Fallo en las bombas Centrifugas

La mayoría de daños prematuros de una bomba son causados por la contaminación, esta puede

contaminarse con basuras del fluido que se está bombeando, también por la lubricación

incorrecta, por ello necesitan aceite o grasa para lubricar los cojinetes, aunque también tienen

otros requerimientos adicionales de lubricación como los empaques y sellos de las bombas estos

son a menudo lubricados por el flujo del fluido; otro caso es por problemas de alineación, esto

ocurre cuando hay desalineación de la bomba y del elemento impulsor , causando vibración y un

desgaste excesivo de los cojinete , en este caso la bomba y el elemento impulsor deben estar

alineados, las bombas deben ser desalineadas de acuerdo con las especificaciones del fabricante

Por qué fallan las bombas centrífugas

Las bombas centrífugas pueden fallar:

Hay contaminación del líquido bombeado con basura. Mala lubricación de los cojinetes, los

empaques o sellos. Por desalineación de la bomba y del elemento impulsor

Cómo retrasar las fallas

Para retrasar las fallas se debe:

Seguir un procedimiento apropiado de arranque. Seguir la rutina establecida por el fabricante.

Mantener las normas de seguridad vigente

Qué es el cebado de una bomba

El cebado de una bomba es un aspecto fundamental de una bomba centrífuga y significa mantener

la zona de succión y la carcaza de la bomba completamente lleno de líquido a bombear.

Qué tipos de cebado existen

Los tipos de cebado más conocidos son:

Cebado utilizando un reservorio de succión. Usando una corriente de derivación (bypass). Usando

un eyector. Por gravedad, es decir, usando un tanque de succión al nivel del sistema moto-bomba.

Qué controlaría para una revisión diaria de una bomba centrífuga

Al establecer un control diario de una bomba se debe revisar:

Filtro de succión

Flujo de la bomba

Fugas por los empaques Presión del sello externo y de la inyección. Temperatura de cojinetes.

De qué puede ser indicativo el ruido en una bomba centrífuga

El ruido en una bomba centrífuga puede deberse a: Fenómeno de cavitación. Vibración excesiva. Falla de los cojinetes.

Cuáles deberían ser los procedimientos para ejecutar un paro de una bomba centrífuga

Para ejecutar un paro de una bomba centrífuga se debe seguir los siguientes pasos:

Cierre la válvula de descarga

No interrumpa la lubricación de los empaques y sellos. Apague la bomba.

Cierre la válvula de succión.

Vaciar el líquido si existe el problema de congelación

REVISIONES DE OPERACIÓN DE RUTINA

REVISIONES DIARIAS

Las siguientes situaciones requieren por lo general una revisión diaria:

• Filtro de succión (cuando se usa): Verifique la diferencia en la presión entre los manómetros

(“gauges”) colocados a cada del filtro. Sí la caída de presión aumenta, el filtro necesita limpieza.

• Flujo de la bomba: Revise los medidores de succión y de descarga de presión para mantener el

rendimiento de la bomba.

•Fugas (escapes) por los empaques: Debe existir alguna fuga por los empaques para mantenerlos

lubricados y para prevenir el aire exterior entre por el collarín. La falta de lubricación es la principal

causa del deterioro de los empaques.

•Revisión del sello externo y de la inyección: Si la bomba utiliza una fuente externa para lubricar

los sellos o los empaques, siga las recomendaciones del fabricante para obtener la presión

correcta del sello o de la inyección. La presión hidráulica excesiva puede acortar la vida útil de los

sellos y empaques.

•Temperatura de cojinetes: Los cojinetes que trabajan demasiado calientes se desgastan

prematuramente y pueden causar daños en otros accesorios. Por otro lado, los cojinetes enfriados

con líquidos no se deben enfriar demasiado, pues podría producirse la condensación y hacer que

los cojinetes se oxidaran

Mantener alerta a los ruidos ajenos a la operación normal de la bomba ya que éstos suelen

indicar cavitación, vibración excesiva, falla de cojinetes u otros problemas que no deben

ignorarse

REVISIONES SEMANALES

En la mayoría de los sitios de operación deben realizarse semanalmente las siguientes

operaciones:

•Rotación del eje (sólo durante periodos de inactividad). Siempre que la bomba separe durante un

largo periodo, gire el eje manualmente una vuelta y cuarto para lubricar los cojinetes y prevenir

que se trabe el eje.

•Tubería auxiliar. Vea si hay fuga en las conexiones.

• Vibración del eje y de los cojinetes. Use un medidor de vibración manual para medir la vibración

de los cojinetes y del eje. La vibración no deberá exceder de0.002”

REVISIONES ADICIONALES

Existen otras condiciones de las bombas que necesitan atención periódicamente, algunas con

mayor frecuencia:

•Lubricación de cojinetes. Verifique el nivel y el estado del aceite en el caso de cojinetes

lubricados con aceite, y cambie el aceite a intervalos fijos. También debe existir un calendario

definido para aplicar grasa en los cojinetes lubricados con grasa.

•Consumo de energía: Haga que la revisión del consumo de energía de la bomba sea parte de la

rutina de operación. El consumo excesivo de energía es un signo de que es necesario revisar la

alineación de la bomba, los cojinetes y otros accesorios.

•Pernos de sujeción: Los pernos de sujeción de la bomba no necesitan ser revisados con

frecuencia, aunque una verificación oportuna del ajuste puede prevenir la necesidad de darle

mantenimiento a la bomba como resultado de una vibración innecesaria.

•Inspección interna: No abra una bomba sin necesidad. Cuando lo haga:

•Revise todas las partes y reemplace las partes desgastadas.

•Limpie e inspeccione la caja y asegúrese de que estén despejados los conductos del impulsor y

del sello del líquido.

•Observe el impulsor y el anillo en busca de desgaste, erosión, rebabas o rayones, que pudieran

causar un desequilibrio, vibración o deterioro.

LOCALIZACIÓN DE FALLAS

Para localizar las fallas se debe tener una alerta en lo que se refiere al flujo, la presión y la

temperatura y estar pendiente de cualquier ruido, vibración o escapes anormales

1 FLUJO DE FLUIDO O DE PRESIONES INSUFICIENTES

Presenta Aire O Gas En El Sistema: Se debe volver a cebar la bomba.

Asegúrese que todas las uniones del tubo de succión estén apretadas.

Revise la caja de empaques en busca de fugas de aire en la bomba.

Cerciórese de que la entrada de succión esté suficientemente sumergida. Si no lo está pueden

formarse remolinos, permitiendo la entrada del aire en el tubo de succión.

Toma obstruida: Revise si existe bloqueo en la válvula de pie o en el filtro.

Incorrecta dirección o rotación: Asegúrese que el elemento de que el elemento accionador gire en

la dirección que indica la flecha en la carcaza de la bomba.

Impulsor obstruido o desgaste de partes deteriorada: A veces resultan problemas de presión y de

flujo debido a anillos desgastados o daños en el impulsor o en el empaque de la carcaza. Podría ser

necesario abrir la bomba en busca de partes deterioradas o inservibles. Revise los conductos del

impulsor y cerciórese de que estén despejados.

Factores de diseño

Los problemas con la corriente (flujo) del fluido o con la presión que no puedan solucionarse con

algunos de los remedios mencionados, deberán ser referidos a un supervisor para que evalúe las

siguientes consideraciones de diseño

• Válvula de pie demasiada pequeña.

•El diseño de la cabeza de la bomba no es lo suficiente grande para losrequerimientos del

bombeo.

•La elevación de la succión es excesiva.

•El líquido bombeado no es compatible con el diseño de la bomba.

•Operación paralela incorrecta de la bomba.

2. LA BOMBA UTILIZA DEMASIADA ENERGÍA

El consumo excesivo de energía puede ser el resultado de las presiones insuficientes cuyas causas

fueron mencionadas con anterioridad y de las siguientes condiciones:

Desalineación: Revise la alineación de la bomba y del elemento accionador

Partes desgastadas o dañadas: Busque ejes doblados o anillos desgastados.

Problemas de cojinetes: Verifique si hay un sobrecalentamiento de cojinetes que indique una

lubricación inapropiada o cojinetes desgastados.

3. FRACASO PREMATURO DE EMPAQUES

La causa principal del daño en los empaques es la falta de lubricación. Cuando a la caja de

empaques no se le dejan los escapes suficientes, los empaques no se lubrican y la bomba se

sobrecalienta. La carbonización y el aspecto vidriado de un empaque puede ser el producto de una

lubricación insuficiente o del tipo inadecuado de empaque para el fluido que está siendo

bombeado.

Collarín demasiado apretado o muy suelto:

Ajuste el collarín para que la fuga por el empaque se mantenga dentro del nivel recomendado por

el fabricante.

La caja de sellos puede no estar en la posición correcta en la caja de empaques:

Examine la posición de la caja de sellos y corríjala si es necesario.

Partes desgastadas o dañadas:

Vea si hay un eje doblado, cojinetes desgastados o ejes o camisas (manguitos) desgastadas o

rayadas.

Rotor desbalanceado:

Examine si hay una vibración proveniente de un rotor desbalanceado

4. SELLOS MECÁNICOS CON FUGAS

A diferencia de los empaques, los sellos mecánicos no están hechos para tener fugas apreciables.

Un sello con fuga visualmente detectable deberá reemplazarse.

5. PROBLEMAS CON COJINETES

Los problemas de cojinetes se detectan a menudo sin necesidad de abrir la bomba. Esté alerta por

si se presentan los siguientes indicios:

Sobrecalentamiento de cojinetes:

Lubricación inapropiada o cojinetes dañados o desgastados.

Cojinetes fríos:

Cuando se enfrían demasiado los cojinetes enfriados con agua se produce la condensación

oxidante en la caja de los cojinetes.

Cojinetes ruidosos:

El ruido generalmente indica cojinetes dañados o desgastados. La falla prematura de los cojinetes

es causada frecuentemente por la desalineación dela bomba y del elemento accionador

CAVITACIÓN

La cavitación resulta a veces de una pequeña cantidad de aire o de gas que queda en la bomba o

en el arranque, que por alguna razón entró en la bomba o que se origina en el fluido durante la

operación. Cuando las burbujas entran en contacto con la cuchilla del impulsor, se revientan con

gran fuerza creando cavidades. La implosión de burbujas de aire o de gas en la cuchilla impulsora

normalmente produce un ruido fuerte. No obstante, es posible que la cavitación permanezca

inadvertida hasta que se dañe el impulsor y se reduzca el flujo de la bomba.

•Cebe otra vez la bomba.

•Si persiste el ruido, examine el sistema en busca de fugas de aire. Si continua la cavitación, a

pesar del cebado adecuado y de la ausencia de fugas de aire en la bomba, el problema puede

derivarse del diseño del sistema y será necesario recurrir al supervisor. Las posibles soluciones de

diseño incluyen la reducción de la altura de bombeo para incrementar la succión; el uso de una

bomba reforzadora o la presurización del fluido antes de que entre en la bomba.

La bomba no entrega agua:1, 2, 3, 3, 6, 11, 13, 16, 17, 22, 23

Entrega capacidad insuficiente:2. 3, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 17, 20, 22, 23, 29, 30, 31

Produce presión insuficiente: 13, 16, 17, 20, 22, 29, 30, 31

Pierde el cebado después del arranque:2, 3, 5, 6, 7, 8, 11, 12, 13

Requiere potencia excesiva:15, 16, 17, 18, 19, 20, 23, 23, 26, 27, 29, 33, 33, 37

Fugas excesivas por los estoperos :13, 23, 26, 32, 33, 33, 35, 36, 38, 39, 30

Corta duración de empaques :12, 13, 23, 26, 28, 32, 33, 33, 35, 36, 37, 38, 39, 30

La bomba vibra o está ruidosa:27, 28, 30, 35, 36, 31, 32, 33, 33, 35, 36, 37

Corta duración de cojinetes: La bomba se sobrecalienta y se pega 1, 3, 21, 22, 23, 27, 28,

35, 36, 31

Problemas en la succión:

1. La bomba no está cebada.

2. •La bomba o el tubo de succión no están llenos por completo con líquido.

3. •Altura de succión excesiva.

4. •Margen insuficiente entre la presión de succión y la presión de vapor.

5. •Cantidad excesiva de aire o gas en el líquido.

6. •Bolsa de aire en el tubo de succión.

7. •Entradas de aire al tubo de succión.

8. •Entradas de aire a la bomba por los estoperos.

9. •Válvula de pie demasiado pequeña.

10. •Válvula de pie parcialmente obstruida.

11. •Tubo de entrada o succión no está bastante sumergido.

12. •Tubería del sello del agua, obstruida.

13. •Jaula de sello mal colocada en el estopero e impide que el agua para sellado entre al

espacio para formar el sello

14. Problemas en el sistema: 15. •Velocidad muy baja.

16. •Velocidad muy alta.

17. •Sentido incorrecto de rotación.

18. •Carga total del sistema mayor que la carga de proyecto de la bomba.

19. •Carga total del sistema menor que la carga de proyecto de la bomba.

20. •Densidad relativa del líquido, diferente a la de proyecto.

21. •Viscosidad del líquido, diferente a la de proyecto.

22. •Operación a capacidad muy baja.

23. •Operación en paralelo de bombas inadecuadas para este trabajo.

24. Problemas mecánicos: 25. •Cuerpos extraños en el impulsor.

26. •Desalineación.

27. •Los cimientos no están rígidos.

28. •Eje doblado.

29. •Las partes rotatorias rozan contra las partes fijas.

30. •Cojinetes gastados.

31. •Anillos de desgaste, gastados.

32. •Impulsor dañado.

33. •Junta de carcaza, deficiente y permite fugas internas.

34. •Eje o camisas del eje gastados o escoriados junto al empaque.

35. •Empaque (estopero) mal instalado.

36. •Tipo incorrecto de empaque para condiciones de operación.

37. •El eje gira descentrado por cojinetes gastados o desalineación.

38. •Rotor desequilibrado y ocasiona vibración.

39. •Empaque muy apretado y no permite circulación de líquido para lubricar el estopero.

40. •Falta de suministro de agua a los estoperos enfriados por agua.

41. •Holgura excesiva en parte inferior del estopero entre el eje y la carcaza, que empuja al

empaque al interior de la bomba.

42. •Mugre o arena en el agua de sellado, que produce escoración del eje o de la camisa

deleje.

43. •Empuje excesivo ocasionado por una falla mecánica dentro de la bomba o por falla del

dispositivo para equilibrio hidráulico, si se utiliza.

44. •Exceso de grasa o aceite en la cubierta de cojinetes antifricción o falta de enfriamiento,

que ocasionan temperatura excesiva en los cojinetes.

45. •Falta de lubricación.

46. •Instalación incorrecta de los cojinetes antifricción (daños al instalar, instalación incorrecta

de cojinetes múltiples, uso de cojinetes desiguales en un par, etc.)

47. •Mugre en los cojinetes.

48. •Herrumbre en los cojinetes por agua en su cubierta.

49. •Enfriamiento excesivo de cojinetes enfriados por agua, que ocasiona condensación de la

humedad del aire en la caja de cojinetes.

Rendimiento dela Bomba

La operación y eficiencia de la bomba hidráulica en su función básica de obtener una presión

determinada a un número también determinado de revoluciones por minuto se define mediante

tres rendimientos a saber

Rendimiento volumétrico:

El rendimiento volumétrico de la bomba es el cociente que se obtiene al dividir el caudal de

líquido que comprime la bomba y el que teóricamente debería comprimir.

Se producen fugas:

Rendimiento mecánico:

El rendimiento mecánico mide las pérdidas de energía mecánica que se producen en las bombas

debidas al rozamiento y a la fricción de los mecanismos internos. Se producen pérdidas de

potencia o pérdidas mecánicas Pm debido al rozamiento en los cojinetes, pernos, órganos de

comando y, sobre todo, debido al rozamiento de los aros, retenes, copas ú órganos de cierre entre

pistón o cilindro.

Rendimiento total:

Se llama total porque mide la eficiencia general de la bomba en su función de bombear líquido a

presión con el aporte mínimo de energía al eje de la bomba.

Rendimiento Eficiencia interna

Tiene en cuenta todas las perdidas internas, o sea, las hidráulicas y las volumétricas, y engloba las

eficiencias hidráulicas y volumétricas:

hi = Pu/Pi

donde Pu es la potencia útil, la cual será en impulsar el caudal útil a la altura útil

Pu = g * Q * Hu

Pi es la potencia interna, o sea, la potencia suministrada al fluido menos las perdidas mecánicas

(Pm)

Pi = Pa – Pm

Después de realizar algunos cálculos algebraicos tenemos que la ecuación para la eficiencia interna

es la siguiente:

hi = hh * hv

Rendimiento Hidráulico

Se producen pérdidas de carga debido a rozamiento en los conductos y canales inherentes a la

construcción de la bomba, así como en las válvulas. Se llama rendimiento hidráulico al cociente

entre la altura que se lograría de no existir estas pérdidas y la que realmente logra la máquina.

Fallas de Funcionamiento de las Bombas Centrífugas

A continuación, se muestra un cuadro de comprobación para encontrar las causas que originan

fallas por operación en las bombas centrífugas, ya sea por problemas de operación o por defectos

mecánicos.

(a) La bomba no descarga

Falta cebar la bomba.

Tubería de succión con aire

Sumersión insuficiente del tubo de entrada en el agua.

Dirección de rotación invertida

Eje cortado

(b) Capacidad de Descarga Insuficiente

Bomba o tubería de succión no complemente llena de agua.

Elevación de succión muy alta

Pérdidas de flujo (falla mecánica)

Entrada de aire a la línea de succión

Entrada de aire a la bomba por los estoperos (falla mecánica)

Viscosidad del fluido muy alta

Anillos de desgaste desgastados (falla mecánica)

Impulsor dañado (falla mecánica)

C. Presión Desarrollada Insuficiente

Cantidad excesiva de aire

Velocidad de trabajo muy alta

Dirección de rotación invertida

Viscosidad del líquido distinta

Anillos de desgaste desgastados (falla mecánica)

Juntas (empaqueduras) de la tapa defectuosa (falla mecánica)

(d) La Bomba Requiere Potencia Excesiva

Velocidad muy alta.

Dirección de rotación invertida

Cuerpos extraños en el impulsor

Desalineamiento (falla mecánica)

Eje doblado (falla mecánica)

Parte giratoria que roza sobre pieza estacionaria agripamiento

Empaquetadura muy apretada (falla mecánica)

Tipo de empaquetadura incorrecta (falla diseño)

Prensa estopa muy apretada (falla mecánica)

(e) Los Anillos del Estopero tienen Escurrimiento Excesivo

(fallas mecánicas)

Desalineamiento

Eje doblado

Camisa de desgasta con desgaste excesivo

Anillos de empaquetaduras mal montadas

Descansos planos desgastados

Rotor desbalanceado

Juego excesivo entre los anillos de empaquetadura y eje.

F. Anillos de Empaquetadura de Corta Vida Útil

Tubería de sello de agua topada (empaquetadura se reseca y gasta la camisa)

Eje torcido, cojines desgastados

Tipo de empaquetadura no corresponde, mala calidad, camisa no rectificada.

Prensa estopa muy apretada (no flujo líquido para lubricar la empaquetadura) Elementos

abrasivos entran a la zona de sello

(g) La Bomba Vibra sobre los Valores Admisibles

Válvula de succión muy pequeña o parcialmente atascada

Operación o capacidad insuficiente

Falta rigidez a la cimentación y anclaje de la bomba

Eje doblado, desalineamiento entre machón motor-bomba, Bombas desbalancemiento del rotor,

etc.

(h) La Bomba se sobrecalienta

La bomba no está cebada

Poca diferencia entre la presión de succión y la presión de vapor.

Operación se realiza a capacidad muy baja (poco caudal)

Desalineamiento

Roce interno entre partes giratorias

Rodamientos o cojinetes planos gastados (o con problemas de lubricación y refrigeración)

Conceptos

Altura de Succión -carga estática de succión- (HS)

Distancia existente entre la lamina del líquido a bombear y el eje de la bomba, dicho valor puede

ser positivo o negativo dependiendo de su posición con respecto al eje.

Altura de descarga-Carga estática de descarga- (HD)

Es la distancia vertical en metros entre el eje de la bomba y el punto de entrega libre del líquido.

Carga Estática Total HET

La carga estática total se determina conociendo la altura geométrica del nivel del líquido entre los

recipientes de succión y descarga y la línea de centros de la bomba, así como las presiones en esos

mismos puntos

Carga Dinámica Total ADT

La carga dinámica total representa las pérdidas de presión, las cuales se originan por la fricción del

fluido en las tuberías, válvulas, accesorios y

otros componentes como pueden ser

intercambiadores de calor u otros. Estas

pérdidas varían proporcionalmente con el cuadrado de la velocidad del caudal. También varían de

acuerdo con el tamaño, tipo y condiciones de las superficies de tubos y accesorios y las

características del líquido bombeado

LEYES DE SEMEJANZA.

Las leyes de semejanza son unas ecuaciones que permiten predecir el comportamiento de una

bomba dada, bajo condiciones de operación distintas. Un modelo a escala reducida es menos

costoso y los datos obtenidos resultan muy confiables. Para ser usado con confianza los resultados

obtenidos de la investigación del modelo deben cumplirse las Leyes de

Semejanza.

Se cumple la Semejanza Geométrica cuando son iguales los ángulos semejantes de las máquinas y

es constante la relación de magnitudes semejantes.

Existe la Semejanza Cinemática cuando son iguales los ángulos semejantes de las máquinas y es

constante la relación de las velocidades en puntos homólogos de las máquinas semejantes.

Se dice que existe la Semejanza Dinámica cuando se mantiene constante la relación de fuerzas de

igual naturaleza que actúan en puntos homólogos de las máquinas geométricas y

cinemáticamente semejantes.

No se detallará la teoría de dónde se obtienen las ecuaciones que a continuación se presentan

como las leyes de semejanza para bombas centrífugas.

Inicialmente se presentan las relaciones en términos del diámetro del impulsor de la bomba

(velocidad constante):

NPSH requerido: Energía mínima (presión) requerida en la succión de la bomba para permitir un funcionamiento libre de cavitación. Se expresa en metros de columna del líquido bombeado. Depende de: -Tipo y diseño de la bomba

-Velocidad de rotación de la bomba -Caudal bombeado

NPSH disponible: Energía disponible sobre la presión de vapor del líquido en la succión de la bomba. Se expresa en metros de columna del líquido bombeado Depende de: -Tipo de líquido -Temperatura del líquido -Altura sobre el nivel del mar (Presión atmosférica) -Altura de succión -Pérdidas en la succión

CAVITACION:

Fenómeno que ocurre cuando la presión absoluta dentro del impulsor se reduce hasta alcanzar la

presión de vapor del líquido bombeado y se forman burbujas de vapor. El líquido comienza a

“hervir”. Estas burbujas colapsan al aumentar la presión dentro de la bomba originando erosión

del metal. Se manifiesta como ruido, vibración; reducción del caudal, de la presión y de la

eficiencia. Originan deterioro del sello mecánico

Para Que La Bomba No Cavite: Succión De La Bomba Npsh Disponible > Npsh Requerido