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• Alexandra Velazquez

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¿Qué es una bomba centrifuga? Una bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta o coraza. Se denominan así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción centrífuga. Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta misma acción. Así, despojada de todos los refinamientos, una bomba centrífuga tiene dos partes principales: Un elemento giratorio, incluyendo un impulsor y una flecha, y un elemento estacionario, compuesto por una cubierta, estoperas y chumaceras.

Clasificaciones de bombas centrifugas a) Según la dirección del flujo en el impulsor.  Bombas de Flujo Radial: tienen impulsores angostos que desarrollan altas presiones o alturas.  Bombas de Flujo Axial: el escurrimiento es casi totalmente axial y desarrollan bajas presiones  Bombas de Flujo Mixto: el flujo cambia de axial a radial. Son bombas para caudales y presiones o alturas intermedias. b) Según el tipo de succión  Simple Succión  -Doble Succión (ambos lados del impulsor)  Succión Negativa (nivel del líquido inferior superior al de la bomba) Partes de una bomba centrífuga  Carcasa: Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la función de convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía de presión. Esto se lleva a cabo mediante reducción de la velocidad por un aumento gradual del área.  Impulsores: Es el corazón de la bomba centrífuga. Recibe el líquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba.  Anillos de desgaste: Cumplen la función de ser un elemento fácil y barato de remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas holguras entre el

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impulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro, evitando así la necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los anillos. Estoperas, empaques y sellos: la función de estos elementos es evitar el flujo hacia fuera del líquido bombeado a través del orificio por donde pasa la flecha de la bomba y el flujo de aire hacia el interior de la bomba. Flecha: Es el eje de todos los elementos que giran en la bomba centrífuga, transmitiendo además el movimiento que imparte la flecha del motor. Cojinetes: Sirven de soporte a la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en relación con las partes estacionarias. Soportan las cargas radiales y axiales existentes en la bomba. Bases: Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda ella.

Beneficios de las bombas centrífugas  Acción continúa sin puntos muertos, ni cambios de velocidad en el agua elevada.  Ocupan poco espacio, por lo que pueden ser montadas en bastidores provistos de ruedas para su mejor transporte.  Su conservación es mucho más económica.  Las averías e interrupciones son muy poco frecuentes.  Las fundaciones son sencillas, porque no se producen choques no movimientos violentos  Son acoplables directamente a los motores.

Aplicaciones de las bombas centrífugas  Sistemas de tratamientos de aguas  Maquinas lavadoras  Procesos químicos  Agricultora-Fertilizantes y otros

Accesorios a instalar en una bomba A la hora de diseñar un sistema de bombeo, existen una serie de accesorios que deberán siempre instalarse junto con una bomba: A.-Válvula de mariposa – Se utiliza para poder aislar el circuito de la bomba en caso de necesidad de reparación o mantenimiento, tanto de la bomba como de cualquier otro elemento perteneciente al circuito. B.- Filtro- Para evitar que cualquier tipo de impureza entre a la bomba y la dañe. C.- Válvula de bola.- Para aislar únicamente la bomba, también en caso de necesidad de reparación o mantenimiento de la misma. D.- Válvula de bola motorizada.- Primera válvula en cerrar, por eso se encuentra accionada mediante un motor.

E.- Manguitos anti vibratorios.- Evitan que durante el funcionamiento de la bomba, las vibraciones afecten a la tubería F.-Manómetro.- Lleva el control de la presión de la bomba, en caso de sobrepasar ciertos límites puede provocar la parada de la bomba. G.- Válvula de retención.- Situada siempre a la salida de la bomba, evita la inversión del flujo, situación bastante común en bombas al superarse ciertos valores de presión.

¿Qué es el NPSH? NPSH es la sigla de la expresión inglesa “Net-Positive-Suction-Head”, también llamada “altura de aspiración neta positiva” o “altura total de presión de retención”. El NPSH está relacionado con el fenómeno de la cavitación. Al igual que la altura de elevación, el caudal de impulsión y la potencia absorbida, representa una de las características más importantes para una bomba. Se distingue entre el NPSH de la instalación (NPSHA o NPSHdisponible) y el NPSH de la bomba (NPSHP o NPSH, requerido). Mediante una simple comparación de los dos valores NPSHdisp. y NPSHreq., es posible determinar, si la bomba seleccionada es apta para trabajar con seguridad en la planta contemplada o no. Para que una bomba funcione sin cavitación, debe cumplirse la siguiente expresión:

NPSH disponible La forma de calcula el NPSHd es:

Presión estática (ps): La presión estática en una corriente de fluido es la fuerza normal por unidad de área actuando sobre un plano o contorno sólido en un punto dado. Describe la diferencia de presión entre el interior y el exterior de un sistema, despreciando cualquier movimiento en el líquido. Presión dinámica: Un fluido en movimiento ejerce una presión más alta que la presión estática debido a la energía cinética (mv2 /2) del fluido. Esta presión adicional se define como presión dinámica. Se puede medir convirtiendo la energía cinética del fluido en energía potencial.

En la mayoría de los sistemas de climatización el circuito se encuentra cerrado al exterior, por lo que:

De los factores que influyen en el NPSHd, únicamente se puede actuar sobre dos:  La altura a la que está situada la bomba  Las pérdidas de carga

NPSH requerido

La NPSH requerida es la NPSH mínima que se necesita para evitar la cavitación. Depende de las características de la bomba, por lo que es un dato que debe proporcionar el fabricante en sus curvas de operación.

Donde: Hz es la Altura mínima necesaria a la entrada del rodete, en m.c.l. (metros de columna de líquido).

es la presión cinética correspondiente a la velocidad de entrada del líquido en la boca de aspiración, en m.c.a. (para Va en m/s). Cavitación La NPSH disponible debe ser mayor que la NPSH requerida para evitar la cavitación. Las causas más frecuentes de que esta condición no se cumpla son tres:  Aumento de la pérdida de carga en la línea de aspiración, bien por obstrucción de la tubería o filtro de aspiración, bien por funcionamiento de la bomba con la válvula de aspiración semi cerrada.  Aumento de la presión de vapor del líquido al aumentar su temperatura, por ejemplo si el líquido a bombear se refrigera previamente, y esta refrigeración falla.  Altura de aspiración: Diferencia entre la cota de eje bomba y la de la lámina de agua

El valor NPSHreq. Solamente depende de las características de la bomba y no de las de la instalación. Es variable para cada bomba en función del caudal y del número de revoluciones y es siempre positivo. El valor NPSHreq. Es independiente de la naturaleza del fluido trasegado. Los valores NPSHreq. Indicados en las curvas características de cada bomba son resultado de mediciones efectuadas con agua fría como fluido trasegado. Se obtienen en bancos de pruebas especialmente diseñados para mediciones de los valores NPSH y pueden ser verificados en cualquier momento. El valor NPSHreq. da una indicación acerca de la capacidad de aspiración de una bomba en un punto determinado de la curva característica: cuanto menor es el valor NPSHreq., tanto mayor es su capacidad de aspiración.

CASO 1: Bombas con suministro abajo del nivel La siguiente figura representa una succión negativa, donde se indica claramente los tramos de succión y descarga con sus respectivos accesorios. Se tendrá entonces en la tubería de succión una caída de presión por efecto del roce que se denota hfs, una velocidad Vs, una altura de succión hs y un diámetro de succión Ds. En la descarga se tendrá un hfd, una velocidad de descarga Vd, una altura de descarga hd y un diámetro de descarga Dd al cual se considera como el inmediato superior al de la succión. Para este primer caso y considerando cada tramo por separado la ecuación para la Altura Dinámica Total queda de la siguiente forma:

En este caso al encontrarse ambos tanques abiertos a la atmósfera las presiones hrs y hrd se anulan

CASO 2: Bombas con suministro arriba del nivel En la figura se representa una succión positiva, la altura geométrica que la bomba debe vencer en este caso es menor, para este caso el ADT será:

Al encontrarse ambos tanques abiertos a la atmósfera, las presiones residuales hrs y hrd se eliminan. Si en cambio el tanque de descarga se mantiene con una determinada presión, a la ecuación anterior se le suma el valor de hrd y si además el tanque de succión se mantiene también presurizado, a la misma ecuación se le restara hrs.

CASO 3: Bombas con suministro a 3 kg/cm2 de presión En la figura se representa dos tanques, uno inferior y otro superior los cuales se encuentran sellados y poseen una presión residual hrs y hrd. En la ecuación de ADT la presión hrd tiene que sumarse mientras que la presión hrs debe restarse por ser energía adicional que va a tener el sistema y que va ayudar al trabajo de bombeo. La ecuación del ADT resultante es:

Si solamente se tiene el tanque superior a presión y el inferior abierto a la atmósfera, de la ecuación anterior se elimina hrs, si en cambio es el superior abierto a la atmósfera y el inferior cerrado y presurizado de la ecuación se elimina el termino hrd.

ADT Y hf ADT La expresión para el cálculo de A.D.T. proviene de la ecuación de BERNOULLI

Dónde: h = Altura geométrica entre el nivel inferior y el superior del líquido.

∑hf = La sumatoria de todas las pérdidas (tanto en tubería recta como en accesorios) que sufre el fluido entre el nivel de succión y el de descarga. V²/2g= Energía dinámica o cinética. hr = Es la presión residual que debe vencer la bomba cuando el fluido llegue a su destino o punto mas Perdidas de presión hf Cuando un fluido se desplaza uniformemente por una tubería recta, larga y de diámetro constante, la configuración del flujo indicada por la distribución de la velocidad sobre el diámetro de la tubería adopta una forma característica. Cualquier obstáculo en la tubería cambia la dirección de la corriente en forma total o parcial, altera la configuración característica de flujo y ocasiona turbulencia, causando una pérdida de energía mayor de la que normalmente se produce en un flujo por una tubería recta. Ya que las válvulas y accesorios en una línea de tubería alteran la configuración de flujo, producen una pérdida de presión adicional la cual se puede determinar por:

Dónde: hf = Caída de presión (m) K = Coeficiente de resistencia según el tipo específico de válvula o conexión.

Bibliografía  Muños M. (2008). “CALCULO Y SELECCIÓN DEL TANQUE HIDRONEUMÁTICO PARA EL ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE AL HOSPITAL CUNDALLINI”. En Tesis (12, 13 ). INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO:  Institute, ASHRAE Learning. Fundamentals of Water System Design, SI Version. Atlanta : s.n., 1999.  Característica de caudal inherente: definición, gráfica descriptiva, clasificación de las válvulas según esta característica. Visitas técnicas. [En línea] 2008. http://visitastecnicas2008instrumentacion.blogspot.com/2008/03/asignacioncaracterstica-de-caudal.html.  IDAE, Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía. Selección de equipos de transporte de fluidos. Ministerio de Industria, turismo y comercio. 2010.