Aplicación de las bombas centrifugas verticales de foso lleno
Como todas las bombas centrifugas, las bombas centrifugas verticales de foso lleno tienen ventajas y desventajas, las ventajas de las bombas centrifugas verticales son en su mayor parte hidráulicas y las desventajas de las bombas centrifugas verticales son principalmente mecánicas. Si el impulsor (el del primer paso en bombas centrifugas de varias etapas) se encuentra sumergido no habrá problemas de cebado, y la bomba centrifuga podrá controlarse automáticamente sin temor de que la bomba centrifuga llegue a trabajar en algún momento en seco. Por otro lado, la NPSH disponible es mayor (excepto en tanques cerrados) y en ocasiones permite una velocidad giratoria más alta para las mismas condiciones de servicio de la bomba. La única ventaja mecánica es de que el motor o impulsor de la bomba centrifuga puede ser colocada a cualquier altura que se desee arriba de cualquier nivel de inundación. Las desventajas mecánicas son las siguientes: (1) Posibilidad de pegarse cuando la bomba centrifuga está inactiva, (2) posibilidad de dañarse con objetos flotantes si la bomba centrifuga está instalada en una zanja abierta o una instalación similar, (3) problemas para sacar y desarmar la bomba centrifuga para inspección y reparacion, no importa que tan pequeñas sean y (4) el tiempo de vida relativamente corto de los cojinetes de la bomba centrifuga a no ser que el agua y el diseño de los cojinetes sea el ideal para la bomba centrifuga. La bomba centrifuga vertical de foso lleno es la mejor bomba centrifuga disponible para ciertas aplicaciones, no es la bomba centrifuga ideal pero si es la más económica para otras instalaciones, una mala selección para otras instalaciones e, inclusive, hasta indeseable para otras instalaciones.
Arreglos típicos de bombas centrifugas verticales
Una bomba centrifuga es tan sólo una de las partes de un sistema de bombeo. El diseño hidráulico del sistema fuera de la bomba centrifuga necesariamente afectará la economía total de la instalación del sistema de bombeo y puede fácilmente tener un efecto inadeuado sobre el funcionamiento de la misma bomba. Las bombas centrifugas verticales tienen una especial susceptibilidad a este fenómeno porque el pequeño espacio de suelo ocupado por cada bomba centrifuga brinda la posibilidad de reducir el tamaño de la estación situando las bombas centrifugas más cerca entre sí. Al reducir el tamaño, el arreglo de la succión podría impedir el flujo apropiado del agua a la entrada de la succión de la bomba. Como son muchos los factores que afectan en el cálculo del diseño de un pozo de succión y la localización de una boca acampanada para la bomba centrifuga y no se pueden aplicar con exactitud reglas o relaciones sencillas, no se incluyen en este estudio. El tamaño físico de las bombas centrifugas (ya sean bombas centrifugas de hélice o bombas centrifugas de voluta) afecta muy poco el cálculo del diseño del pozo de succión, la localización de la boca acampanada de la bomba centrifuga o de la distancia entre bombas centrifugas. Las bombas centrifugas están frecuentemente controladas por factores que gobiernan el flujo apropiado del agua a la boca acampanada de la bomba.
Consideremos el caso ideal de una estación de varias unidades con bombas centrifugas verticales de voluta de foso seco longitudinales. Como habíamos dicho, siendo este el caso ideal, las bombas centrifugas deben estar situadas a todo lo largo de la entrada de succión. De esta forma, se proporciona un flujo sin limitaciones en el lado de la succión de todas las bombas centrifugas. Las estaciones que usan esta configuración para un grupo de bombas centrifugas verticales de voluta con frecuencia tienen las bocas acampanadas y codos de succión formados precisamente en la subestructura de concreto. cuando se instalan bombas centrifugas de foso lleno con bocas de campana verticales, es necesario proporcionar un espacio libre adecuado en la pared posterior y entre las bombas centrifugas. La estación de varias unidades con bombas centrifugas verticales de voluta de foso lleno al extremo del conducto es un caso frecuente en la que la succión se encuentra situada al extremo de un conducto con un ancho que es menor que la longitud del pozo de succión. Sin una sección floreada con paredes divisorias para guiar la distribución del agua que entra a las distintas unidades, el flujo podría alterarse demasiado y resultaría afectada negativamente la operación de las bombas centrifugas.
Un sistema de bomba centrifuga vertical de hélice que es con frecuencia molesto (los arreglos de las bombas centrifugas verticales de voluta con bocas acampanadas de succión), suele presentar varias unidades de bombas centrifugas verticales de helice con su abastecimiento de succión situado en un extremo del pozo. A menos que el ancho del pozo de succión posea la suficiente área y a a menos que la ubicación de las bocas acampanadas permitan buen flujo, la demanda de las primeras bombas centrifugas de la línea alterará el flujo para las bombas centrifugas más alejadas. Con mucha frecuencia las instalaciones de este arreglo generalmente necesitan paredes de tabiques de desviación a fin de poder corregir la distribución. Algunas estaciones se hacen con paredes que forman pozos individuales para cada bomba centrifuga y un canal que sirve para alimentar esos pozos que corre a lo largo de la estación.
Con los años se han desarrollado, a partir de ciertos cálculos, a lo largo de la estación, las dimensiones de los canales de entrada y accesos. Si se puede colocar una entrada dará muy buenos resultados. Las dimensiones que debe tener el ancho del canal y las distancias deben darse en términos del diámetro de las bocas acampanadas de succión.
Otro ejemplo de buen diseño de canal y pozo para bombas centrifugas verticales de turbina, que también debe indicar los espacios libres entre las bocas acampanadas de succión y el fondo del pozo entre la bomba, la pared posterior del pozo y las paredes divisorias.
Si se están considerando líneas largas de descarga, se necesitan válvulas en la tubería. Normalmente, se debe usar tanto una válvula de compuerta como una de retención. La válvula de retención acciona para evitar el flujo inverso, mientras que la válvula de compuerta funciona cuando la bomba centrifuga está fuera de servicio durante un largo periodo de tiempo. En ciertas instalaciones, no se coloca la válvula de compuerta y por ello se colocan tablones de cierre o válvulas de esclusas. Una válvula de cono que trabaja simultáneamente tanto como una valvula de retención, como una compuerta aparece en otras instalaciones. El elevado costo este tipo de válvula, sin embargo, generalmente limita su uso a instalaciones que necesitan un flujo que se inicia y suspende gradualmente para evitar el golpe de ariete. Son pocas las instalaciones con líneas largas de descarga para bombas centrifugas aisladas, no tienen más válvulas que una de charnela en el extremo de descarga. Si la bomba centrifuga está parada, el agua en la línea de descarga fluye de regreso a través de la bomba centrifuga hasta que la tubería queda vacía.
Si el diseño de una instalación o la falla de una válvula de retención o de charnela que no cierren permite el flujo inverso de agua a través de la bomba, la bomba centrifuga actúa como una turbina hidráulica. El torque desarrollado por la bomba centrifuga como turbina causará la rotación inversa de los impulsores de rotación libre como de los motores eléctricos. Por lo general no es suficiente para provocar la rotación insuficiente en máquinas de combustión interna. En los motores la velocidad inversa que se alcanzará dependerá tanto de la carga neta como de la velocidad de descontrol de la bomba centrifuga menor que la carga estática debido a las pérdidas por fricción. La velocidad de fuga depende de la velocidad de fuga más altas (medidas como porcentaje de la velocidad normal). La velocidad inversa que se obtiene en una instalación real es frecuentemente inferior a la velocidad segura de operación de sus partes componentes y no se necesita usar un diseño especial.
Si se utiliza una descarga de sifón se elimina la necesidad de colocar válvulas en la línea de descarga. El punto más alto del sifón debe estar colocado por encima del nivel más alto del agua en la descarga con el fin de romper el sifón y no permitir el flujo inverso del agua cuando una bomba centrifuga que opera con una descarga de sifón se arranca, el procedimiento usual es dejar escapar el aire del sistema con algún dispositivo cebador hasta que la bomba centrifuga queda cebada. Entonces puede arrancarse la bomba centrifuga para ayudar a llenar el sifón. La conexión al punto alto del sifón también está provista con una abertura que tienen válvula para que se pueda admitir aire y romper el sifón cuando se desea parar la unidad. También es posible controlar la admisión de aire automáticamente, de modo que la válvula funciona si se para la unidad por alguna razón.
Aunque los sifones de ramas cortas son relativamente sencillos y libres de molestias tanto de diseño como de operación, se debe tener más cuidado si tienen ramas largas.
Algunos sifones operan correctamente con ramas que exceden 8mts, pero éstos están principalmente limitados a sistemas de circulación en instalaciones de plantas eléctricas. El uso de una descarga de sifón es conveniente en instalaciones de drenaje para bombear sobre un dique porque proporciona menor carga de la que se tendría si el agua se descarga arriba del dique.
Vea también:
Un comentario