Bombas Centrifugas: Funcionamiento, Tipos, Componentes y Desafíos Operacionales

1. Principio de Funcionamiento de Bombas Dinámicas

Estas imparten velocidad y presión al fluido a medida que este se desplaza por el impulsor de la bomba, el cual gira a altas revoluciones, convirtiendo así la velocidad del fluido en energía de presión. Es decir, el principio de funcionamiento de estas bombas está fundamentado en la transferencia de energía centrífuga.

El rango de operación, en lo relativo a alturas y caudales de bombeo de las bombas de presión dinámica, es mucho más amplio que el de las de desplazamiento positivo.

2. Tipos de Bombas Dinámicas

2.1. Clasificación General

Las bombas de transferencia dinámica o cinética se clasifican en:

• Especiales:
  • De eyector
  • Gas
  • Ariete hidráulico
• Centrífugas:
  • Radiales
  • Diagonales
  • Axiales

3. Clasificación de Bombas Centrifugas

3.1. Según la Dirección del Flujo

• Flujo Radial: El cambio en la dirección del flujo es de 90°.
• Flujo Mixto: El cambio en la dirección del flujo está entre los 30° y 60°.
• Flujo Axial: No existe cambio en la dirección del flujo o es muy pequeño.

3.2. Según el Número de Etapas

• Bombas Monoetapa: Un solo impulsor, ya sea de simple o doble succión.
• Bombas Multietapa: Más de un impulsor, normalmente se proveen con todos los impulsores iguales.

3.3. Según el Tipo de Impulsor

• Impulsor Cerrado: Posee ambas paredes laterales.
• Impulsor Semiabierto: Posee una sola de sus paredes, normalmente la posterior.
• Impulsor Abierto: No posee ninguna de sus paredes.

4. Componentes Principales de una Bomba Centrifuga

1. Carcasa
2. Voluta o cavidad
3. Impulsor
4. Cuerpo de la carcasa
5. Sello hidráulico o empaquetadura
6. Cuerpo mecánico
7. Eje impulsor

5. El Proceso de Cebado en Bombas Centrifugas

Para que la bomba centrífuga pueda funcionar satisfactoriamente, tanto la tubería de aspiración como la bomba misma deben estar llenas de líquido. Para su puesta en marcha, debemos asegurarnos de expulsar el aire de la tubería de aspiración y de la bomba misma, reemplazándolo por el fluido. Esta operación se denomina cebado.

6. Fenómenos y Problemas Comunes en Bombas Centrifugas

6.1. Cavitación

La cavitación es un efecto hidrodinámico que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido. Puede ocurrir que se alcance la presión de vapor del líquido, de tal forma que las moléculas que lo componen cambian inmediatamente a estado de vapor, formándose burbujas o, más correctamente, cavidades.

6.2. Fuerzas Radiales y sus Consecuencias

Toda vez que una bomba centrífuga opera fuera de su punto de máxima eficiencia, se generan fuerzas radiales que tienden a flectar su eje. Esto puede provocar:

• Apertura de las caras del sello mecánico cuando la parte rotante toma contacto con un componente estacionario.
• Sobrecarga de los cojinetes, especialmente en dirección radial.

7. Válvulas de Seguridad y Retorno

7.1. Función de la Válvula de Seguridad

La válvula de seguridad tiene como fin principal proteger la bomba contra eventuales sobrecargas (aumentos bruscos de presión).

7.2. Conexión de la Tubería de Retorno

La tubería de retorno de la válvula de seguridad deberá conectarse preferentemente al tanque de suministro antes que a la tubería de succión de la bomba. Esto evitará turbulencias en el múltiple de aspiración.

7.3. Riesgos del Calentamiento del Fluido

Este fenómeno puede agravarse aún más por el progresivo calentamiento del fluido que retorna por la válvula de seguridad.

8. NPSH (Net Positive Suction Head)

8.1. Definición de NPSH

El NPSH representa el nivel de energía del fluido sobre la presión de vapor a la entrada de la bomba. Es una función del sistema.

8.2. Factores que Afectan el NPSH

• La carga estática de succión o elevación.
• Las pérdidas por fricción.
• La presión de vapor del fluido.