Estructura De Una Bomba De Agua 6j653g

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO SANTIAGO MARIÑO EXTENSIÓN CARACAS

ESTRUCTURA DE UNA BOMBA DE AGUA

Alumno: Jesús Méndez Materia: Estructura 1 Fecha: 28/12/2017 Cedula: 26.687.248

INFORME 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: 

Son aparatos giratorios.



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.



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 del presa-estopa y el número de elementos a cambiar es muy pequeño.

FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS Las bombas centrífugas mueven un cierto volumen de líquido entre dos niveles; son pues, máquinas hidráulicas que transforman un trabajo mecánico en otro de tipo hidráulico. Los elementos constructivos de que constan son: 

Una tubería de aspiración, que concluye prácticamente en la brida de aspiración.



El impulsor o rodete, formado por una serie de álabes de diversas formas que giran dentro de una carcasa circular. El rodete va unido solidariamente al eje y es la parte móvil de la bomba. El líquido penetra axialmente por la tubería de aspiración hasta el centro del rodete, que es accionado por un motor, experimentando un cambio de dirección más o menos brusco, pasando a radial, (en las centrífugas), o permaneciendo axial, (en las axiales), adquiriendo una aceleración y absorbiendo un trabajo.

Los álabes del rodete someten a las partículas de líquido a un movimiento de rotación muy rápido, siendo proyectadas hacia el exterior por la fuerza centrífuga, de forma que abandonan el rodete hacia la voluta a gran velocidad, aumentando su presión en el impulsor según la distancia al eje. La elevación del líquido se produce por la reacción entre éste y el rodete sometido al movimiento de rotación; en la voluta se transforma parte de la energía dinámica adquirida en el rodete, en energía de presión, siendo lanzados los filetes líquidos contra las paredes del cuerpo de bomba y evacuados por la tubería de impulsión. La carcasa, (voluta), está dispuesta en forma de caracol, de tal manera, que la separación entre ella y el rodete es mínima en la parte superior; la separación va aumentando hasta que las partículas líquidas se encuentran frente a la abertura de impulsión; en algunas bombas existe, a la salida del rodete, una directriz de álabes que guía el líquido a la salida del impulsor antes de Introducirlo en la voluta.



c) Una tubería de impulsión.- La finalidad de la voluta es la de recoger el líquido a gran velocidad, cambiar la dirección de su movimiento y encaminarle hacia la brida de impulsión de la bomba.

La voluta es también un transformador de energía, ya que disminuye la velocidad (transforma parte de la energía dinámica creada en el rodete en energía de presión), aumentando la presión del líquido a medida que el espacio entre el rodete y la carcasa aumenta

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 lavelocidad comunicada por el rodete al líquido se transforma, en parte, en presión, lográndose así su desplazamiento y posterior elevación.

Partes de la bomba centrífuga.

La figura muestra la sección axial de un compresor centrífugo de tres escalonamientos de presión, con las denominaciones de los diferentes elementos de que está constituida la máquina.

B Cubierta superior

K Árbol

C Tapa del cojinete

L Manguito del árbol

D Mitad inferior del cojinete E Mitad superior del cojinete F Tapa del agujero de engrase

M Tapa del prensaestopas (mitad) N Pernos del prensaestopas O Aros de cierre de la cubierta P Aros de cierre del rodete

G Anillo de engrase Q Anillo linterna

H Anillo de retención de aceite R Platos de acoplamiento

I Rodete J Tuerca del rodete

S Collar de empuje R Pernos y tuercas del acoplamiento U Bujes del acoplamiento

V Extremo la caja prensaestopas Las bombas se clasifican según la forma en que ladeenergía es transmitida al

medio a bombear; tendremos entonces bombas que imparten energía cinética al medio y bombas de desplazamiento mecánico del medio.

Las bombas centrífugas son del tipo de energía cinética en la cual el rotor del rodete transmite al fluido la fuerza centrífuga generada por la rotación del mismo; en las bombas de desplazamiento la transmisión de energía se efectúa por el desplazamiento del fluido que es impulsado a través de un medio mecánico como ser un pistón, diafragma, tornillo, engranajes, etc.

Aquí describimos los tipos, características generales y mantenimiento de las bombas centrífugas las cuales son ampliamente utilizadas en nuestro ámbito industrial por su diseño simple, alta eficiencia, amplio rango de caudales y presiones de descarga, flujo constante como así también facilidad de operación y mantenimiento. CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS Las bombas centrífugas pueden ser agrupadas en distintos tipos según los criterios aplicados en función del diseño, construcción, servicio, etc. por lo que una bomba en particular puede pertenecer simultáneamente a dos o más grupos a la vez; algunos de estos grupos son los siguientes, a saber Basados en el cumplimiento con normas de la industria 

Basado en el número de rotores o rodetes



Basado en la succión del rotor o rodete



Basado en el tipo de voluta



Basado en la ubicación de las conexiones



Basada en la orientación del eje



Basado en la orientación de la división de la carcasa



Basado en el soporte de los rodamientos



Basado en la conexión del eje al accionamiento



Basado en el tipo de servicio

FLECHAS La flecha de una bomba centrifuga tiene como función transmitir el torque que recibe del motor impulsor durante la operación de bombeo, a la vez sujeta al impulsor y a las otras partes giratorias. La elaboración de una flecha debe contar con mucha

precisión debido a que el espacio que existe entre las partes giratorias de la bomba y las partes fijas es casi cero. Cualquier desviación en la flecha, por insignificante que pudiera parecer, podría dar como resultado serios daños en el mecanismo. Es necesario que al hacer el diseño de la flecha los cálculos se hagan bajo el supuesto de que la flecha está trabajando bajo condiciones extremas. Si analizamos el funcionamiento de una flecha notaremos que tiene que resistir el esfuerzo que debe recibir al arrancar la bomba, la cual va a pasar desde velocidad cero rpm a 2000rpm en cuestión de un segundo, arrastrando simultáneamente todo el peso del líquido que está tratando de impulsar a la línea de bombeo. Otro aspecto que debe considerarse es la temperatura del líquido que se impulsa que también afectará la flexibilidad de la flecha. Específicamente, en el caso de una flecha los factores que intervienen en su funcionamiento son: a) los torque 

b)el peso de las partes (impulsores, conos, etc)



c)todas las fuerzas hidráulicas, tanto radiales como axiales.



d)la desviación máxima permisible



e)la distancia entre apoyos o de extremo volante



f)la localización de las cargas



g)la velocidad crítica del diseño resultante

Como sabemos, todos los objetos elásticos poseen un periodo de oscilación característico. Una vez alcanzado ese periodo el objeto oscilará libremente. En el caso de que un eje de bomba gire a una velocidad que coincida con su frecuencia natural, cualquier pequeña vibración se amplificará hasta provocar inestabilidad en la máquina hasta destruirla. La velocidad a la cual la flecha alcanza su frecuencia natural la denominaremos velocidad crítica. La velocidad critica es un excelente indicador para seleccionar el diámetro de la flecha

Mantenimiento de anillos de desgaste INSTALACION 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 los espacios libres cuando no se usan anillos Para hacer una restauración 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 espacios 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 sobre medida, reconstruir el cubo del anillo de desgaste del impulsor y maquinar para dar el juego correcto con el anillo rectificado.

Restauración de los espacios libres de las 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 sobre medida 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.

Mantenimiento de impulsores 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 general

de las bombas para servicios

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 perniabiertos, 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. Tipos de anillos de desgaste 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)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.

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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. Anillos de desgaste 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 estepero” o “anillo de la cabeza” (si está montado en la tapa del estepero 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”. Clasificación de impulsores por su diseño mecánico 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 estepero 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 reciprocarte): 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 semiabiertos 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. Clasificación de impulsores por la forma y el modelado Otro sistema para clasificar a Los impulsores utiliza como esquema la forma y el modelado de los álabes de los impulsores:a)Impulsores de álabes derechos o de álabes de curvatura simple Este tipo de impulsores se caracterizan porque las superficies de sus álabes están generadas por líneas rectas paralelas al eje de rotación.b) Impulsores de álabes Francis o de álabes de tornillo Los impulsores de álabes Francis presentan como principal característica una superficie que posee una doble curvatura.c) Impulsores de flujo mixto Este tipo de impulsores presenta como principal característica el hecho de que posee componentes de flujo axial y radial simultáneamente. d) Impulsores flujo axial

A simple vista, este tipo de impulsores aparentan la forma de una hélice. El flujo se desplaza a lo largo del eje sobre el cual rota la hélice.