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Tipos y Partes de Bombas  [CATEGORIA]Una bomba centrífuga es un dispositivo constituido por un conjunto de paletas rotatorias perfectamente encajadas dentro de una cubierta metálica, de manera que son capaces de impulsar al líquido que esté contenido dentro de la cubierta, gracias a la fuerza centrífuga que se genera cuando giran las paletas.Los elementos principales de toda bomba centrífuga son: - Un elemento estático conformado por chumaceras, estopero y cubierta.
- Un elemento dinámico-giratorio comformado por un impulsor y una flecha.
En los últimos años, gracias a las facilidades que se han venido dando en el suministro de la energía elétrica, el uso de la bombas se ha extendido de gran manera. Dado que la mayoría de las bombas son impulsadas con motores eléctricos, esta mejora en el flujo de la eléctricidadha permitido que los diseñadores y fabricantes de motores eléctricos puedan proveer motores poderosos y confiables.
Existen bombas capaces de alcanzar de forma estable velocidades tan altas como 10.000 rpm y de bombear contra alturas mayores de 100 metros impulsando hasta dos millones de litros por minuto. Las bombas centrifugas tienen cientos de aplicaciones Estos dispositivos son empleados en usos que van desde el simple desagüe de sotanos hasta la alimentación de aguas blancas para una ciudad entera.
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Mantenimiento de Anillos de Desgaste Instalación
Hoy en día, los anillos de desgastes suelen ser insertados y prensados en los impulsores. Por esta razón, se presenta la posibilidad de que ocurra una deformación o desviación durante el proceso de montaje por lo que se hace necesario revisar en sus centros tanto al juego de impulsores como a la flecha a fin de chequear si la superficie de los nuevos anillos están alineadas. En caso contrario es evidente que se debe corregir la desalineación. En algunos casí se podría instalar anillos de desgaste un poco más grandes para luego proceder a su rectificación cortando la superficie de desgaste al diametro apropiado después de montarlos.
Espacio libre (juego)
Existen ciertas normas y tolerancias, que son elaboradas por los fabricantes, para el espacio libre más conveniente de juntas de desgaste de metales resistentes a las raspaduras en bombas de servicio general. Estas normas pueden aplicarse a las siguientes combinaciones metálicas:
(1) Bronce con otro bronce distinto
(2) hierro fundido con bronce
(3) acero con bronce
(4) metal monel con bronce
(5) hierro fundido
Como es natural es necesario seguir siempre las recomendaciones del fabricante para determinar el debido juego de los anillos y su tolerancia deberán aceptarse y seguirse se se quieren evitar daños posteriores.
Desgaste permisible
La determinación del desgaste que se puede permitir antes de que la bomba deba ser desarmada para renovar la junta de desgaste puede lograrse solo con la experiencia ya que intervienen demasiados factores.
Uno de los criterios más utilizados para decidir cuando debe hacerse la reparación, consiste en determinar cuando el escurrimiento interno por los anillos es tan significativo que el bajo rendimiento de la máquina justifica el costo de la reparación. Así, con el uso continuo y alto costo de la energía, se justifica una renovación más frecuente. Se puede usar como guia una regla general que que dice que el aumento de espacio libre en un 100% en el juego de los anillos justifica la reposición de los mismos.
Es muy importante que siempre se verifique si hay excentricidad en el desgaste, midiendo el diámetro del cubo del impulsor y el diámetro interno del anillo de desgaste, aun cuando el espacio libre no sea excesivo y la bomba puede volverse a armar sin remover los anillos de la junta de desgaste.
Medición del espacio libre
Para medir el espacio libres de los anillos de desgaste se inserta un calibrador de claros entre las partes fijas y las giratorias.
Cuando lo anterior no es posible, se puede hacer una aproximación. Para ello se sigue el siguiente procedimiento:
Montamos un indicador de cuadrante en el impulsor. Manteniendo fijo el anillo en el cubo del anillo de desgaste, calibramos a cero la lectura del cuadrante. Luego, se se empuja hacia arriba el anillo fijo desde abajo y se lee la lectura máxima del cuadrante que corresponde al espacio libre diametral.
Pero si la bomba se ha desarmado, el procedimiento normal consiste en medir independientemente el D.I. del ajuste del anillo de desgaste y el D.E del cubo del anillo de desgaste el impulsor. Para ello se usan respectivamente micrómetros de interiores y exteriores. El juego vendría a ser la diferencia máxima entre las lecturas máxima del D.I. y mínima del D.E.
Es muy importante que el impulsor y los anillos de desgaste tengan la misma temperatura antes de hacer las mediciones.
Restauración de espacios libres cuando no se usan anillos
Para hacer una retauración cuando no se dispone del anillo, el operador debe:
a)comprar partes nuevas
b)reconstruir las superficies gastadas con soldadura
c)instalar uno o varios anillos de desgaste si hay disponible bastante metal en la parte de la cubierta o en el cubo del impulsor
Restauración de los libres de las bombas con anillos sencillos
Hay tres formas para restituir los espacios libres de una bomba con construcción de anillo de desgaste sencillo plano o de tipo L:
a)Obtener un anillo de cubierta nuevo abierto a menor tamaño que el del fabricante. Luego rectificar el cubo del anillo de desgaste del impulsor rebajándolo al torno.
b)Reconstruir la superficie gastada del anillo de desgaste soldándolo o metalizándolo de manera que se pueda abrir a tamaño reducido. Luego rectificar el cubo del anillo de desgaste del impulsor.
c)Rectificar el anillo de desgaste a sobremedida, reconstruir el cubo del anillo de desgaste del impulsor y maquinar para dar el juego correcto con el anillo rectificado.
Restauración de espacios libres de bombas con anillos dobles
Si la bomba tiene dobles anillos de tipo plano o de L, los espacios libres puedes renovarse por uno de los siguientes métodos:
a)Obtener un anillo de impulsor de sobremedida y usar el anillo viejo de la cubierta rectificado a tamaño más grande.
b)Obtener un anillo de la cubierta rectificado a tamaño más pequeño y usar el anillo viejo del impulsor rebajado.
c)Reponer ambos anillos si es necesario.
d)Reconstruir ya sea el anillo de la cubierta o del impulsor con soldadura o metalizándolo y maquinando la otra parte . Alterando la reconstrucción del anillo se puede mantener la junta de escurrimiento en un diámetro muy cercano al original. |
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Un impulsor que se saca de la cubierta de una bomba deberá examinarse cuidadosamente en todas sus superficies para ver si hay desgaste indebido, como de abrasión, corrosión o cavitación. La mayoría de las bombas para servicios general usan impulsores de bronce, que tienen una vida razonablemente larga. Ocasionalmente esas bombas operan en elevaciones de succión altas o a capacidades parciales y ambas cosas afectan la vida del impulsor más adecuado para esas condiciones.
Las bombas que manejan agua que contiene arena pueden usar impulsores de bronce, hierro colado, ferroníquel fundido y aún de acero al cromo, dependiendo de la cantidad de arena, su grado de abrasión y el carácter del agua.
Generalmente, se deberán usar siempre los materiales para los impulsores que forman una cubierta o película protectora, que se adhiera firmemente a los metales subyacentes y no se deslave con la corriente de agua. Sin embargo, el material abrasivo naturalmente erosión esta película protectora en muchos metales, haciendo su uso indeseable.
El desgaste por abrasión se puede determinar mejor con una prueba de sedimentación. Una parte del líquido bombeado se permite que repose durante algunas horas en una vasija de vidrio y se examina si las partículas asentadas son de arenisca. Generalmente un análisis químico de laboratorio del líquido bombeado es necesario para determinar si la corrosión es la causa de desgaste indebido. Por su supuesto, si se identifica el desgaste por corrosión, se hace necesaria la sustitución de los materiales por otros mejores.
La cavitación es muchas veces acompañada de picaduras en las superficies del área de la succión del impulsor y puede identificarse por un ruido de crepitación durante la operación. Si los impulsores se pican o erosionan rápidamente, con frecuencia se justifica el aumento en el costo de aleaciones especiales.
En las bombas pequeñas, se corrige mejor el desgaste del impulsor reponiendo éste, porque el tamaño de la bomba no permite que se reconstruya. Cuando la reconstrucción por soldadura con latón, estaño o autógena y similares, es posible, el costo es alto, y, por lo tanto, la reposición es, por lo general, la mejor solución.
La mayoría de los impulsores más grandes darán muchos años de servicio, a pesar de la abrasión, si las áreas erosionada se corrigen “rellenando” el metal. Aunque no es probable, el desgaste puede alguna vez ocurrir en el cubo del impulsor sobre la montadura de la flecha o en la caja de la cuña. La primera puede ser causada por una porosidad en la fundición del impulsor, permitiendo que el agua escurra de la región de alta presión al ajuste entre la flecha y el impulsor. Algunas veces el material de la flecha es más fácilmente atacado. El desgaste en la caja de la cuña puede ocurrir si el impulsor se ajusta y queda flojo en la flecha o no se coloca bien la cuña.
Finalmente, se pueden formar grietas en el impulsor debido a la vibración excesiva o a los esfuerzos que se establecen durante el proceso de fundición y que no se percibieron al momento de maquinar el impulsor. Los impulsores rajados no se pueden reparar correctamente y es mejor reponerlos.
Siempre que se saque durante una reparación un impulsor del rotor de la bomba, debe rechecarse el equilibrio. Pata balancearlo a mano, el impulsor se monta en un eje cuyos extremos se colocan en dos filo de navaja a nivel. Si el impulsor está desbalanceado, dará vuelta el eje y quedará en reposo con su parte más pesada hacia abajo. Se debe quitar metal de esta porción de manera que el funcionamiento de la bomba no se altere y no resulten corrientes parásitas que aceleren la corrosión. Por esta razón, no es conveniente taladrar agujeros en el exceso de material.
Para balancear un impulsor con caja, la mejor práctica es montar el impulsor de centro en un torno y hacer un corte (que será más profundo en la periferia) de la caja. El corte puede hacerse en ambas guarniciones, dependiendo del espesor real y de la cantidad de metal que hay que quitar.
En bombas de impulsores semiabiertos, el metal que se elimina puede tomarse de la caja si el diseño lo permite o debajo de los álabes si los que están en lado más pesado son más gruesos que los otros. Este mismo método es el que se usa para balancear impulsores abiertos. |
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Existen diferentes tipos de diseños para los anillos de desgaste. por supuesto, la selección del tipo más apropiado siempre dependerá del líquido que se quiera impulsar, la presión diferencial que se presente a través de la junta de escurrimiento, la velocidad de fricción y el diseño particular de la bomba. Como es lógico suponer, los diseñadores de bombas centrifugas siempre usarán el tipo de anillos de desgaste que mejor se adapte a cada servicio de bombeo.
Podemos mencionar los siguientes tipos de anillos de desgaste:
a)Anillo de desgaste tipo plano
Es un tipo de anillo de desgaste muy solicitado. se caracteriza por el hecho de que la junta de escurrimiento consiste en un espacio libre anular derecho.
b)Anillo de desgaste tipo L
Aunque el anillo de desgaste tipo L es tan empleado como el anterior, se diferencia en que presenta un amplio espacio axial libre entre el impulsor y el anillo de la cubierta, por lo que la velocidad del flujo del líquido que está dentro del ojo de succión del impulsor es relativamente baja.
c)Anillos de desgaste de boquilla
A un "anillo de desgaste de tipo L" se le ubica dentro del tipo de "anillos de desgaste de boquilla" si también pueden guiar el líquido impulsado hacia el interior del ojo de impulsión.
d)Anillos de desgaste de laberinto
Se le denomina "anillos de tipo de laberinto" a aquellos anillos que tienen dos o más juntas de escurrimiento anulares que a la vez se encuentran conectadas por cámaras de alivio. En este tipo de anillos de desgaste, como en el paso se interponen varias cámaras de alivio, la energía de velocidad en el chorro se disipa en cada cámara de alivio, lo cual implica un aumento en la resistencia. Esto permite que pueda existir un mayor espacio libre.
e)Anillo de desgaste de interferencia
El anillo de desgaste de interferencia es una versión del "anillo de desgaste de laberinto" que sólo presenta una cámara de alivio.
f)anillo de desgaste de escalón
El tipo de anillo de escalón utiliza dos elementos planos de anillo con diámetros ligeramente diferentes en todo el ancho de la junta de escurrimiento con una cámara de alivio entre ellos. |
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Los anillos de desgaste constituyen una junta de escape económica y fácil de renovar entre el impulsor y la cubierta. Para restaurar los espacios libres originales después del desgaste, el operador tienen que (1) reconstruir las superficies gastadas soldándolas, con metalización a chorro, u otros medios y luego rectificar la parte; o (2) comprar partes nuevas. Las partes nuevas no son muy costosas en las bombas pequeñas, especialmente si la cubierta del elemento estacionario es una simple cubierta de succión. De hecho, el costo de un anillo estacionario renovable diferirá algunas veces, muy poco del de una cubierta de succión totalmente nueva para estas unidades. Esto no es cierto para unidades grandes, por supuesto, ni si el elemento estacionario es parte de una fundición complicada. Si el costo inicial de una bomba es de gran importancia, el diseñador puede beneficiar al operador proporcionando medios para que tanto las partes estacionarias como el impulsor se puedan maquinar nuevamente. Entonces se pueden instalar anillos de cubierta y de impulsor renovables. La nomenclatura para la cubierta o la parte estacionaria que forma la superficie de la junta de escurrimiento varía como sigue: (!) “anillo de la cubierta” (si está montado en la cubierta); (2) “anillo de la tapa de succión” o “anillo de la cabeza de succión” (si está montado en una tapa o cabeza de succión); y (3) “anillo de la tapa del estopero” o “anillo de la cabeza” (si está montado en la tapa del estopero o en la cabeza). Algunos ingenieros gustan de identificar aún más de la parte posponiendo las palabras “de desgaste” a la palabra “anillo”, por ejemplo, “anillo de desgaste de la cubierta”. Una parte renovable para la superficie de desgaste del impulsor se llama “anillo tanto estacionarios como giratorios, tienen construcción de “doble anillo”. |
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Los impulsores también pueden ser clasificados por su diseño mecánico. Bajo este esquema, los impulsores se clasifican en:
a)Impulsores completamente abiertos
b)Impulsores semiabiertos
c)Impulsores cerrados.
Impulsores abiertos
Los impulsores abiertos se encuentran conformados solamente por álabes. Estos se hallan soldados a un cubo central para que puedan ser montados en la flecha sin forma alguna de pared lateral o cubierta.
La desventaja principal de este tipo de impulsor es su debilidad estructural. Si los álabes son largos, deben reforzarse con costillas o una cubierta parcial. Generalmente los impulsores abiertos se usan en bombas que manejan líquidos abrasivos (en las que el impulsor gira ente dos placas laterales, entre las paredes de la cubierta de la voluta, o entre la tapa del estopero y la de succión). El espacio libre entre los álabes del impulsor y las paredes laterales permite cierto deslizamiento de agua (similar a la pérdida de una bomba recíprocante): Este deslizamiento aumenta al aumentar el desgaste. Para restaurar la eficiencia original se deben reponer tanto el impulsor como las placas laterales. Esto, incidentalmente, requiere un gasto mayor del que se incurría en bombas de impulsor cerrado en las que la junta de escurrimiento la forman simples anillos.
Impulsores semiabiertos
El impulsor semiabierto comprende una cubierta o una pared trasera del mismo. Se pueden incluir o no, álabes de salida; éstos están localizados en la parte posterior de la cubierta del impulsor. Su función es reducir la presión en el cubo posterior del impulsor y evitar que la materia extraña que se bombea se acumule atrás del impulsor e interfiera con la operación apropiada de la bomba y del estopero.
Impulsores cerrados
El impulsor cerrado, que casi siempre se usa para bombas que manejan líquidos limpios, consiste de cubiertas o paredes laterales que encierran totalmente las vías de agua del impulsor desde el ojo de succión hasta la la periferia.
Aunque este diseño evita el escurrimiento de agua que ocurre entre un impulsor abierto o semiabierto y sus placas laterales, es necesaria una junta movible entre los impulsores y la cubierta para separar las cámaras de succión y descarga de la bomba. Esta junta movible generalmente formada por una superficie cilíndrica relativamente corta en la cubierta del impulsor que gira dentro de una superficie cilíndrica estacionaria ligeramente más grande. Si se hace una o ambas superficies renovables, la junta que escurra puede repararse cuando el desgaste cause una pérdida excesiva.
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