de la Viscosidad
Las bombas centrífugas también se utilizan para bombear líquidos con
viscosidades diferentes a las del agua. Al aumentar la viscosidad, la potencia requerida
aumenta.
Dos de las principales pérdidas en una bomba centrífuga son por fricción con el
fluido y fricción con el disco. Estas pérdidas varían con la viscosidad del líquido, de
manera que la carga - capacidad de salida, así como de la toma mecánica difiere de los
valores que se obtienen cuando se maneja agua.
Se han hecho muchas pruebas experimentales para determinar el efecto de la
viscosidad del líquido en el funcionamiento de diversas bombas centrífugas. Aun con
datos muy extensos sobre el efecto de la viscosidad.
Es difícil predecir con precisión el funcionamiento de una bomba cuando maneje
un fluido viscoso de su comportamiento cuando emplea agua fría.
Cuando se aplican bombas ordinarias de agua fría para usarse en el bombeo de
líquidos viscosos, se debe tener cuidado para asegurarse de que el diseño de la flecha es
lo bastante fuerte para la potencia necesaria, que puede ser un considerable esfuerzo en
los caballos de fuerza al freno para agua fría, aunque pueda ser el peso específico del
líquido menor que el del agua.
Tipos de pérdida
Las pérdidas de energía en el interior de la bomba son de tres especies:
 Pérdida hidráulica: debido a un frotamiento continuo para accidentales
que el líquido encuentran al atravesar la bomba.
 Pérdidas volumétricas: debidas a las fugas que eventualmente se pueden
producir al pasar el líquido a través de la bomba, las razones pueden ser las
diferencias de presiones que existen entre las partes fijas y móviles de la
bomba. Otras fugas importantes son por creación de gases o vapores que
ocupan un volumen concentrado en el interior de la bomba, lo que provoca
la disminución del caudal.
 Pérdida mecánica: debido a los frotamientos mecánicos en el las partes
fijas y las partes móviles de la bomba, como por ejemplo en los pernos y
cojinetes, entre pistones y cilindros, etc.

50
Curvas Características de una Bomba
Las curvas características de las bombas son relaciones gráficas entre la carga, el
gasto, la potencia y el rendimiento. Excepto cuando se trata de bombas de muy pequeño
tamaño, es indispensable conocer las curvas características antes de adquirir una bomba,
ya que sólo así podremos saber el comportamiento de ella una vez instalada en un
determinado sistema hidráulico.
Curva Q (Gasto) – H (Carga Total)
En esta curva se lleva el gasto y la carga total a velocidad constante.
El valor de H que resulta para Q=0 es la presión que
desarrolla la bomba cuando la válvula de salida está
totalmente cerrada y es generalmente entre un 15% y un 30%
superior a presión normal. Las bombas centrifugas, al
contrario de las de émbolo, permiten que se cierre la válvula
de salida, pues se presión de estrangulamiento es limitada y su caja resiste
perfectamente esa presión.
Las curvas pueden ser crecientes o decrecientes, denominadas estables o
inestables.
Curva Estable Curva Inestable
Las bombas de curva QH inestable tiene grandes problemas para ponerlas en
paralelo debido a que cuando está funcionando en la parte alta de la curva, la otra no
puede entrar en servicio ya que su presión es menor.
También se habla de curvas Planas o Inclinadas según sea la pendiente.
Curva Inclinada Curva Plana

51
Las bombas de curva QH inclinadas son más convenientes cuando las
condiciones de altura de elevación son variables, ya que para cuna variación de H la
variación de Q es mucho menor que en el caso de una curva plana.
Curva HP (Potencia) – Q (Gasto)
Se puede observar que el mínimo de potencia se
produce para un gasto cero, o sea con la válvula de salida
cerrada. La potencia se gasta sólo en sostener el agua
contra la válvula y no hay consumo de energía para hacerla
circular por el sistema. Es potencia es aproximadamente un
50% - 60% de la potencia normal de funcionamiento.
Curva R (Rendimiento) – Q (Gasto)
Se representa el gasto y el rendimiento en porcentaje,
siempre con la velocidad constante. Para Q=0, R=0. Luego
llega a su máximo para la condición de funcionamiento
normal. Después empieza a descender.
El ideal es que la curva sea plana en el tramo que nos
interesa.
Curva de Carga del Sistema
Si consideramos el sistema hidráulico dentro del cual
opera la bomba, podemos dibujar una curva que nos dé en
abscisas el Gasto y en ordenadas las Pérdidas de carga
totales, es decir la suma de las pérdidas de carga por
frotamiento en las cañerías y de las pérdidas de carga de tipo
singular.
Si hacemos que esta curva, en vez de partir de cero,
corte a eje de las ordenadas en el punto Ho, igual a la altura
estática total, tendremos lo que se denomina Curva de Carga
del Sistema.
Esta curva nos da la altura manométrica total de
elevación para cada valor del gasto. Depende exclusivamente de las características
hidráulicas del sistema.

52
Punto de Funcionamiento
Si combinamos la curva de carga del sistema con la curva QH de la bomba,
obtenemos el punto de intersección de ambas, las características de funcionamiento, es
decir el gasto y la altura con las cuales funcionará la bomba.
Operación en Serie y en Paralelo
En muchas instalaciones las bombas deben trabajar en serie y en paralelo. A
continuación veremos cómo se combinan las curvas características de cada unidad
cuando funcionan en conjunto.
Bombas en Serie
Supongamos dos bombas gemelas en serie, es decir que la impulsión de una
llegue a la aspiración de la otra. En este caso el gasto que circula por ambas bombas es
el mismo y para cada gasto se obtiene el doble de la carga correspondiente a una bomba.
La curva QH resultante se obtiene duplicando para cada gasto la carga correspondiente
Q1A=AB

53
Si la curva de carga del sistema es la indicada con línea de segmentos, podemos
observar que el gasto que se obtiene con las dos bombas es inferior al doble de que se
obtiene con una sola 0-2 < 2 x (0-1).
Del mismo modo la altura correspondiente a las dos bombas es inferior del doble
de la correspondiente a una sola 2-4 < 2 x (1-3).
La puesta en serie de dos bombas de distintas características es posible, pero
ofrece dificultades. Se debe instalar la de mayor capacidad como primera etapa, ya que
si no fuera así podría faltar alimentación a la bomba más potente.
Bombas en Paralelo
El caso de bombas en paralelo se presenta frecuentemente en la práctica. Las
elevadoras se proyectan generalmente con dos o más unidades que pueden funcionar en
paralelo. Las curvas resultantes se transforman como sigue:
Para construir la curva resultante para dos bombas gemelas en paralelo, se
suman los gastos para cada carga. O sea la curva parte del mismo punto en el eje de la H
y se verifica que 1-2 = 2-3
Al combinarla con la curva de carga del sistema se puede ver que el gasto que
dan las bombas en paralelo es inferior al doble del que da una sola: 0-B < 2 x (0-A)
A pesar de que las bombas sean gemelas, siempre existen pequeñas diferencias,
de modo que las curvas QH difieren ligeramente.
La potencia del conjunto es igual a la suma de las potencias de cada bomba, de
modo que para cada gasto llevamos la suma de las potencias en ordenadas.
El rendimiento es el mismo que corresponde a una sola bomba.

54
3) SELECCIÓN DE BOMBAS
Al seleccionar bombas para una aplicación dada, tenemos varias bombas entre
las que elegir. Haremos lo posible para seleccionar una bomba que opere con un
rendimiento relativamente alto para las condiciones de funcionamiento dadas.
Los parámetros que se deben investigar incluyen la velocidad específica Ns, el
tamaño D del impulsor y la velocidad de operación n. Otras posibilidades son el uso de
bombas multietapa, bombas en serie, bombas en paralelo, etc. Incluso, bajo ciertas
condiciones, limitar el flujo en el sistema puede producir ahorros de energía.
El objetivo es seleccionar una bomba y su velocidad de modo que las
características de funcionamiento de la bomba en relación al sistema en el cual opera
sean tales que el punto de funcionamiento esté cerca del PMR (punto de máximo de
rendimiento). Esto tiende a optimizar el rendimiento de la bomba, minimizando el
consumo de energía.
El punto de operación puede desplazarse cambiando la curva característica de la
bomba, cambiando la curva característica del sistema o cambiando ambas curvas. La
curva de la bomba puede modificarse cambiando la velocidad de funcionamientos de
una bomba dada o seleccionando una bomba distinta con características de
funcionamiento diferentes. En algunos casos puede ser una ayuda ajustar el impulsor, es
decir, reducir algo su diámetro. Este impulsor más reducido se instala en la cubierta
original. La curva característica del sistema puede cambiarse modificando el tamaño de
la tubería o estrangulando el flujo.
Una complicación que se presenta a menudo es que los niveles de ambos
extremos del sistema no se mantienen constantes, como ocurre si los niveles de los
depósitos fluctúan. En tal caso es difícil alcanzar un rendimiento alto para todos los
modos de funcionamiento. En casos extremos a veces se utiliza un motor con velocidad
variable.
El procedimiento de selección de una bomba que permita una recirculación
segura es selecciones una bomba que produzca el flujo de descarga Qa deseado. La
curva E es la característica de carga y capacidad de la bomba y la curva a es la de carga
del sistema para la descarga hacia el tanque A. La bomba funciona con una carga de
Hop.
Para incluir circulación continua en el sistema de bombeo, hay que aumentar el
caudal de la bomba con la carga Hop de funcionamiento para mantener una descarga de
Qa hacia el tanque A y, al mismo tiempo, una recirculación Qb de retorno al tanque B.
Para lograrlo, se selecciona el tamaño inmediato mayor de impulsor con la curva de
rendimiento F.

55
6.3.3. Ventiladores
Un ventilador es una máquina de fluido concebida para producir una corriente de
aire mediante un rodete con aspas que giran produciendo una diferencia de presiones.
Entre sus aplicaciones, destacan las de hacer circular y renovar el aire en un lugar
cerrado para proporcionar oxígeno suficiente a los ocupantes y eliminar olores,
principalmente en lugares cerrados; así como la de disminuir la resistencia de
transmisión de calor por convección. Fue inventado en 1882 por el estadounidense
Schuyler S. Wheeler.
Se utiliza para desplazar aire o gas de un lugar a otro, dentro de o entre espacios,
para motivos industriales o uso residencial, para ventilación o para aumentar la
circulación de aire en un espacio habitado, básicamente para refrescar. Por esta razón, es
un elemento indispensable en climas cálidos.
Un ventilador también es la turbomáquina que absorbe energía mecánica y la
transfiere a un gas, proporcionándole un incremento de presión no mayor de 1.000
mmH2O aproximadamente, por lo que da lugar a una variación muy pequeña del
volumen específico y suele ser considerada una máquina hidráulica. En la actualidad, en
el diseño se tiene en cuenta la compresibilidad para incrementos de presión mucho
menores, hasta 0,3 m.c.a., por lo que los ventiladores, hasta dicho incremento de
presión, se pueden diseñar y considerar como una turbomáquina hidráulica.
En energía, los ventiladores se usan principalmente para producir flujo de gases
de un punto a otro; es posible que la conducción del propio gas sea lo esencial, pero
también en muchos casos, el gas actúa sólo como medio de transporte de calor,
humedad, etc.; o de material sólido, como cenizas, polvos, etc.
Entre los ventiladores y compresores existen diferencias. El objeto fundamental
de los primeros es mover un flujo de gas, a menudo en grandes cantidades, pero a bajas
presiones; mientras que los segundos están diseñados principalmente para producir
grandes presiones y flujos de gas relativamente pequeños. En el caso de los
ventiladores, el aumento de presión es generalmente tan insignificante comparado con la
presión absoluta del gas, que la densidad de éste puede considerarse inalterada durante
el proceso de la operación; de este modo, el gas se considera incompresible como si
fuera un líquido. Por consiguiente en principio no hay diferencia entre la forma de
operación de un ventilador y de una bomba de construcción similar, lo que significa que
matemáticamente se pueden tratar en forma análoga.
Por lo común la denominación de ventilador se utiliza cuando la presión se eleva
hasta unas 2 psig; entre esta presión y unas 10 psig, la máquina recibe del nombre de
soplador. Para presiones de descarga más altas, el término que se usa es el de
compresor.

56
También de forma secundaria, se utiliza el ventilador para asistir a
intercambiadores de calor como un disipador o a un radiador con la finalidad de
aumentar la transferencia de calor entre un sólido y el aire o entre los fluidos que
interactúan. Una clara aplicación de esto se ve reflejada en evaporadores y
condensadores en sistemas de refrigeración en que el ventilador ayuda a transferir el
calor latente entre el refrigerante y el aire, y viceversa. Asimismo, equipos de
acondicionamiento de aire como la Unidad manejadora de aire (UMA), ocupan un
ventilador centrífugo de baja presión estática para circular el aire por una red de ductos
al interior de una edificación o instalación industrial.
Suele haber circulación de aire o ventilación a través de los huecos en las
paredes de un edificio, en especial a través de puertas y ventanas. Pero esta ventilación
natural, quizá aceptable en viviendas, no es suficiente en edificios públicos, como
oficinas, teatros o fábricas. Los dispositivos de ventilación más sencillos utilizados en
lugares donde se necesita mucha ventilación son ventiladores instalados para extraer el
aire viciado del edificio y favorecer la entrada de aire fresco. Los sistemas de
ventilación pueden combinarse con calentadores, filtros, controladores de humedad y
dispositivos de refrigeración.
En definitiva, el ventilador es una bomba rotodinámica de gas que sirve para
transportar gases, absorbiendo energía mecánica en el eje y devolviéndola al gas; se
distingue del turbocompresor en que las variaciones de presión en el interior del
ventilador son tan pequeñas, que el gas se puede considerar prácticamente
incompresible.
CLASIFICACION
Los ventiladores que se emplean comúnmente se pueden dividir en tres tipos
generales, de hélice, axiales y centrífugos. Los ventiladores se pueden disponer con
variedad de posiciones de descarga y con rotación del impulsor, ya sea en el sentido de
las agujas del reloj o viceversa. Salvo raras excepciones, se pueden proporcionar para
acoplamiento directo o para bandas V.
VENTILADOR DE HELICE.- Este ventilador consiste en una hélice dentro de
un anillo o marco de montaje. La dirección de la corriente de aire es paralela a la flecha
del ventilador. Se emplea para trasladar aire de un lugar a otro, o hacia el ambiente
exterior, o para introducir aire fresco.
Puede manejar grandes volúmenes de aire a una presión estática baja, raramente
a presiones estáticas mayores de 25 mm de c.a. Se fabrica en muchos estilos y tipos para
trabajos específicos.
Los ventiladores de extracción (extractores) de uso normal, pueden tener desde 2
hasta 16 aspas, dependiendo ello del funcionamiento particular del ventilador.

57
Generalmente las unidades de poco número de aspas se usan en ventiladores de
baja presión y los que cuentan con un número mayor de aspas se emplean en aquellas
aplicaciones que requieren presión.
El ancho de las aspas, su ángulo, su velocidad axial y número de etapas, son
factores todos que intervienen en el diseño y la capacidad.
VENTILADOR AXIAL.- El ventilador axial es de diseño aerodinámico; los
coeficientes de presión ψ oscilan entre (0,05 ÷ 0,6) pudiendo llegar en algunos diseños
hasta 1. Este tipo de ventilador consiste esencialmente en una hélice encerrada en una
envolvente cilíndrica.
La adición de álabes-guía, detrás del rotor, convierten al ventilador tubo-axial en
un ventilador axial con aletas guía.
Puede funcionar en un amplio rango de volúmenes de aire, a presiones estáticas
que van de bajas a medias y es capaz de desarrollar mayores presiones estáticas que el
ventilador tubo-axial y ser más eficiente; los álabes-guía, en la succión o en la descarga,
o en ambas partes, se han añadido para enderezar el flujo del aire fuera de la unidad.
Aprovechando la conversión del componente rotativo de la corriente de aire, este
ventilador puede alcanzar una presión estática más alta que el de tipo de hélice de aspas
rectas, a la misma velocidad axial, y hacerlo más eficientemente.
La facilidad de montaje y el flujo del aire en línea recta los hace ideales para
muchas aplicaciones; por encima de 75 a 100 mm. de presión estática, los ventiladores
axiales se usan pocas veces para servicios de ventilación.
VENTILADOR CENTRIFUGO.- El ventilador centrífugo consiste en un rotor
encerrado en una envolvente de forma espiral; el aire, que entra a través del ojo del rotor
paralelo a la flecha del ventilador, es succionado por el rotor y arrojado contra la
envolvente se descarga por la salida en ángulo recto a la flecha; puede ser de entrada
sencilla o de entrada doble.
En un ventilador de entrada doble, el aire entra por ambos lados de la envolvente
succionado por un rotor doble o por dos rotores sencillos montados lado a lado. Los
rotores se fabrican en una gran variedad de diseños, pudiéndose clasificar, en general,
en aquellos cuyas aspas son radiales, o inclinadas hacia adelante, o inclinadas hacia
atrás del sentido de la rotación.
Los rotores pueden tener los tres tipos de álabes que se representan en la Fig.
175, y cuyas particularidades son las siguientes:

58
Fig. 175.- Rodetes y triángulos de salida de los ventiladores centrífugos
a) Con álabes curvados hacia adelante; b) Con álabes de salida radial; c) Con álabes curvados hacia atrás
a) Alabes curvados hacia adelante, β2 > 90º.- Este tipo es poco frecuente en las
bombas centrífugas; en los ventiladores se emplea a causa del bajo nivel de ruido que
presentan.
Otras características son:
- Gran número de álabes de 48÷60
- Para una velocidad determinada caudal superior y dimensiones menores que
las de cualquier otro tipo de ventilador
- Rendimiento bajo, máximo del orden de 65÷75% por lo que en la actualidad
este tipo de ventilador centrífugo tiende a ser reemplazado por los modernos
ventiladores axiales.
b) Alabes de salida radial, β2 = 90º.- Tienen menor número de álabes que los
anteriores; se emplean para impulsar aire o gases sucios a elevada temperatura, gracias a
la facilidad con que son eliminados los depósitos sólidos por la fuerza centrífuga.
c) Alabes curvados hacia atrás, β2 < 90º.- Es el tipo normal de ángulo de salida
en las bombas centrífugas. Tienen mejor rendimiento que los anteriores, ya que si los
antiguos álabes de chapa se reemplazan por los más modernos de perfil aerodinámico,
se llega a alcanzar un rendimiento del orden del 90%. Su presión y gasto másico son
inferiores para una misma velocidad de rotación y número de álabes que en el primer
tipo.
El nivel de ruido es bajo.

59
La Fig. 176 muestra las formas más corrientes de la admisión de los
ventiladores.
- La construcción (a) es la más sencilla pero la de peor rendimiento.
- La construcción (c) con una forma abocinada más aerodinámica permite
conseguir una entrada de la corriente en el rodete más uniforme, reduciéndose el choque
a un mínimo. A veces se añade a la entrada, antes de la boca del ventilador, una caja
como se muestra en la Fig. 177 o conducto de diferentes tipos, según lo requiera la
instalación.
Fig. 176.- Formas de la admisión de los ventiladores,
a) Cilíndrica; b) Cónica; c) Abocinada; d) Compuesta; e) Guiada con álabes directores
Fig. 177.- Disposición de la caja de entrada o cámara de admisión de un ventilador,
a) Correcta; b) Incorrecta

60
La forma del anillo de fijación de los álabes puede influir en el rendimiento,
como muestra la Fig. 178. Sólo la forma (c) evita el desprendimiento de la corriente a la
entrada, aunque las otras dos formas son de construcción más sencilla y económica.
Fig. 178.- Formas diversas del anillo de fijación de los álabes, a) Plano; b) Cónico; c) Aerodinámico (En
las formas (a) y (b) el desprendimiento de la corriente ocurre fácilmente).
La lengua de la caja espiral puede ser larga, corta o no existir, como se indica en
el esquema de la Fig. 179. Una lengua excesivamente corta es causa del aumento del
ruido en los ventiladores, mientras que una lengua excesivamente larga provoca una
disminución del rendimiento. Los ventiladores de alta presión son en esto más sensibles
a la variación del rendimiento.
Fig. 179.- Cámara espiral, 1 Sin lengua;
2 Con lengua poco pronunciada;
3 Con lengua pronunciada.

61
En la Fig. 180 se presentan tres formas corrientes de la realización del difusor y
en la Fig. 181 las diferentes posiciones que puede tomar la salida del ventilador.
Fig. 180.- Colocación del difusor a la salida del ventilador, a) Correcta; b) Incorrecta; c) Difusor simétrico.
Fig. 181.- Realizaciones diversas de la boca de salida del ventilador, a) A derechas; b) A izquierdas.
CAUSAS DEL RUIDO EN VENTILADORES
Los álabes de un ventilador crean a su alrededor un campo de presión que varía
de un punto a otro del espacio, originándose unas ondas acústicas que interaccionan
entre sí, propagándose por el aire, las paredes, el suelo, y en general por la estructura del
edificio.
Las causas son:
- La frecuencia fundamental del sonido del ventilador es igual al producto de su
velocidad de rotación por el nº de álabes del rodete
- La intensidad del sonido producido directamente por los álabes es
aproximadamente proporcional a la velocidad periférica de la punta de los álabes y a la
quinta potencia del nº de revoluciones

62
- Las intensidades de sonido de dos ventiladores geométricamente semejantes
son directamente proporcionales a la séptima potencia de la relación de semejanza
- La distancia excesivamente pequeña entre el borde de salida de los álabes del
rodete y la lengua de la caja espiral es causa de ruido.
- El número de los álabes directrices fijos no debe ser igual ni múltiplo del de
los álabes móviles
- La corona difusora sin álabes produce menos ruido que la corona de álabes
directrices
- Las vibraciones forzadas de la carcasa y de los conductos de admisión y
escape pueden ser origen de ruidos de gran intensidad, sobre todo en condiciones de
resonancia
- El desequilibrio estático y dinámico del motor, y la mala alineación de los
cojinetes
- El motor de accionamiento y los cojinetes de bolas, a bajo nº de revoluciones,
son causa de ruido, por lo que utilizando cojinetes deslizantes se puede eliminar la causa
- Al disminuir el rendimiento del ventilador para un mismo nº de rpm aumenta la
intensidad del ruido.
CARACTERISTICAS
Los ventiladores se clasifican, según la dirección del flujo en el rodete, en
centrífugos, diagonales o semiaxiales y axiales. Dentro de cada grupo, el tipo de
ventilador queda definido por el número especifico de revoluciones nq de la forma:
Algunos de los puntos de vista más importantes a tener en cuenta en la elección
de un ventilador son los siguientes:
Rendimiento óptimo.- Para ello se debe escoger el ventilador según el número
específico de revoluciones requerido.
Mínimo nivel de ruido.- Para ello se debe escoger el ventilador con un
coeficiente de presión ψ elevado y número de revoluciones bajo.

63
Gran caudal.- Para ello se debe escoger un ventilador con coeficiente de caudal
Φ elevado.
Gran potencia específica (volumen y masa de máquina reducidos para la
potencia deseada).
Forma y dimensiones determinadas en la admisión y salida.
Curvas características planas en todo el campo de trabajo del ventilador a fin de
que el rendimiento se mantenga elevado.
Potencia mínima absorbida a caudal nulo.
Exigencias diversas en cuanto a la regulación.
DESARROLLO
La industria de los ventiladores, un tanto postergada años atrás, despierta en la
actualidad gran interés por el creciente uso de estas máquinas en la ventilación de
locales de trabajo y de recreo, minas, fábricas, túneles, barcos, etc. ..., así como en las
múltiples aplicaciones de secado, refrigeración y acondicionamiento de aire. La
construcción de los ventiladores se perfecciona cada vez más, así como las pruebas y
ensayos para un mejor funcionamiento.
Un método para investigar la corriente y el ruido en los ventiladores consiste en
instalar imanes diminutos, que se instalan en álabes diametralmente opuestos y un
transductor (fotocélula) cuyos impulsos se envían a un contador eléctrico.
Corrosión y abrasión.- La corrosión que proviene solamente de la humedad, se
puede controlar con pintura de buena pasta de asfalto u otra clase de pintura resistente a
la corrosión. La corrosión que proviene de otros elementos, se debe tratar en cada caso
particular.
En la actualidad existen ventiladores de construcción total de plástico,
generalmente polietileno o cloruro de polivinilo rígido. La construcción de ventiladores
de materiales plásticos data ya de muy antiguo; en la industria química su empleo es
hoy muy frecuente, para evitar la corrosión que fácilmente se produce en los
ventiladores metálicos. Otras ventajas de los ventiladores de plástico son, marcha
tranquila y reducción del peso hasta alcanzar sólo el 10% del peso de un ventilador de
chapa; la superficie interior del ventilador de plástico es muy poco rugosa, y por tanto
desde el punto de vista hidrodinámico muy favorable, por lo que es posible encontrar un
ventilador que sea más o menos resistente a las sustancias químicas más comunes.

64
Por lo general, los fabricantes no pueden garantizar la vida de un ventilador que
maneje vapores corrosivos, puesto que el grado de corrosión depende de muchos
factores, tales como, la temperatura, la concentración y la presencia de otras
sustancias que provoquen la acción del elemento corrosivo.
La fabricación de álabes de ventilador axiales de duroplástico exige una fuerte
inversión en la fabricación de las matrices para las prensas, lo cual sólo se justifica en
los ventiladores pequeños por el número de piezas en serie que se fabrican.
En la construcción de ventiladores se emplea un gran número de materiales
termoplásticos, entre ellos el polietileno, muy utilizado en construcción soldada.
Se han desarrollado procesos de fabricación especiales, en los que las carcasas se
conforman de placas de material plástico en dos mitades, que se unen entre sí con
pernos también de plástico; el cubo y los álabes conforman una sola pieza; la llanta
fabricada de la misma manera se suelda a los álabes.
La abrasión rara vez constituye un problema serio en la ventilación. Existen
diseños especiales de ventiladores, así como materiales disponibles, que proporcionan la
mayoría de los fabricantes, para cuando la abrasión llegue a ser un factor importante.
DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD
Los dispositivos de seguridad deben proteger al personal del contacto con
elementos rotatorios y, al mismo tiempo, interferir al mínimo en el funcionamiento
normal del equipo; asimismo, deben proteger el equipo contra daños accidentales.
a) Protecciones metálicas
Las protecciones metálicas se utilizan para cubrir la entrada o salida del
ventilador centrífugo o axial, o para rodear completamente al ventilador, al motor y a la
transmisión del ventilador de hélice. Estas protecciones metálicas (rejillas de malla o
entrecalado fino), obstruyen la corriente de aire y reducen la capacidad del ventilador de
manera considerable; si es posible, no se debe usar una malla plana de menos de 25
mm2
; si se tiene que usar una malla fina, la protección metálica debe ser lo
suficientemente grande como para que su área libre sea, por lo menos, igual al área de
entrada o de salida, según el caso.
b) Guardabandas. La transmisión por bandas en V es de fricción y, como tal,
genera calor. El aire debe circular libremente por todas las partes de la transmisión,
colaborando en la disipación de este calor, no siendo buena práctica el envolver
completamente las transmisiones por bandas en V; si es posible conviene utilizar
guardabandas de malla abierta.

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