Mantenimiento de anillos de desgaste para bombas centrifugas

Instalación de los anillos de desgaste para bomba centrifuga
Hoy en día, los anillos de desgaste para bombas centrifugas suelen ser insertados y prensados en los impulsores de la bomba centrifuga. Por este motivo, es posible que pueda ocurrir 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 con la intención de chequear si la superficie de los nuevos anillos están alineadas. De no ser este el caso, se hace necesario que se corrija 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 centrifugas de servicio general. Estas normas pueden aplicarse a las siguientes combinaciones metálicas:

(a) Bronce con otro bronce distinto
(b) hierro fundido con bronce
(c) acero con bronce
(d) metal monel con bronce
(e) hierro fundido
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Jaula de sellos para bombas centrifugas

Cuando una bomba opera con altura de succión negativa, el extremo interior del estopero está sujeto al vacío y el aire tiende a meterse dentro de la bomba centrifuga. Para este tipo de servicio, la empaquetadura generalmente está dividida en dos secciones por un farol o jaula de sello hidráulico. Se introduce a presión agua o algún otro líquido de sello en el espacio, originando flujo del líquido obturador en ambas direcciones axiales. Esta construcción es útil para bombas centrifugas que manejan líquidos inflamables o químicamente activos y peligrosos ya que evita el flujo hacia el exterior del líquido bombeado. Las jaulas de sello, por lo general, están divididas axialmente para facilitar su ensamble.

Algunas instalaciones están sujetas a condiciones de succión variables, operando la bomba una parte del tiempo con carga en la succión y otra parte del tiempo con elevación de succión. Cuando la presión de operación dentro de la bomba excede a la atmosférica, la jaula de sello líquido deja de operar (excepto para lubricación). Sin embargo, se mantiene en servicio de modo que cuando la bomba se ceba al arrancar, se pueda excluir todo el aire.
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Estoperos enfriados con agua en bombas centrifugas

Las altas temperaturas o presiones complican el problema de mantener la empaquetadura de los estoperos. Las bombas centrifugas en estos servicios más difíciles generalmente están provistas con estoperos enchaquetados enfriados con agua. El agua de enfriamienmiento quita calor al líquido que escurre por el estopero y el calor generado por la fricción en la caja mejorando así las condiciones de servicio de la empaquetadura.
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Empaquetadura del estopero para bombas centrifugas

Básicamente, la empaquetadura del estopero es un dispositivo de abatimiento de presión. La empaquetadura debe ser algo plástica de modo que pueda ajustarse para la operación adecuada. También debe absorber energía sin dañar la flecha o el manguito o inutilizarlos. En un abatimiento de esta naturaleza se libera energía de fricción. Esta genera calor que debe disiparse en el líquido que fluye por el abatimiento o por medio de agua de enfriamiento en chaquetas o por ambos.

Hay muchos materiales para empaquetadura de estoperos, cada uno adaptable a alguna clase especial de servicio. Algunos de los tipos principales son los siguientes:
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Condiciones de presión y temperatura en los estoperos para bombas centrifugas

En los últimos años, un conocimiento más completo de la interrelación de las presiones de los estoperos, velocidades de frotación y temperaturas de escurrimiento, ha conducido a un diseño mejorado de enfriado con agua. Las cajas ahora se han construido para temperaturas hasta de 204,4ºC y presiones en el estopero hasta de 35 kg/cm2, sin secciones reductoras de presión ni laberintos. Para mayor eficiencia de enfriamiento, la diferencia de temperatura entre el líquido enfriador y el escurrimiento por la caja debe mantenerse a un máximo en todos los puntos. En este diseño, el agua de enfriamiento se introduce más cerca del exterior del estopero. Antes de moverse axialmente hacia el interior de la bomba centrifuga, el agua de enfriamiento se circula completamente alrededor de esa porción del estopero que rodea la empaquetadura. Se provee un conjunto taladrado de esta cámara anular hacia el interior de la bomba. El agua de enfriamiento circula luego en una cámara anular secundaria que se prolonga dentro de la bomba más allá de la empaquetadura. Esto permite el preenfriamiento del escurrimiento del estopero antes de que llegue a la empaquetadura. El agua de enfriamiento escapa entonces a través de un segundo conducto taladrado a la salida de la cámara de enfriamiento. En este diseño el agua de enfriamiento más fría está adyacente al escurrimiento más frío. Habiendo recogido algo de calor, el agua de enfriamiento fluye al interior de la bomba a una temperatura más alta y enfría un escurrimiento de temperatura también mas alta. Una de esas unidades ha operado continuamente durante más de un año sin renovar la empaquetadura, en una condición de operación del estopero de 22,75 kg/cm2 y 204,4ºC. El diámetro de la flecha en el estopero era 10,16 cm y la velocidad de operación 3600 r.p.m.
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Mantenimiento de estoperos para bombas centrifugas

El mantenimiento de los estoperos consiste principalmente en reponer las empaquetaduras. Aunque esto parece sencillo, deberá hacerse correctamente, o la operación de la bomba centrifuga no será satisfactoria. Se debe seguir el siguiente procedimiento para reemplazar un estopero:

1.-Nunca traté de agregar uno o dos anillos al empaque viejo. Esto es falsa economía. Saque el empaque viejo completamente, usando un extractor de empaquetaduras, si se tiene a mano, y límpiese perfectamente la caja. Revise el manguito para asegurarse que está en condiciones aceptables. Si se pone empaquetadura nueva en una caja contra un manguito áspero o bastante desgastado no se obtendrá un servicio satisfactorio.
2. Asegúrese de que la empaquetadura nueva es de tipo adecuado para el líquido, presión y temperatura de operación. A menos que el empaque venga preformado en juegos, asegúrese de que cada anillo se corte a escuadra en un mandril de tamaño correcto.
3. Inserte cada anillo de empaquetadura por separados, empujándolo derecho dentro de la caja y asentándolo firmemente, usando anillos divididos de empuje de tamaño apropiado, que se ajusten bien a la caja. Los anillos de empaque sucesivos deberán girarse para que sus juntas queden separadas 120 o 180 grados.
4. Cuando se usa una jaula de sello, asegúrese de que se instala entre los dos anillos de empaque apropiados para que maneje correctamente el suministro de líquido obturador cuando el estopero está totalmente empacado y ajustado.
5. Después de que se han insertado todos los anillos de empaquetadura requeridos, instale el prensaestopas y apriete firmemente las tuercas del mismo. Asegúrese de que el casquillo penetra en el estopero derecho sin ladearse, para toda la periferia de la empaquetadura tenga una presión uniforme.
6. Después del primer apriete del prensaestopas, retrocédanse las tuercas hasta que sólo estén apretadas con los dedos. Arranque la bomba centrifuga con el estopero flojo, de modo que haya un escurrimiento inicial excesivo. Apriétense ligeramente y parejas las tuercas del prensaestopas, a intervalos de quince a veiente minutos, de modo que el escurrimiento se reduzca a lo normal después de varias horas.
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Acoplamientos para bombas centrifugas

Las bombas centrifugas deben ser conectadas a sus impulsores con ayuda de acoplamientos de diferentes tipos. Existe la excepción de las bombas centrifugas conectadas en forma compacta, en este tipo de bombas el impulsor se encuentra ubicado en una extensión de la flecha de la unidad motriz.

Existen dos tipos de acoplamientos para bombas centrifugas: los acoplamientos flexibles y los acoplamientos rígidos. La función de los acoplamientos es impedir cualquier tipo de movimiento relativo entre las flechas del conjunto en movimiento, ya sea axial o radial, que pudiera dificultar su buen funcionamiento.

Loa acoplamientos rígidos no permite ninguna clase de movimiento relativo axial o radial entre las flechas del impulsor y de la bomba centrifuga. Este tipo de acoplamiento conecta las dos flechas sólidamente de forma que virtualmente las convierte en una sola flecha. En las bombas verticales es muy recomendable utilizar acoplamientos rígidos.
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Acoplamientos rígidos para bombas centrífugas

Acoplamiento de abrazadera para bombas centrifugas
El “acoplamiento de abrazadera para bombas centrifugas” es un tipo de acoplamiento rígido que se emplea con mucha frecuencia. Su diseño consiste básicamente de una manga que se encuentra dividida. Esta manga dispone de una serie de tornillos con ayuda de los cuales es posible prensar en los extremos adjuntos de las dos flechas y de esa manera la conexión se vuelve muy sólida. A fin de afirmar aún más la conexión, resulta conveniente incorporar cuñas, tanto axiales como circulares, en el acoplamiento de abrazadera para que la transmisión del torque y del empuje no se haga solamente dependiendo de la fricción de la sujección. Estas consideraciones son muy importantes en el caso de las bombas centrifugas.

Acoplamiento de compresión para bombas centrifugas
Un acoplamiento de compresión para bombas centrifugas, en principio, suele ser igual a los acoplamientos rígidos. La parte central del acoplamiento está formada por un manguito ranurado, el cual se taladra para ajustarse a las dos flechas y es cónico en su diámetro exterior del centro a ambos extremos. Las dos mitades del acoplamiento para bomba centrifuga en sí están acabadas con perforaciones para adaptarse a esa conicidad. Cuando se aprietan una a la otra con tornillos, el manguito se comprime contra las dos flechas y la sujeción por fricción transmite el torque sin el uso de cuñas.
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Acoplamientos flexibles para bombas centrifugas

Acoplamientos de pasador y amortiguador para bombas centrifugas
El acoplamiento de pasador y amortiguador consiste en un acoplamiento flexible que incluye unos pasadores sujetos a una de sus mitades. Estos pasadores atraviesan los amortiguadores que están colocados en la otra mitad del acoplamiento en la otra flecha. Los amortiguadores están elaborados con material a base de goma o de cualquier otro material compresible con la intención de brindar la flexibilidad que sea necesaria. Los pernos impulsores se ajustan con facilidad a los deslizamiento que se hallan en los manguitos; de esta manera las pequeñas variaciones longitudinales se contrarrestan, mientras que los pequeños errores de angularidad se compensan por la flexibilidad de la goma.

El acoplamiento Lovejoy consiste en dos cubos con bridas que se encuentran montadas en las flechas impulsora e impulsada, respectivamente, con patas salientes o mordazas en las bridas. Estas mordazas encajan en un elemento central flexible que tienen forma de araña (casi siempre construida de goma), que absorbe pequeños desalineamientos y vibraciones. Este acoplamiento es una modificación del principio del acoplamiento de pasador y amortiguador explicado en el párrafo anterior.
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Acoplamientos de flecha flotante para bombas centrifugas

Los acoplamientos flexibles convencionales para bombas centrifugas se fabrican de manera que puedan conectar las flechas impulsora e impulsada, pero es una condición que ambas flechas deban tener sus extremos relativamente próximos entre sí. Además, los acoplamientos flexibles convencionales para bombas centrifugas se pueden utilizar apropiadamente solo en el caso de desalineamientos limitados en el montaje de las bombas centrifugas.

Existen los casos, sin embargo, en los que se debe tomar medidas cuando se encuentra presente un desalineamiento mayor o cuando por otras razones de cierta envergadura se hace necesario separar los extremos de las flechas del impulsor y de la bomba centrifuga a una distancia significativa. Este tipo de caso podría ocurrir, con los diseños de bombas centrifugas que tengan la succión colocada en el extremo y en los que el conjunto de rotor y cojinete se desmonta retirándolo axialmente hacia el impulsor de la bomba centrifuga. Siempre que presente dificultades el retirar fácilmente la bomba centrifuga o el impulsor, es conveniente separar los extremos de las flechas del impulsor y de la bomba centrifuga, lo suficiente para que sea sencillo desacoplar el rotor de la bomba centrifuga. Para lograr este objetivo, lo más apropiado es utilizar un impulsor que sea flexible, que se pueda desmontar fácilmente y que posea la suficiente longitud para poder realizar las operaciones de montaje y desmontaje con facilidad.
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