Bombas centrífugas horizontales de sellado mecánico

Dragon

Las bombas centrífugas horizontales Dragon son bombas de altas prestaciones, equipadas con un motor eléctrico en toma directa, que permite un rápido movimiento y drenaje de fluidos entre 6 y 40 m3/h.

El rotor semiabierto, de diseño innovador, garantiza un flujo continuo incluso en los casos más difíciles, como el paso de líquidos sucios, con viscosidad de hasta 500 cps, o con partículas sólidas.

Las Dragon están compuestas por un cuerpo de bomba sólido y una linterna que conecta el motor eléctrico con un sello mecánico.

El rotor semiabierto está montado en el eje de la bomba, que es una parte integral del eje del motor.

El sello mecánico se encuentra inmediatamente detrás del rotor.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA CENTRÍFUGA

La bomba centrífuga es una bomba hidráulica (turbomáquina) que procesa el fluido de trabajo en un volumen constante a lo largo del tiempo a través de canales siempre abiertos, con un flujo típicamente estacionario (por lo que no se necesitan válvulas en el interior).

Cuando el impulsor se pone en rotación, también imprime una rotación al fluido (energía cinética) y una depresión en el conducto de aspiración que, junto con el empuje de la presión atmosférica, absorbe el líquido dentro de la bomba centrífuga.

El fluido recorre una trayectoria desde el centro del rotor hasta su periferia gracias a la acción de las fuerzas centrífugas y atraviesa los canales de sección creciente formados por las paletas curvas. Ya en este recorrido parte de la energía cinética se transforma en energía de presión.

A la salida del rotor, el fluido entra en la voluta, también realizada con sección creciente, y la parte restante de la energía cinética se transforma en energía de presión que aumenta la prevalencia. Cuanto más energía de presión se transfiera al fluido y, por lo tanto, mayor sea la prevalencia de la bomba, más lejos podrá llegar el fluido de trabajo.
El rango de funcionamiento de la bomba centrífuga está estrictamente limitado a su curva característica.

CARACTERÍSTICAS DE LA BOMBA CENTRÍFUGA

Cada bomba centrífuga tiene asociada su propia curva característica, es decir, la representación gráfica de las prestaciones de la propia bomba.

En el eje de las abscisas (eje x) se muestra el caudal Q, generalmente en m3/h. Indica la cantidad de fluido que pasa por cada sección de la bomba centrífuga durante un periodo de tiempo definido. Esta cantidad depende de las características dimensionales de la bomba, del número de revoluciones del motor (por lo tanto, la velocidad de rotación del rotor) y de las características del fluido (densidad y viscosidad en función de la temperatura). El caudal influye en todas las prestaciones de la bomba centrífuga y es el primer parámetro técnico que debe tenerse en cuenta.
En cambio, en el eje de las ordenadas (eje y) se indica la prevalencia H, generalmente en metros. Se calcula a partir de la diferencia de presión entre la salida y la entrada de la bomba centrífuga y representa hasta dónde se puede impulsar el fluido si en su recorrido encuentra resistencias como la altura, curvas o válvulas.

Definimos:

ΔZ diferencia de altura entre cuenca aguas abajo A y cuenca aguas arriba B;
PA y PB las presiones que actúan
respectivamente en la superficie libre del contenedor
superior A y en la superficie libre del contenedor superior
B;
γ = peso específico del fluido (= densidad del
fluido*aceleración de gravedad g);
ΣY suma de las pérdidas distribuidas y localizadas
dentro de la planta.

Si estuviéramos en condiciones ideales, con conductos perfectamente lisos, sin curvas, válvulas o filtros, entonces
= 0 y con = = tendríamos que = , por lo que la bomba centrífuga cede toda la energía para superar solo la altura.
En realidad , la bomba debe superar una cuota mayor que la simple diferencia de prevalencia, ya que nunca se pueden alcanzar las condiciones ideales, por lo que la prevalencia que debe alcanzar es

H = ΔZ + (P_B – P_A)γ + Σ Y

Una vez establecidas las dimensiones de la bomba centrífuga (rotor y voluta) y la velocidad de rotación del rotor (dada por el número de revoluciones del motor), la curva característica es unívoca y típica para cada bomba.

Conociendo el peso específico del fluido γ también es posible calcular la potencia teórica, en vatios, requerida para moverlo:

𝑊 = 𝛾 ⋅ 𝑄 ⋅ 𝐻
La potencia real absorbida por el motor es ligeramente superior, ya que hay que tener en cuenta que siempre habrá pérdidas por fricción y fluidodinámicas dentro de la propia bomba consideradas en el rendimiento η. La curva de potencia, siempre en función del caudal Q, se refiere a la siguiente fórmula
𝑊𝑎 = 𝑊/𝜂
Es intuitivo comprender que a medida que aumenta el caudal, aumentará la potencia necesaria, como se muestra en el gráfico siguiente

ELEGIR UNA BOMBA CENTRÍFUGA

La bomba centrífuga es adecuada para aplicaciones en las que se requiere transportar un líquido con cierta rapidez y continuidad. Sin embargo, antes de elegirla, es esencial evaluar todas las condiciones de funcionamiento:

Fluido elaborado: una bomba centrífuga de arrastre magnético es una máquina de altas prestaciones pero bastante delicada. Por lo tanto, es necesario que el líquido de trabajo tenga una viscosidad baja o media y un peso específico de hasta 1,9 kg/l. Los valores superiores sobrecargarían las partes mecánicas y el rotor excesivamente, y el funcionamiento del motor se vería perjudicado debido a una absorción fuera de rango.
A pesar del rotor abierto, que permite el paso de líquidos sucios, no se recomienda la aspiración de líquidos con partículas sólidas largas y con un diámetro mayor al milímetro.
El uso de la bomba centrífuga para fluidos demasiado corrosivos o muy sucios corre el riesgo de dañar el rotor o los sellos mecánicos.
Temperatura: es posible utilizar las bombas centrífugas Fluimac en un rango entre -5 °C y +65 °C si están hechas de polipropileno, de lo contrario, en un rango entre -20 °C y +95 °C si la bomba centrífuga está hecha de PVDF. Lo importante es que el fluido permanezca siempre en estado líquido.
Condiciones de trabajo: cada bomba centrífuga está asociada a una curva característica específica que muestra la prevalencia [m] que la máquina puede alcanzar dado un cierto caudal [m3/h]. Conocer las condiciones de su planta antes de elegir una bomba centrífuga evita el riesgo de un rendimiento inadecuado y daños a la planta y a la máquina.
Configuración: Fluimac ofrece tanto bombas centrífugas horizontales como bombas centrífugas verticales. Las primeras se colocan fuera del depósito de extracción, por debajo del nivel de la superficie libre del fluido, con un eje paralelo al suelo; las segundas se sumergen parcialmente en el fluido y se colocan con un eje vertical con respecto al suelo.
Alimentación del motor: las bombas centrífugas Fluimac están diseñadas para funcionar principalmente con motor eléctrico, pero son posibles configuraciones con motor neumático. El sistema debe ser adecuado y dimensionado para garantizar una alimentación continua.

CÓMO SE FABRICA NUESTRA BOMBA CENTRÍFUGA HORIZONTAL DRAGON

La bomba centrífuga es una turbomáquina de funcionamiento hidráulico capaz de procesar fluido mediante el trabajo realizado por efecto centrífugo a través de canales fijos y giratorios siempre abiertos, sin modificar la compresibilidad del propio fluido. De ahí el nombre de bomba centrífuga. El movimiento mecánico impreso por el motor al rotor proporciona energía cinética al flujo (aceleración en dirección radial) que se transforma en energía de presión en los canales divergentes posteriores.

Los componentes principales de una bomba centrífuga horizontal de sellado mecánico son:

El rotor es el componente principal de la bomba centrífuga, así como el órgano móvil con el que el fluido intercambia energía. Realizada con material plástico reforzado con fibras (PP + VTR o PVDF + CF según el uso de la bomba centrífuga y del fluido elaborado), está compuesta por una serie de paletas curvas que forman canales cada vez mayores a medida que aumenta el radio. El rotor abierto también permite el paso de líquidos ligeramente sucios, mientras que el procesamiento de fluidos con viscosidades de hasta 500 CPS o pesos específicos de hasta 1,9 kg/l está garantizado por el movimiento solidario y concéntrico del rotor con respecto al motor, conectado a través de un eje de transmisión del movimiento.
Es posible alcanzar caudales volumétricos [m3/h] y alturas [m] diferentes controlando el diámetro del rotor, la curvatura, la altura y el número de paletas.
Para cada rotor habrá una curva característica de la bomba centrífuga, es decir, qué prevalencia es posible alcanzar dado un cierto caudal, el rango de funcionamiento y el punto de trabajo.
El cuerpo de la bomba o voluta, en forma de espiral, con sección creciente en la dirección del movimiento, permite la aspiración del fluido en sentido axial y la impulsión radial hacia arriba. Además de dirigir el flujo, también es fundamental para las prestaciones de la bomba centrífuga: el área creciente ralentiza adecuadamente el fluido, por lo que la energía cinética se transforma en energía de presión.
El sello mecánico de fuelle es el componente que trabaja por fricción, por lo tanto sometido a un mayor desgaste y asegura el aislamiento del fluido y de la parte hidráulica desde el exterior. Está compuesta por una parte móvil que gira junto con el rotor y una fija bloqueada respecto a los componentes estáticos de la bomba centrífuga. Normalmente, una bomba centrífuga alcanza velocidades de rotación de aproximadamente 3000 rpm, por lo que se llega a temperaturas muy altas en muy poco tiempo. Es fundamental que el sello mecánico esté siempre refrigerado (por el propio líquido de trabajo) y que la bomba centrífuga nunca se accione en seco, de lo contrario se corre el riesgo de disolver los componentes fijos.
Las partes que trabajan por fricción están hechas de carburo de silicio que garantiza un menor desgaste, tiene una mayor resistencia mecánica y química y soporta mejor los choques térmicos permitiendo trabajar a temperaturas más altas.
La caja externa es el conjunto de bridas de conexión y linterna que conecta el motor a la parte hidráulica manteniendo esta última aislada del exterior. Una estructura sólida minimiza las vibraciones y fricciones no deseadas, alargando la vida útil de la bomba centrífuga.
El motor es la parte que transmite el movimiento. En los casos más comunes, se trata de un motor eléctrico de 2 polos (aproximadamente 3000 rpm). En función del número de revoluciones, es posible obtener diferentes curvas características de la bomba centrífuga.

CÓMO USAR LA BOMBA CENTRÍFUGA HORIZONTAL DRAGON

Las bombas centrífugas horizontales funcionan a través de un sello mecánico de fuelle que siempre debe enfriarse. Nosotros las hemos diseñado para que esta tarea sea siempre realizada por el fluido de trabajo, sin el uso de medios adicionales, pero es importante recordar que la bomba centrífuga debe ponerse en marcha solo cuando está llena, nunca en seco, para evitar la fusión de los componentes.

Las bombas centrífugas son ideales en caso de que se requiera un flujo continuo pero, dadas las importantes velocidades y fuerzas en juego, es preferible evitar fluidos ricos en partículas sólidas o muy corrosivos que dañarían el rotor y obstruirían los canales de paso.
Es posible manipular fluidos de hasta 500 CPS o peso específico de hasta 1,9 kg/l aumentando la potencia del motor. A igual número de revoluciones [rpm], aumentar la potencia del motor no afecta al caudal y a la prevalencia de la bomba centrífuga, pero compensa el aumento del esfuerzo a causa de líquidos más pesados.
Una bomba centrífuga es una máquina muy eficiente pero delicada. Es necesario conocer las características de la instalación y del fluido de trabajo para poder elegir la máquina adecuada.
◦ Por su principio de funcionamiento, las bombas centrífugas crean una depresión en la aspiración. Si la presión absoluta en la entrada del rotor es inferior a la presión de vapor del líquido de trabajo, se incurre en el fenómeno de cavitación (creación de burbujas de líquido evaporado e implosión en el rotor). Las bombas centrífugas horizontales Fluimac, normalmente situadas en el exterior de los depósitos de fluido, deben instalarse siempre bajo batiente para que el líquido no tenga dificultades para entrar en la aspiración de la bomba. Sin embargo, es posible controlar la altura máxima de aspiración a través de las curvas del NPSH: El NPSH de la bomba (disponible) siempre debe ser mayor que el NPSH requerido por el sistema, teniendo en cuenta la altura geodésica (diferencia de altura entre el depósito después de la línea y la entrada de la bomba), las pérdidas de carga entre estas dos secciones y la diferencia de presión entre la presión de la superficie libre del depósito después de la línea y la presión de vapor del líquido.
◦ Además de las condiciones de aspiración, es fundamental conocer las características de las tuberías de impulsión, ya que influyen en el cálculo de la prevalencia. Antes de elegir la bomba centrífuga horizontal es necesario conocer la prevalencia requerida por la instalación: a la prevalencia geodésica (diferencia de prevalencia entre el depósito después de la línea y el de antes de la línea a través del cual se desplaza el fluido) es necesario añadir todas las pérdidas de carga debidas a la instalación. Podemos dividir las pérdidas en dos tipos: distribuidas y localizadas. Las primeras dependen del flujo del fluido en las tuberías y es necesario conocer el tamaño y el estado de las tuberías, las segundas dependen de factores localizados en el sistema, como curvas, válvulas o filtros.
◦ Por último, es necesario conocer el fluido de trabajo. La viscosidad y la densidad también influyen en el cálculo de las pérdidas de carga así como en la elección de la potencia del motor.