Las bombas centrífugas

¿Qué son las bombas centrífugas?

Las bombas centrífugas son las más usadas en las industrias. Se utilizan para desplazar líquidos a través de un sistema de tuberías, accionadas principalmente por motores eléctricos y de combustión interna.
Estas bombas crean un flujo utilizando la energía cinética de un rodete giratorio para generar el movimiento del fluido. La eficacia de una bomba centrífuga depende del rendimiento de este rodete.

Clasificación de las bombas centrífugas

Debido a la gran variedad de las bombas centrífugas, estas pueden clasificarse como:

• Bomba centrífuga voluta: El impulsor descarga en una caja espiral que se expande progresivamente, proporcionada en tal forma que la velocidad del líquido se reduce en forma gradual. Por este medio, parte de la energía de velocidad del líquido se convierte en presión estática.
• Bomba centrífuga difusor: Los álabes (rueda perfilada) direccionales estacionarios rodean al rotor o impulsor en una bomba del tipo de difusor. Estos pasajes con expansión gradual cambian la dirección del flujo del líquido y convierten la energía de velocidad a columna de presión.
• Bomba centrífuga turbina: En este de bomba tipo se producen remolinos en el líquido por medio de los álabes a velocidades muy altas dentro del canal anular en el que gira el impulsor.

Las bombas centrífugas horizontales
Las bombas centrífugas con el eje de giro horizontal tienen el motor a la misma altura. Éste tipo de bombas se utiliza para el funcionamiento en seco. El líquido llega siempre a la bomba por medio de una tubería de aspiración.
Las bomba centrífugas verticales
Las bombas centrífugas con el eje de giro en posición vertical tienen el motor a un nivel superior al de la bomba y trabajan siempre rodeadas por el líquido a bombear.

Existen otras clasificaciones de las bombas centrífugas, basadas en los tipos de flujo

• Bomba centrífuga de flujo radial: En el caso de flujos bajos y altas presiones, la acción del rotor de la bomba centrifuga es en gran medida radial.
• Bomba centrífuga de flujo axial: Las bombas de flujo axial desarrollan su columna por la acción de impulso o elevación de las paletas sobre el líquido.
• Bomba centrífuga de flujo mixto: Las bombas de flujo mixto desarrollan su columna parcialmente por fuerza centrifuga y parcialmente por el impulsor de los álabes sobre el líquido. El diámetro de descarga de los impulsores es mayor que el de entrada.

Principales características de la bomba centrífuga

En la gran variedad de las bombas centrífuga encontramos las siguientes características:

• Elemento giratorio: Formados por un eje y uno o varios rodetes.
• Elemento estacionario (carcasa).
• Elementos de cierre.
• Aumenta la energía del fluido por la acción de la fuerza centrífuga.
• Se adapta a trabajos a velocidades altas.
• El líquido sale perpendicular al eje de rotación del álabe o rodete.
• En bombas de alta presión pueden emplearse varios rotores en serie.
• En las bombas de baja presión, el difusor es un canal en espiral.
• En el caso de flujos bajos y altas presiones, la acción del rotor es en gran medida radial.
• En flujos más elevados y presiones de salida menores, la dirección de flujo en el interior de la bomba es más paralela al eje del rotor.
• Flujo mixto es cuando la transición de un tipo de condiciones a otro es gradual, y cuando las condiciones son intermedias.
• Las bombas centrífugas, al contrario que las de desplazamiento positivo, no son auto aspirantes y requieren de cebado previo al funcionamiento.

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¿Qué es la cavitación en las bombas centrífugas?

Cuando el líquido a bombear se mueve en una parte donde la presión es menor que su presión de vapor, vaporiza en forma de burbujas. Estas son arrastradas junto con el líquido hasta una parte donde se alcanza una presión más elevada y desaparecen. Este fenómeno se conoce como cavitación.

1. Salida de la bomba. 2. Entrada de la bomba. 3. Presión de vapor. 4. Diferencial de presión entre la entrada y la salida. 5. Presión.

El factor de vibración en la cavitación de las bombas centrífugas

Bombas centrífugas siempre tienen un componente de vibración importante en la frecuencia de paso de álabes, que es igual al número de álabes de la impulsora por las RPM.

La impulsora de la bomba produce un impulso de presión en el fluido bombeado, cuando cada álabe pasa el punto de salida. Este excita la frecuencia de vibración del paso de álabes en la tubería, por lo tanto se transmite a través de la máquina.

En esta imagen (generada por un simulador) se puede observar la generación de la presión sobre el impulsor. El líquido entra por el centro (color azul). Los álabes generan la fuerza centrífuga (marcado en rojo) necesaria para bombear el producto. El área rojo es la parte crítica donde puede presentarse cavitación.

El factor de presión en la cavitación de las bombas centrífugas

Las bombas centrífugas operan con normalidad si la presión absoluta a la entrada del rodete no está por debajo de un determinado valor.

Si a la entrada del rodete la presión es inferior a la presión parcial del vapor, se forman las burbujas de vapor. Estas disminuyen el espacio utilizable para el paso del líquido.

Un funcionamiento prolongado con estas condiciones daña a la bomba. La intensidad del golpeteo a medida que disminuye la presión absoluta a la entrada del rodete, se aprecia claramente en las curvas características de la bomba de la siguiente figura.

Disminución brusca de las curvas características por el efecto de la cavitación en bombas centrífugas

Hm: Altura de bombeo en metros N: Potencia η: Rendimiento de la instalación de bombeo q: Caudal Uno de los efectos más negativos de la cavitación es la pérdida de rendimiento en el sistema de bombeo. Como resultado cae la curva característica de una bomba en la que aparece cavitación bruscamente.