Bomba centrífuga vertical
¿Qué es una bomba centrífuga vertical?
Las bombas centrífugas verticales también se conocen como bombas de turbina de gran profundidad. Las bombas centrífugas verticales son bombas centrífugas de flujo mixto de eje vertical que incluyen etapas de tazones estacionarios e impulsores giratorios que procesan álabes guía. Las bombas centrífugas verticales tienen un diseño complicado y son más caras. El diseño de la altura de presión de una bomba centrífuga vertical depende principalmente de la longitud del impulsor y de la velocidad de rotación. Una bomba centrífuga vertical fabricada con un solo impulsor no puede ser tan potente. Se puede conseguir un impulsor más añadiendo conjuntos de etapas y tazones adicionales.
Figura: Bombas centrífugas verticales.
¿Cómo funcionan las bombas centrífugas verticales?
Las bombas centrífugas verticales funcionan con un motor eléctrico o con un motor diesel. El extremo de la bomba centrífuga vertical tiene al menos un impulsor unido al eje que se utiliza para dirigir el fluido a la carcasa del difusor (tazón). Existen configuraciones multietapa de bombas centrífugas verticales que utilizan varios impulsores en un eje para crear una presión lo suficientemente alta como para elevar el fluido a través de una gran altura. Una bomba centrífuga vertical funciona cuando el fluido entra en la bomba por la parte inferior a través de un componente en forma de campana conocido como campana de aspiración. Desde la campana de aspiración, el fluido pasa al impulsor de la primera etapa, donde aumenta su velocidad. A continuación, el fluido entra en la cuba difusora, donde la alta velocidad se convierte en energía de presión. La cuba también ayuda a dirigir el fluido al siguiente impulsor y el proceso continúa para todas las demás etapas de impulsores de la bomba. Cuando el fluido sale de la última cuba difusora, lo hace a través de una larga tubería vertical que se eleva por el interior del pozo hasta la superficie. El eje giratorio en la columna de la tubería tiene soportes de casquillos de manguito a intervalos de tres pies montados en la columna y se lubrica por el fluido que se mueve a través de ellos. El cabezal de descarga de la bomba se encuentra en la superficie y permite cambiar la dirección del flujo hacia la tubería de descarga. El motor principal, que puede ser un motor o un motor diésel, está montado encima del cabezal de descarga.
Tipos de bombas centrífugas verticales
Existen diferentes tipos de bombas centrífugas verticales, como se explica a continuación.
Bomba centrífuga vertical de barril
Una bomba centrífuga vertical de barril es una bomba que funciona instalada en la parte superior de la abertura de un barril con un tubo estrecho donde se aloja un eje vertical. Esta bomba tiene un pequeño motor eléctrico que proporciona energía a través de un interruptor. Esta bomba es portátil y está pensada para el transporte eficaz y seguro de fluidos desde bidones, tanques de almacenamiento o barriles.
Figura: Bomba centrífuga vertical de barril.
Bomba centrífuga vertical en línea
Una bomba centrífuga vertical en línea es una bomba dinámica de una sola etapa para instalación vertical. Esta bomba tiene la impulsión y la aspiración en línea, por lo que puede proporcionar un flujo suave del fluido. Esta bomba es ideal para transportar fluidos de baja viscosidad en una amplia gama de alturas y caudales. Este tipo de bomba se utiliza en diversas aplicaciones, entre ellas el bombeo de productos químicos y agua.
Figura: Bomba centrífuga vertical en línea
Bombas centrífugas de columna vertical
Las bombas centrífugas de columna vertical también se conocen como bombas de inmersión. Estas bombas se utilizan en pozos o depósitos en lugar de las bombas que necesitan cebado o succión inundada. Estas bombas se sumergen verticalmente en el fluido que se bombea, pero el motor se separa del fluido mediante el uso de un eje vertical largo. De este modo, el motor eléctrico se mantiene muy por encima del fluido que se bombea y se conecta a la bomba a través de un eje vertical en el que se montan los impulsores. Los impulsores están sumergidos en el fluido. Estas bombas son ideales para bombear fluido de un pozo subterráneo, sumidero, tanque o depósito. Los fabricantes de bombas centrífugas de columna vertical hacen que esta bomba sea capaz de manejar fluidos inflamables, así como fluidos a altas temperaturas.
Figura: Bomba centrífuga de columna vertical.
Bombas centrífugas verticales sumergibles
Se trata de una bomba de una sola etapa. Se trata de una bomba vertical sin juntas, dividida radialmente y equipada con un impulsor de canal o un impulsor radial. Este tipo de bomba se utiliza en diversas aplicaciones como el drenaje automático de agua de fosas como alcantarillado, transferencia de fluidos químicamente agresivos, fluidos de transferencia de calor, tanques que transportan condensado entre otros.
Figura: Bomba centrífuga vertical sumergible.
Bombas centrífugas verticales para pozos profundos
Las bombas centrífugas verticales para pozos profundos son similares a las bombas centrífugas verticales sumergibles. Este tipo de bomba se utiliza para bombear fluidos desde niveles subterráneos profundos. Este tipo de bomba tiene un eje que se extiende desde los terrenos profundos hasta la superficie del suelo. La bomba está acoplada a un motor seco. Este tipo de bomba es una bomba multietapa con impulsores de flujo mixto. Una bomba centrífuga vertical de pozo profundo puede ampliarse en tramos de eje para llegar aún más profundo. Las grandes longitudes se crean mediante conjuntos de extensión estándar de ejes intermedios y acoplamientos intermedios, araña de cojinete y tubo de columna.
Figura: Bomba centrífuga vertical de pozo profundo
Bombas centrífugas verticales de lata
Se trata de una bomba centrífuga vertical con impulsores múltiples. Es una bomba de eje de línea corta que tiene una tubería de aspiración conectada al manguito o a una entrada que permite que la lata cree un depósito de bomba. Esta bomba es adecuada para la impulsión en circuito cerrado. Una bomba centrífuga vertical de lata es adecuada para emplazamientos en los que hay tuberías de aspiración en lugar de un depósito o una bomba existente.
Figura: Bomba centrífuga vertical de lata.
Selección de bombas centrífugas verticales
El funcionamiento de una bomba centrífuga vertical se ve afectado por varios factores que son el tipo de fluido, el espacio disponible, la temperatura y la presión, y la altura neta positiva de aspiración (NPSH).
- Espacio disponible. La bomba centrífuga vertical debe seleccionarse en función del espacio disponible. Una bomba centrífuga vertical necesita menos espacio en el suelo, pero requiere más altura libre.
- Transmisión del fluido. Las bombas centrífugas verticales suelen estar pensadas para elevar fluidos desde niveles más profundos, a diferencia de otras bombas como las centrífugas horizontales.
- NPSH necesario. Una bomba centrífuga vertical puede proporcionar más NPSH, a diferencia de otras bombas.
- Temperatura y presión del fluido. Una bomba centrífuga vertical puede soportar más presión y temperatura que una bomba centrífuga horizontal.
Ventajas de las bombas centrífugas verticales
- Las bombas centrífugas verticales necesitan menos espacio para su instalación.
- Las bombas centrífugas verticales tienen menos piezas de desgaste, lo que las hace más económicas.
- Estas bombas son adecuadas para bombear fluidos a alta presión y temperatura.
- Las bombas centrífugas verticales tienen un caudal estable, uniforme y más fácil de ajustar.
Desventajas de las bombas centrífugas verticales
- Las bombas centrífugas verticales tienen su rendimiento sensible a los cambios de viscosidad del fluido.
- Debido a su orientación vertical, las bombas centrífugas verticales necesitan una gran altura libre.
- Las bombas centrífugas verticales tienen dificultades para bombear fluidos con gases disueltos. Cuando esto ocurre, el cierre mecánico de la bomba puede resultar dañado.
- El diseño en voladizo de la bomba, el eje y el motor plantea algunos problemas debido al empuje axial, especialmente cuando se trata de presiones elevadas.
- En una bomba centrífuga vertical con varias etapas, será necesario un barril y un foso, lo que supondrá un coste adicional.
Aplicaciones de las bombas centrífugas verticales
- Las bombas centrífugas verticales se utilizan para aumentar la presión de las tuberías.
- Las bombas centrífugas verticales se utilizan en procesos de mezcla y transferencia de productos en refinerías.
- Estas bombas se utilizan en la transferencia de productos químicos
- Se utilizan en tuberías criogénicas
- Las bombas centrífugas verticales se utilizan en la conducción de agua de alimentación de calderas
- Estas bombas se utilizan en la conducción de condensado
- También se utilizan para bombear agua de mar
- Las bombas centrífugas verticales se utilizan para bombear hidrocarburos ligeros
- Las bombas centrífugas verticales se utilizan para trasvasar gas natural licuado
Resolución de problemas de bombas centrífugas verticales
La bomba no tiene suficiente presión
Las causas probables de este problema y sus soluciones son:
- La velocidad es muy baja. En este caso, es necesario comprobar la velocidad, los CV y la tensión del motor y, si es necesario, sustituirlo.
- El impulsor está suelto. Hay que tirar de las bombas y apretar el impulsor.
- Ajuste incorrecto del impulsor. Es necesario desmontar la bomba y sustituir el impulsor.
- Cavitación. Lo que hay que hacer en este caso es bajar la temperatura del fluido bombeado, aumentar la inmersión de la bomba, comprobar que el sumidero cumple las recomendaciones del instituto hidráulico, si es necesario se puede rediseñar el sumidero.
- Fugas en la tubería de descarga. En este caso, se pueden cambiar las secciones de tubería o taponar las fugas.
- Anillos desgastados. En este caso, se puede extraer la bomba e inspeccionar el eje en busca de abolladuras, sustituir los anillos desgastados, eliminar el material abrasivo y ajustar el impulsor según las recomendaciones de peerless.
- Rotación incorrecta. Cuando esto ocurre, es necesario comprobar que la bomba gira en sentido contrario a las agujas del reloj, visto desde la parte superior del motor. Si es necesario, se puede invertir la rotación del motor. Esto puede hacerse intercambiando los cables en la caja de terminales del motor.
La capacidad es insuficiente
Algunas de las causas probables de este problema y sus soluciones son:
- Velocidad muy baja. Es necesario comprobar la velocidad, la tensión y los CV del motor y, si es necesario, sustituirlo. El impulsor está suelto. Hay que tirar de las bombas y apretar el impulsor.
- Ajuste incorrecto del impulsor. Es necesario desmontar la bomba y sustituir el impulsor.
- La cuba o el impulsor están parcialmente obstruidos. En este caso, es necesario desmontar la bomba, inspeccionarla y, si hay materiales extraños, retirarlos; a continuación, se vuelve a montar la bomba y se ajusta el impulsor a los ajustes laterales correctos.
La bomba no suministra líquido
- La aspiración de la bomba está averiada. En este caso, es necesario aumentar el nivel mínimo de fluido en el sumidero de acuerdo con los requisitos del fabricante de centrífugas verticales.
- La válvula de aspiración de la bomba está cerrada. En este caso, es necesario abrir la válvula de aspiración.
- El filtro está obstruido. Este problema se soluciona retirando el colador e inspeccionándolo y limpiándolo.
La bomba produce ruidos anormales
Las causas probables del problema y la solución:
- El motor hace ruido. Esto podría deberse a que los cojinetes de la bomba se han quedado secos. En este caso, es necesario comprobar la inmersión mínima y asegurarse de que el nivel mínimo de líquido está por encima de la línea central del impulsor de la primera etapa.
- Los retenedores de los cojinetes de la columna están rotos. En este caso sería necesario desmontar y sustituir el cojinete de retención y sustituir los cojinetes.
- El eje del tubo envolvente está roto. En este caso, es necesario desmontar la bomba y sustituir el eje o el tubo roto.
Resumen
Las bombas son máquinas utilizadas para transportar fluidos de un lugar a otro. Uno de los tipos de bombas es la bomba centrífuga vertical. Esta bomba, como su nombre indica, funciona en posición vertical. Se utiliza para bombear fluidos desde el nivel subterráneo profundo hasta el destino requerido. Estas bombas pueden ser de un solo impulsor o de impulsores múltiples. Las bombas centrífugas verticales de impulsores múltiples son más potentes, ya que cuantos más impulsores más potencia producen. Existen varios tipos de bombas centrífugas verticales utilizadas para el transporte de fluidos. Las bombas centrífugas verticales son aplicables cuando se transportan fluidos verticalmente. Tales aplicaciones de las bombas centrífugas verticales incluyen el bombeo de agua de pozos, el bombeo de aguas residuales de niveles subterráneos, el bombeo de productos químicos, entre otros.