Principio de funcionamiento de la bomba centrífuga:
El fluido a baja presión en la entrada gana energía y velocidad bajo la acción de la fuerza centrífuga, convirtiéndose en fluido a alta presión, impulsando así el fluido fuera de la bomba.
Principio de funcionamiento de la bomba de desplazamiento positivo:
Bombas de desplazamiento positivo funcionar mediante la rotación o reciprocación de rotores, paletas o diafragmas, provocando un cambio en el volumen de la bomba y generando diferencias de presión.erencial para facilitar la ingesta y descarga de líquidos.
Mecanismos de transferencia de fluidos
Mecanismo de transferencia de fluidos de la bomba centrífuga:
La rotación del rodete impulsa al fluido a girar conjuntamente. El fluido del centro es lanzado hacia la periferia bajo la acción de la fuerza centrífuga, al tiempo que gana energía. Esta energía impulsa el fluido hacia el cuerpo de la bomba, desde donde sale de la misma. El fluido sigue entrando en la bomba desde la entrada, creando así un proceso continuo de admisión de fluido a baja presión seguido de la descarga de fluido a alta presión.
Mecanismo de transferencia de fluidos de la bomba de desplazamiento positivo:
Cuando el volumen de la cavidad cerrada del cuerpo de la bomba aumenta, se forma una presión negativa en la parte posterior, lo que permite la entrada de fluido. A la inversa, cuando el volumen disminuye, el fluido es expulsado del cuerpo de la bomba.
Tipos de fluidos
Tipos de fluidos transportados por una bomba centrífuga:
Las bombas centrífugas se utilizan habitualmente para trasvasar agua limpia o líquidos de baja concentración, y encuentran amplias aplicaciones en industrias como la fabricación de papel, la metalurgia y el tratamiento de aguas residuales.
Tipos de fluidos transportados por una bomba de desplazamiento positivo:
Las bombas de desplazamiento positivo suelen emplearse para trasvasar fluidos muy viscosos con partículas pequeñas. Suelen elegirse para condiciones que requieren una altura de elevación elevada y caudales bajos.
Comparación de resultados
| Criterios | Bomba centrífuga | Bomba de desplazamiento positivo | |||
| Bomba alternativa | Bomba rotativa | ||||
| Caudal | Uniformidad | Uniforme | No uniforme | Relativamente uniforme | |
| Estabilidad | No constante, varía con las condiciones de la tubería | Constante | |||
| Gama（m³/h） | 1.6~30000 | 0-600 | 1-600 | ||
| Cabeza | Características | Corresponde a un determinado caudal, sólo puede alcanzar una determinada altura Con un determinado caudal | Puede alcanzar diferentes alturas determinadas por el sistema de tuberías | ||
| Gama | 10-2600m | 0,2~100MPa | 0,2~60MPa | ||
| Eficacia | Características | Máximo en el punto de diseño, disminuye al aumentar la desviación | Disminuye ligeramente a mayor altura | Disminuye significativamente a mayor altura | |
| Alcance (punto máximo) | 0.5~0.8 | 0.7~0.85 | 0.6~0.8 | ||
| Características estructurales | Estructura sencilla, bajo coste, tamaño reducido, peso ligero, fácil instalación y mantenimiento | Estructura compleja, alta vibración, gran tamaño, alto coste | Sam como bomba centrífuga | ||
| Funcionamiento y mantenimiento | Método de control del caudal | Regulación de la salida o de la velocidad | No puede ser controlado por la válvula de salida, sólo el control de derivación | ||
| Capacidad de autocebado | Generalmente ausente | Existe | |||
| Salida inicial | Válvula cerrada | Válvula de salida totalmente abierta | |||
| Mantenimiento | Cómodo | Problemático | Cómodo | ||
| Ámbito de aplicación | Varios fluidos de baja viscosidad | Adecuado para medios limpios con alta presión y bajo caudal | Adecuado para presiones medias a bajas, caudales medios a bajos, especialmente adecuado para fluidos de alta viscosidad. | ||
Capacidad de presión:
- Las bombas centrífugas convencionales suelen funcionar en un rango de 0,1 a 10 MPa, mientras que las bombas centrífugas de alta presión pueden alcanzar presiones de varias decenas de MPa.
- El rango de presión de las bombas de desplazamiento positivo suele estar entre 0,1 y 10 MPa.
Viscosidad:
- Las bombas centrífugas son adecuadas para fluidos con una viscosidad comprendida entre 0,3 y 5000 mm²/s.
- Las bombas de desplazamiento positivo son adecuadas para fluidos de alta viscosidad, con ciertos tipos capaces de transferir fluidos con viscosidades de hasta 1.000.000 cPs en determinadas aplicaciones.
Condiciones de entrada:
- Las bombas centrífugas requieren que la presión de entrada sea inferior a la presión de vapor del fluido y que el nivel del líquido sea superior a la entrada de la bomba para que la admisión del fluido sea fluida.
- Las bombas de desplazamiento positivo requieren que las cámaras estén selladas y tienen múltiples cámaras independientes para facilitar el proceso de transferencia de volúmenes más pequeños a volúmenes más grandes y viceversa.
Elevador de succión:
- Las bombas centrífugas tienen una altura de aspiración limitada, normalmente de unos 3-6 metros. Superar este límite puede impedir la entrada continua de fluido, lo que provocaría el mal funcionamiento de la bomba.
- Las bombas de desplazamiento positivo tienen una ventaja en la altura de aspiración, ya que permiten alturas de aspiración de hasta 8-10 metros.
Esquila:
- Las bombas centrífugas generan fuerzas de cizallamiento relativamente mayores en comparación con las bombas de desplazamiento positivo. Al girar el impulsor, el fluido se ve sometido a fuerzas centrífugas, lo que provoca fuerzas de cizallamiento durante el proceso de expulsión debido a la inercia. Las bombas de desplazamiento positivo, por el contrario, transfieren el fluido variando el volumen, lo que da lugar a fuerzas de cizallamiento menores.
Eficiencia:
- En general, el rendimiento de las bombas centrífugas y de las bombas de desplazamiento positivo es comparable. Sin embargo, el rendimiento de las bombas de desplazamiento positivo aumenta con la presión. Las bombas centrífugas tienen un punto de rendimiento óptimo, y la desviación de este punto se traduce en una disminución del rendimiento.
Caudal:
- Ambos tipos de bombas ofrecen caudales relativamente estables. Los caudales de las bombas centrífugas varían con los cambios en el sistema de tuberías, oscilando entre 1,6 y 3000 m³/h. Las bombas de desplazamiento positivo mantienen un caudal constante dentro del intervalo de 1 a 600 m³/h.
Ventajas
- Las bombas de desplazamiento positivo y las bombas centrífugas tienen cada una sus propias ventajas e inconvenientes. Las bombas de desplazamiento positivo ofrecen mayor capacidad de aspiración y caudales más estables. Pueden transportar líquidos con diversas características, como alta viscosidad, susceptibilidad a la oxidación, tendencia a agregarse y que contengan partículas sólidas y fibras. También permiten el control dosificado y el bombeo inverso. Sin embargo, las bombas de desplazamiento positivo requieren un mayor aporte de energía, lubricación con grasa y presentan mayores dificultades de mantenimiento.
- Las bombas centrífugas presumen de alta densidad de potencia, ligereza y flexibilidad, fácil instalación, amplia aplicabilidad, mantenimiento sencillo y bajo coste. Sin embargo, están limitadas por la viscosidad y la capacidad de manejo de fluidos, y tienen peor resistencia a la corrosión y menor capacidad para transportar fluidos frágiles.
Idoneidad de la aplicación
Cuándo utilizar una bomba centrífuga:
Las bombas centrífugas encuentran amplias aplicaciones en diversos campos, como el transporte de líquidos, la presurización, la circulación, el suministro de agua, la lucha contra incendios, el riego agrícola, los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, el tratamiento de aguas residuales, la extracción en yacimientos petrolíferos, la industria química, farmacéutica y ligera y el procesamiento de alimentos.
Cuándo utilizar una bomba de desplazamiento positivo:
Las bombas de desplazamiento positivo pueden utilizarse en una amplia gama de procesos de producción industrial, incluidas las industrias química, petrolera, aeroespacial, marítima, mecánica y eléctrica. Se utilizan principalmente para bombear fluidos de alta viscosidad y presión, así como para transportar líquidos volátiles, inflamables, explosivos y corrosivos.
Requisitos de mantenimiento
El mantenimiento de una bomba centrífuga incluye principalmente los siguientes aspectos:
Impulsor y anillo de desgaste: Los álabes del impulsor pueden dañarse debido a la cavitación, la ingestión de partículas sólidas o impurezas metálicas, mientras que el desgaste del anillo de desgaste (también conocido como anillo de sellado) suele deberse a una instalación incorrecta o al aflojamiento de la placa de apoyo del impulsor. Si el anillo de desgaste está muy desgastado, puede ser necesario sustituir el impulsor; si el desgaste es menor, puede intentarse la reparación.
Dispositivo de equilibrado: Cuando el disco de equilibrado y el anillo de equilibrado están excesivamente desgastados (normalmente más de 2 mm) o tienen superficies desiguales, pueden repararse. Esto incluye soldar o rectificar ranuras en la carcasa de la bomba y añadir juntas de politetrafluoroetileno en la interfaz entre el anillo de equilibrado y la carcasa de la bomba.
Cierre mecánico: El cierre mecánico es un componente crítico de la bomba, y su rendimiento afecta directamente a su funcionamiento normal. Los problemas de fugas suponen la mayoría de las fugas de reparación de bombas, por lo que se requiere que el desplazamiento axial del eje sea inferior a 0,1 mm y que el ajuste de interferencia entre la junta auxiliar y el eje sea moderado.
Eje de la bomba: El eje de la bomba es un componente esencial de la bomba. Si el eje de la bomba no tiene grietas, desgaste superficial severo o flexión, puede ser reparado. La curvatura del eje no debe superar los 0,06 mm.
Temperatura de los rodamientos: Las altas temperaturas de los rodamientos pueden provocar daños en los mismos. Es necesario comprobar factores como el efecto del tambor de equilibrado, la fuerza axial residual, la calidad del aceite lubricante, la cantidad de aceite y las impurezas en la cámara de aceite.
Desplazamiento axial del rotor: Es necesario medir el desplazamiento axial del rotor y ajustar el juego del acoplamiento si es necesario.
El mantenimiento de la bomba de desplazamiento positivo incluye principalmente:
Inspección periódica del funcionamiento de la bomba: Preste atención al sonido y frecuencia de funcionamiento de la bomba. Observe si hay fugas de aceite, fugas de agua y otros fenómenos.
Sustitución periódica de las juntas: Las juntas son piezas vulnerables y deben sustituirse periódicamente para evitar averías como fugas de agua o aceite.
Sustitución periódica de los rotores: Los rotores son componentes importantes de la bomba y son propensos a desgastarse con el tiempo durante el funcionamiento a alta velocidad, por lo que es necesario sustituirlos periódicamente.
Aceite lubricante: El aceite lubricante debe sustituirse periódicamente para garantizar el funcionamiento normal de la bomba de desplazamiento positivo.
Métodos de control
Las bombas centrífugas pueden controlarse manualmente, automáticamente o mediante control de frecuencia variable. Por otro lado, los métodos de control de las bombas de desplazamiento positivo incluyen el control de derivación, el control de velocidad de frecuencia variable y el cambio de la carrera de la bomba alternativa.
Consideraciones de seguridad
Riesgo de fugas
Durante un uso prolongado, las bombas centrífugas pueden sufrir el desgaste o envejecimiento de sus componentes, lo que conlleva un riesgo de fugas. Es necesario inspeccionar y sustituir periódicamente componentes como retenes del eje, juntas de estanqueidad, juntas tóricas, etc. Las bombas de desplazamiento positivo también pueden sufrir fugas debido al bloqueo del impulsor, el envejecimiento del cuerpo de la bomba, el bloqueo de la válvula de entrada y el envejecimiento de las juntas. Es necesario un mantenimiento regular de ambos tipos de bombas para evitar fugas.
Protección contra sobrecargas
Los motores de las bombas centrífugas suelen incorporar dispositivos de protección. Cuando la corriente de funcionamiento supera la corriente nominal, el dispositivo de protección se dispara para evitar daños en el motor. Las bombas de desplazamiento positivo están equipadas con válvulas de seguridad en la bomba o en la tubería de salida para evitar daños causados por la sobrecarga de la bomba.
Tendencias tecnológicas
Para satisfacer las demandas del mercado y las tendencias de desarrollo futuras, tanto las bombas de desplazamiento positivo como las centrífugas necesitan actualizar continuamente la tecnología e innovar. Por ejemplo, nuevos materiales como la fibra de carbono y la cerámica tienen características de resistencia a la corrosión y al desgaste, lo que hace que las bombas sean adecuadas para condiciones especiales. La introducción de la inteligencia permite supervisar en tiempo real el funcionamiento de las bombas y controlarlas a distancia. La aplicación de fundición de precisión puede mejorar la exactitud y consistencia de las bombas.
Escenarios de aplicación práctica
Sector industrial
Las bombas centrífugas se utilizan ampliamente en plataformas de extracción de petróleo y gas en alta mar para transportar diversos materiales líquidos en varias unidades operativas. Las bombas de desplazamiento positivo se utilizan en el tratamiento de aguas residuales para transportar fluidos desde balsas de aguas residuales a depósitos de productos químicos, dosificar y transportar productos químicos a depósitos de tratamiento y residuos nucleares.
Sector agrícola
Las bombas centrífugas se utilizan mucho en la agricultura, por ejemplo para bombear agua de las fuentes a los campos para el riego. Las bombas de desplazamiento positivo pueden servir como dispositivos de suministro de agua para sistemas de riego por goteo, suministrando agua a la tubería del sistema de goteo al proporcionar una presión de agua y un caudal estables. Este método no sólo conserva los recursos hídricos, sino que también aumenta el rendimiento de los cultivos.
Experiencia del usuario
Conclusión
Si conocemos las ventajas y limitaciones respectivas de las bombas centrífugas y las bombas de desplazamiento positivo, podremos tomar decisiones con conocimiento de causa a la hora de seleccionar la bomba adecuada para unas condiciones de funcionamiento específicas. Esto nos permite gestionar correctamente los problemas que surjan durante el proceso de uso.