¿Qué son las bombas centrífugas?

Las bombas centrífugas son un tipo de bomba hidráulica que transforma energía mecánica en energía cinética de presión a un fluido. Las bombas centrífugas aumentan la velocidad de los fluidos para que estos puedan desplazarse grandes distancias.

La bomba centrífuga, debido a sus características, conforman la clase de bombas hidráulicas de más aplicación dentro de la industria ya que son las más utilizadas para bombear líquidos en general y permiten movilizar grandes cantidades de agua.

Hay muchos sectores industriales que necesitan usar bombas centrífugas en sus procesos mecánicos. Algunos de los sectores que más utilizan bombas centrífugas son la industria química, el sector de la automoción, la industria cosmética para el desarrollo de cremas o la industria alimentaria para la elaboración de todo tipo productos alimenticios.

Ventajas de las bombas centrífugas

Algunas ventajas de estas bombas centrífugas son:

No tienen órganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son muy sencillos.
Para una operación definida, el gasto es constante y no se requiere dispositivo regulador.
Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias.
El peso es muy pequeño y dimensiones reducidas.
El mantenimiento y pieza de recambio reducidos.
Coste ajustado.
La incorporación de variadores de velocidad permite mayor eficiencia.
Los sistemas de bombeo completos son suministrados según las necesidades.

Tipos de bombas centrifugas

Las bombas centrífugas se pueden clasificar según distintos parámetros:

Por la dirección del flujo. Según la dirección en la que el fluido atraviese la bomba centrífuga, pueden ser:

Radial: En este caso el flujo circula de forma paralela al eje de rotación. Son bombas muy eficientes y versátiles y son las bombas centrífugas más comunes.

Axial: En este caso el flujo circula de forma paralela al eje de rotación. Son bombas muy eficientes a la hora de elevar grandes caudales a poca altura.
Mixto: Combina las bombas axiales con las bombas radiales.

Por la posición del eje de rotación:

Horizontales El eje de rotación se encuentra en posición horizontal.

Verticales El eje de rotación se encuentra en posición vertical.

Inclinados El eje de rotación está inclinado

Otras clasificaciones:

Por el diseño de la coraza (forma) en: voluta y las de turbina.
Por la forma de succión en: sencilla y doble.

Bombas centrifugas verticales de alto caudal y presión para refrigeración de aceite de prensas en funcionamiento

Partes de una bomba centrífuga

Los elementos constructivos que conforman una bomba centrífuga son:

Carcasa: Parte que protege a todos los mecanismos internos que permiten el accionar de la bomba. Son elaboradas con variados materiales según su finalidad, como es en base a hierro fundido si se usará par bombear agua potable, o de acero inoxidable o de bronce si se pretende bombear un líquido que es muy corrosivo
Entrada y Salida: conductos por donde circula el agua. El de entrada se conoce como tubería de aspiración y el de salida como tubería de impulsión.
Impulsor o rodete. Dispositivos usados para impulsar el agua contenida en la carcasa. Están formados por una serie de álabes de diversas formas que giran dentro de una carcasa circular. El rodete va unido solidariamente al eje y es la parte móvil de la bomba.
Difusor: el difusor junto con el rodete, están encerrados en una cámara, llamada carcasa o cuerpo de bomba. El difusor está formado por unos álabes fijos divergentes, que al incrementarse la sección de la carcasa, la velocidad del agua irá disminuyendo lo que contribuye a transformar la energía cinética en energía de presión, mejorando el rendimiento de la bomba.
Eje: Elemento que sostiene el impulsor para que gire sobre este con la fuerza del motor. Según la posición del eje en bombas de eje horizontal y bombas de eje vertical.
Cojinetes o rodamientos: Piezas que sostienen adecuadamente el eje del impulsor
Motor: componente fundamental de la bomba centrífuga que permite mover el eje y a su vez el impulsor para conseguir el movimiento del agua. Según su potencia, podrá movilizar más agua en menos tiempo.
Panel de control: dispositivo que permite el accionamiento de la bomba.

¿Cómo funcionan las bombas centrífugas?

Para hacer funcionar una bomba centrífuga existen los siguientes pasos: primero, el fluido entra por el centro del rodete o impulsor de la máquina. Éste dispone de una paleta curva, denominada álabe, que sirve para conducir el fluido.

Después, debido a la fuerza centrífuga que produce la bomba, el fluido es impulsado hacia el exterior, donde es recogido por la carcasa o cuerpo de la bomba.

Finalmente, gracias a la estructura de la maquinaria, el fluido es conducido hacia las tuberías de salida o hacia el siguiente rodete.

Funcionamiento de una bomba centrífuga

Fenómenos a tener en cuenta en instalaciones hidráulicas: el golpe de ariete y la cavitación

Como consecuencia del funcionamiento, las bombas centrífugas son susceptibles de desgaste, reducción de bombeo, vibración y ruido anormal. Debemos prestar especial atención a dos fenómenos: la cavitación y la posibilidad del golpe de ariete, los cuales pueden ocasionar graves daños a las estructuras y material de la central y ser causantes de averías en tuberías e instalaciones hidráulicas.

Golpe de ariete en bombas centrífugas

El golpe de ariete se produce al cerrar o abrir una válvula y al poner en marcha o parar una máquina hidráulica, o también al disminuir bruscamente el caudal. Al cerrarse por completo una válvula se origina una onda de presión que se propaga con una cierta velocidad (el líquido no es estrictamente un fluido incompresible).

Esta onda origina una sobrepresión que se desplaza por la tubería, causando dos efectos:

Comprime ligeramente el fluido.
Dilata ligeramente la tubería.

La sobrepresión que origina el golpe de ariete no puede producirse en el arranque de una bomba porque la presión producida por la bomba no puede exceder el valor máximo que indica su curva característica, curva H-Q. En la parada de una bomba se ha de tener precaución de cerrar antes la válvula de impulsión. Si esto se hace a mano, el cierre es lento, la columna de líquido que llena la tubería se decelera gradualmente, y el golpe de ariete no se produce.

El golpe de ariete puede producirse:

Si se para el motor de la bomba sin cerrar previamente la válvula de impulsión.
Si hay un corte imprevisto de la corriente, en el funcionamiento de la bomba.

¿Cómo reducir el golpe de ariete?

Cerrar lentamente la válvula de impulsión.
Escoger el diámetro de la tubería de impulsión grande, para que la velocidad en la tubería sea pequeña.
Instalación bombas centrífugas con un volante de inercia que en caso de corte de la corriente reduzca lentamente la velocidad del motor, y por consiguiente la velocidad del agua en la tubería.
Depósitos de expansión
Instalación de válvulas de retención con by-pass diferencial.
Válvulas de retención anti ariete. Manual para el diseño de una red hidráulica de climatización

Cavitación de las bombas centrífugas

Durante la entrada del fluido en el rodete de una bomba, se produce una aceleración que, cuando la presión es suficientemente baja, genera la formación de burbujas de vapor.

Esto tiene dos efectos sobre el funcionamiento, en primer lugar, la cavitación erosiona el rodete, y con el tiempo lleva a su destrucción. En segundo lugar, cuando la cavitación es fuerte disminuye la altura de elevación.

La cavitación es un fenómeno indeseable y evitable que se produce a la entrada de la bomba y que provocará el fallo prematur0 de la misma.

Para evitar la cavitación, hace falta mantener una presión suficiente, por encima de la presión de vapor, en la entrada de la bomba. El valor necesario es calculado por el fabricante como NPSHr (Net Positive Suction Head required). Desde el punto de vista de la utilización, hay que asegurar que el NPSHd (disponible) en el sistema sea superior al NPSHr .

En una instalación hidráulica cada elemento que la conforma tiene unas determinadas características que es preciso conocer para un correcto funcionamiento de la instalación. En Seguas, estudiamos y diseñamos la red hidraúlica adaptada en cada instalación, seleccionamos la curva de la bomba centrífuga más adecuada para cada caso y circuito, calculando el caudal necesario y la pérdida de carga resultante.