“Universidad Técnica Luis Vargas Torres de Esmeraldas”

Facultad de Ingenierías y Tecnologías

Escuela de Mecánica
Campus de Nuevos Horizontes, Esmeraldas

ALUMNO: JOSTIN DARIO AREVALO GOMEZ

CURSO: 7TO DE ING. MECÀNICA “A”

ASIGNATURA: Turbo Maquinas A

PROFESOR: WASHINGTON HIPOLITO TENORIO

ARIZALA

TEMA: Examen II parcial

ESMERALDAS – ECUADOR
2022 - 2023
 Examen II parcial
BOMBA CENTRIFUGA
Las bombas centrífugas son un tipo de bomba hidráulica que transforma
energía mecánica en energía cinética de presión a un fluido. Las bombas
centrífugas aumentan la velocidad de los fluidos para que estos puedan
desplazarse grandes distancias.
La bomba centrífuga, debido a sus características, conforman la clase de
bombas hidráulicas de más aplicación dentro de la industria ya que son las
más utilizadas para bombear líquidos en general y permiten movilizar
grandes cantidades de agua.
Hay muchos sectores industriales que necesitan usar bombas centrífugas en
sus procesos mecánicos. Algunos de los sectores que más utilizan bombas
centrífugas son la industria química, el sector de la automoción, la industria
cosmética para el desarrollo de cremas o la industria alimentaria para la
elaboración de todo tipo productos alimenticios.
¿Para qué sirve una bomba centrífuga?
La maquinaria que se usa para trasegar líquidos a través de la energía
hidráulica que genera es la bomba centrífuga. Generalmente son usadas
para provocar que una corriente de agua fluya, así como para el
funcionamiento de líquidos.
Hay muchos sectores industriales que necesitan usar bombas centrífugas en
sus procesos mecánicos. Unos de los sectores que más lo usan son la
industria química, la industria cosmética para el desarrollo de cremas o la
industria alimentaria para la elaboración de todo tipo productos.
LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS SE CLASIFICAN
• Por la dirección del flujo en: radial, axial y mixto.
• Por la posición del eje de rotación o flecha en: horizontales, verticales e
inclinados.
• Por el diseño de la coraza (forma) en: voluta y las de turbina.
• Por el diseño de la mecánico coraza en: axialmente bipartidas y las
radialmente bipartidas.
• Por la forma de succión en: sencilla y doble.
PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA
Principales componentes de una bomba centrífuga
 Carcasa. Por lo general, las carcasas son fabricadas en fierro
fundido para agua potable, pero tienen limitaciones con líquidos
agresivos (químicos, aguas residuales, agua de mar). Otro material
empleado es el bronce. También se usa el acero inoxidable si el
líquido es altamente corrosivo.
 Flecha o eje impulsor. La flecha de una bomba centrifuga tiene
como función transmitir el torque que recibe del motor impulsor
durante la operación de bombeo. En pequeñas bombas monoblock, el
eje del motor eléctrico se extiende hasta la bomba, descansando
sobre los rodamientos del motor. Fabricado en acero inoxidable.
 Impulsor o rodete. Para el bombeo de agua potable en pequeños,
medianos y grandes caudales, se usan rodetes centrífugos de álabes
radiales y semiaxiales. Fabricados en fierro, bronce, acero
inoxidable, plásticos.
 Tazones. Los impulsores se arman por separado, dentro de cajas que
presentan exteriormente formas cilíndricas, pero que interiormente
tienen perfiles especiales, técnicamente diseñados, de modo que
ofrezcan superficies bien pulidas e hidráulicamente delineadas a fin
de reducir al mínimo el rozamiento que deben presentar al paso del
agua. A estas cajas se les denomina tazones.
 Además de soportar a las chumaceras intermedias del eje y al
conjunto de los otros componentes de la bomba, la principal función
del tazón es la de desviar y orientar el flujo de agua hacia arriba,
transformando la velocidad de ésta en presión.
CEBADO DE UNA BOMBA CENTRIFUGAS
En muchas ocasiones, al ir a arrancar una bomba, nos encontramos con que
la tubería de aspiración o succión está vacía y solo contiene aire. O que la
bomba está solo parcialmente llena de líquido.
Ante esta situación, se hace imprescindible eliminar el aire contenido en la
tubería y en la propia bomba. De lo contrario, no sería posible arrancarla y
comenzar a bombear el líquido… al menos con una bomba centrífuga de
diseño convencional.
A diferencia de la gran mayoría de bombas de desplazamiento positivo, las
bombas centrífugas de diseño estándar no son capaces de bombear y
evacuar por sí mismas el aire contenido en su interior o en la tubería de
succión.
Por consiguiente, antes de proceder al arranque de la bomba, es necesario
sacar todo el aire del interior de la tubería de aspiración y de la bomba. O
sea, realizar el cebado de la bomba, proceso que se denomina «pump
priming» en inglés.

MÉTODOS DE CEBADO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

En particular tocaremos los siguientes métodos:
 Venteo del aire para bombas con succión positiva
 Uso de válvula de pie
 Tanque de cebado en la succión
 Aspiración del aire de bomba y tubería con sistema de vacío (con
bomba o eyector)
 Diseños especiales de bombas centrífugas (bombas autocebantes)
TIPOS DE PERDIDAS EN UNA BOMBA CENTRIFUGA
las bombas centrífugas están afectadas por cuatro factores fundamentales.
Estos factores son las:
LAS PÉRDIDAS HIDRÁULICAS
Son causadas por la fricción del fluido en las paredes de la carcasa, de los
canales de circulación de los líquidos y los cambios continuos de dirección
de los fluidos que atraviesan la bomba.

LAS PÉRDIDAS VOLUMÉTRICAS

Son causadas por cantidades de líquidos que regresan de la descarga a la
succión impulsados por el diferencial de presiones, por las holguras en los
anillos de desgaste, por los agujeros de balance de los impulsores y por las
holguras de los pistones de balance; estas pérdidas se incrementan con el
aumento de las holguras generales de rodaje.

LAS PÉRDIDAS MECÁNICAS

Se refieren a las pérdidas causadas por las partes en movimiento de la
bomba tales como cojinetes, sellos mecánicos, etc.

LAS PÉRDIDAS POR FRICCIONES DE DISCO

Se relacionan con el giro de elementos que están muy próximos a elementos fijos tales como
anillos de desgaste, bujes de restricción, pistones de balance etc., lo cual ofrece resistencia al
movimiento y fricción que origina pérdida.
POTENCIA Y RENDIMIENTO DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA
Existe una fórmula concreta que permite hacer el cálculo de la potencia de
cualquier bomba de agua, pero para entenderla tenemos que analizar sus
diferentes componentes. La fórmula en cuestión es la siguiente:
Potencia = (Caudal de la bomba x Presión de la bomba) / Rendimiento
Ahora veamos qué significa cada elemento, ya que saber eso será
imprescindible para aplicarla:

CAUDAL
Se trata de la cantidad de kilos del producto que vayamos a bombear por
unidad de tiempo. Por lo general, la curva de funcionamiento de las
bombas suele calcularse con agua a 20°, cuya densidad es de 1 kg por litro.
De este modo, la forma más habitual de indicar el caudal es en litros por
segundo (l/s), litros por minuto (l/min) o metros cúbicos por hora (m3/h).

PRESIÓN DE LA BOMBA
La bomba ha de dar una presión que es la suma de tres factores: la altura
geométrica, las pérdidas de carga y la punta de lanza.
La altura geométrica es la diferencia de altura desde el punto en el que
está situado la bomba hasta el punto de desagüe. Si el fluido ha de subir,
será positiva; pero si el punto de desagüe está más bajo, el valor será
negativo. Esto se debe a que la gravedad ayudará y a la bomba le costará
menos hacer el trabajo.
La pérdida de carga es producida por la fricción entre el fluido y diversos
elementos de la propia instalación, como pueden ser filtros o válvulas.
Dicha pérdida dependerá del caudal, del diámetro de las tuberías y del
material con el que están hechas. Por eso, según el tipo de instalación,
existirán normas que determinen las velocidades mínimas y máximas de
flujo que se pueden soportar.
Por último, la punta de lanza hace referencia a la presión que tendrá el
fluido cuando salga del conducto. Esta se medirá en bares.

RENDIMIENTO
En la fórmula analizada, el rendimiento total de la bomba centrífuga está
formado por una combinación de tres tipos de rendimiento distintos: ŋ
hidráulico, ŋ mecánico y ŋ eléctrico.
En este caso, el ŋ hidráulico es la pérdida de potencia que se produce en el
estator de la bomba. Por otro lado, el ŋ mecánico hace referencia a la
potencia perdida en los diferentes elementos de transmisión, como puede
ser el cardán de las bombas helicoidales.
El ŋ eléctrico, por último, será el rendimiento de los propios motores. Este
suele rondar en un 98 %.

REALIZAR EL CÁLCULO
Una vez se han analizado los diferentes elementos que afectarán al cálculo
de la potencia, podemos expresar el conjunto de forma matemática:
P = Gravedad * Q * H / (ŋ * 450) = Q* H / (ŋ * 450)
Como podemos ver, se trata de la misma fórmula de antes, pero
desglosada en todos sus elementos. Así, P es la potencia, y será expresada
en caballos de vapor. Gravedad, por su parte, tomará 1 como valor
general. Q será el caudal másico, y se expresará en litros por minuto
(l/min). H, por su parte, será la presión expresada en bares. El número 450
es el factor de conversión para obtener la potencia en caballos de vapor.
Por último, el símbolo ŋ será el rendimiento total.
En consecuencia, esta fórmula será la que se deberá usar para todas las
bombas centrífugas, independientemente del modelo o del tipo de
instalación. Solo se deberán tener en cuenta las características internas de
la bomba en cuestión y de la instalación de la misma.
CÁLCULO POTENCIA BOMBA CENTRÍFUGA
Como hemos visto, realizar el cálculo de potencia de una bomba
centrífuga es una tarea sencilla. Conociendo las diferentes características,
y aplicando esta fórmula, siempre podremos identificar con exactitud si la
bomba en cuestión nos ofrece la potencia que necesitamos, o si debemos
decantarnos por un modelo diferente.

¿EL RENDIMIENTO DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA?

La eficiencia es una relación entre el caudal suministrado, la altura o

presión que da la bomba, la densidad del producto y la energía consumida
(potencia absorbida).
Los puntos de máxima eficiencia suelen estar en los tramos centrales de la
conocida como curva de rendimiento, es decir tanto a la izquierda (inicio),
donde la bomba da mucha presión, pero poco caudal–siendo este el punto
de trabajo más inestable de todo el sistema–como en la derecha, donde
nos acercamos al máximo consumo admitido o incluso a un sobre
consumo.
Es importante mencionar que, si una bomba no tiene contrapresión,
siempre funcionará con el máximo caudal posible, puesto que es el punto
de la curva donde hay menos resistencia.
El valor del rendimiento se puede calcular en todas las bombas, pero es
mucho más habitual hacerlo con las bombas centrífugas, ya que son las
más utilizadas del mundo.
A continuación, profundizaremos un poquito más en la terminología y
definiremos todos los factores que intervienen en los sistemas de bombeo
y las bombas centrífugas para que funcionen de una forma eficiente.
Eficiencia de la bomba o rendimiento hidráulico (η)
Es el coeficiente resultante de dividir la potencia hidráulica por la potencia
suministrada al eje de la bomba, por lo que representa el porcentaje de
potencia que se transmite al fluido respecto del total suministrado al eje.
η=P/Peb

CAVITACION Y GOLPE DE ARIETE EN UNA BOMBA

La cavitación es un efecto hidrodinámico que se produce en sistemas de
bombeo con bombas centrífugas, por variaciones súbitas de presión
dentro de la bomba o dentro la tubería. Micro porciones de líquido se
evaporan súbitamente formándose burbujas que viajan a zonas de mayor
presión e implosionan (el vapor regresa al estado líquido de manera
súbita, «aplastándose» bruscamente las burbujas).
La implosión causa ondas de presión que viajan en el líquido a velocidades
próximas a las del sonido. Si las burbujas de vapor se encuentran cerca o
en contacto con una pared sólida cuando implosionan, las fuerzas
ejercidas por el líquido al aplastar las burbujas dan lugar a presiones
localizadas muy altas, ocasionando picaduras sobre la superficie sólida. El
fenómeno generalmente va acompañado de ruido y vibraciones, dando la
impresión de que se tratara de piedras que golpean en diferentes partes
de una máquina.
GOLPE DE ARIETE
Un golpe de ariete es un aumento repentino de la presión causado por un
cambio rápido en la velocidad de caudal de la tubería. Este fenómeno se
denomina "golpe de ariete" porque los aumentos repentinos de la presión
suelen ir acompañados de un ruido semejante al que haría la tubería si se
golpease con un martillo.
Este aumento repentino de la presión puede hacer estallar las tuberías,
romper las uniones y causar daños a la bomba y/o el motor.
Si el agua se mueve por una tubería con una velocidad determinada y
mediante una válvula se le corta el paso totalmente, el agua más próxima
a la válvula se detendrá bruscamente y será empujada por la que viene
detrás. De esta manera empezará a comprimirse en las proximidades de la
válvula y el resto del líquido comprimirá al que la precede hasta que se
anule su velocidad. Esta compresión se va trasladando hacia el origen a
medida que el agua va comprimiendo al límite a la que le precede, en un
efecto parecido al de un sunami en el mar.
La energía cinética que lleva el agua se transforma en energía de
compresión, produciendo alto ruido y fuerte vibración de la tubería de
conducción del fluido.