10.1.- Bombas Operando en Paralelo

En los sistemas de bombas en paralelo se emplean bombas que succionan de uno o más recipientes unidos mediante un múltiple y descargan a un Cabezal común. Existen muchas razones para operar un sistema con bombas en paralelo entre las principales están:

  • Se aplican bombas en paralelo cuando se quiere mantener un alto nivel de disponibilidad en el sistema. Con varias bombas en servicio la salida de una de ellas de servicio, cuando dos o tres continúan operando, no causa la parada total del sistema.
  • Cuando el sistema es de alta capacidad y una sola bomba no suministra el caudal suficiente para atender las exigencias del sistema.
  • Cuando por el volumen de fluido y el diseño de la bomba la demanda de NPSHR es alta para un solo equipo y superior al NPSHA del sistema.
  • Cuando para cubrir el requerimiento de caudal el tamaño de la bomba seleccionada demanda la instalación de equipos impulsores que superan la disponibilidad de energía en la instalación, por ejemplo, el voltaje disponible para alimentar los motores eléctricos.
  • Cuando por necesidades de flexibilidad operacional se debe disponer de diferentes fuentes de energía para accionar las bombas.
  • Cuando por razones de economía en muchas situaciones el instalar tres bombas de 50% es más económico que instalar dos de 100%.
  • Para mantener una flexibilidad con la finalidad de cubrir demandas futuras, es decir dejar la facilidad en la instalación para adicionar una bomba para cubrir expansiones futuras del sistema.
  • Para atender demandas de caudal con amplio rango de variación o estacionales. El caso que mejor representa sistemas con demanda variable son los sistemas de distribución de aguas municipales, donde la demanda se modifica continuamente dependiendo de la época del año y de la hora del día.
  • Por regulaciones de ley o gubernamentales.

La figura Nº 10-1 muestra el esquema de un sistema de bombeo, con arreglo en paralelo.

Figura N° 10-1.- Diagrama de un sistema de bombeo operando en paralelo.
Figura N° 10-1.- Diagrama de un sistema de bombeo operando en paralelo.
Fuente: Dibujado por el autor.

En la figura 10-1 se muestra un sistema de bombeo compuesto por tres bombas, las cuales succionan del tanque N° 1, por intermedio de un múltiple. La descarga en el tanque N° 2, a través de un múltiple común, es decir que los diferentes caudales que llegan al múltiple poseen la misma presión en ese punto.

Para alinear bombas en paralelo las bombas pueden ser de diferentes caudales, pero en el punto de entrega la presión de descarga debe ser igual para todas ellas. Cuando las bombas trabajan en paralelo en la curva de rendimiento (Cabezal vs. Caudal) para el mismo Cabezal de Descarga, el caudal que aporta cada una de las bombas se suman para dar el caudal total del sistema.

Un ejemplo de la aplicación de las bombas en paralelo son los sistemas de manejo de aguas servidas o de lluvias, los sistemas de inyección de agua para recuperación secundaria, los oleoductos troncales y marginales. La figura 10-2 muestra las curvas de rendimiento vs la curva del sistema de un sistema de bombas en paralelo. Donde se observa la curva de pérdidas del sistema interactuando con una sola bomba y con dos bombas en paralelo.

Figura N° 10-2.- Arreglo en paralelo presentando la curva de pérdidas del sistema.
Figura N° 10-2.- Arreglo en paralelo presentando la curva de pérdidas del sistema.
Fuente: PUMP AND SYSTEM TROUBLESHOOTING HANDBOOK, Pumps in Paralel – For More Pressure by Robert Krebs, Contribuiting Editor

Una condición importante, para la operación en paralelo, es que las dos bombas deben tener curvas de funcionamiento iguales o similares. Cuando las bombas tienen curvas de rendimiento diferentes y por demanda operacional son aplicadas en servicios donde trabajan aflujos parciales, la que desarrolle más Cabezal, haría trabajar a la bomba que posee menos Cabezal más a la izquierda de la curva en la zona de flujo mínimo, causando daños o la destrucción de dicha bomba. Esto puede ocurrir cuando se utilizan equipos impulsores con diferentes fuentes de energía, por ejemplo, motores eléctricos con turbinas a vapor o con motores de combustión interna, que las velocidades de los equipos no sean iguales originando diferencias en las curvas de rendimiento.

Otra característica deseable para que las bombas operadas en paralelo trabajen adecuadamente es que la curva de rendimiento de la bomba tenga suficiente pendiente, es decir que el cabezal en el punto de cierre o “shutoff” sea al menos 110% del BEP. Además, es importante que la curva de rendimiento de la bomba tenga una caída continua para evitar zonas de inestabilidad.

La operación de dos bombas similares en paralelo no necesariamente representa el doble del caudal logrado por las bombas individualmente, ya que el desempeño de las bombas dependerá de la curva de pérdidas del sistema.

Cuando las curvas del sistema poseen altos niveles de perdidas relativas es posible que una bomba operando sola provea un buen rendimiento en este sistema, pero al aplicar una segunda bomba en paralelo, el rendimiento de ambas bombas se deteriora ya que el flujo total manejado por el sistema se divide entre las dos bombas pidiendo las bombas quedar operando en el área de mínimo flujo. 

La operación en paralelo es útil cuando la curva de la hidráulica del sistema es plana, es decir el caudal predomina sobre la presión, allí se obtiene el mayor provecho posible a lacombinación de las bombas, tal como se observa en la Figura N° 10-3. Allí el Sistema A de altas perdidas agrega solamente una porción pequeña de caudal cuando se opera una segunda bomba en paralelo, mostrado por la banda estrecha en verdel claro (entre líneas sólidas). El sistema B de bajas perdidas relativas es más adecuado para la operación en paralelo la segunda bomba que es agregada en el proceso aporta mayor caudal al caudal total entregado por elsistema de bombas, mostrado por la banda amarilla (entre líneas segmentadas) en la figura 10-3.

Figura N° 10-3.- Curvas de bombas en paralelo, aplicadas en sistemas con curvas de pérdidas distintas.
Figura N° 10-3.- Curvas de bombas en paralelo, aplicadas en sistemas con curvas de pérdidas distintas.
Fuente: Dibujado por el autor.

Cuando en estos sistemas en paralelo se incorporan cada vez mayor número de bombas al sistema el desempeño de cada bomba disminuye debido a que el aporte individual de caudal de cada una de ellas decrece, ya que el caudal total es dividido entre las bombas en funcionamiento.

El uso de bombas en paralelo favorece las características de succión del sistema (representado por el NPSHA), debido a que el flujo total del sistema se divide entre las bombas que están trabajando en paralelo y al ser el flujo manejado por cada bomba menor, se refleja en un NPSHR menor por cada unidad. Como regla general siempre es conveniente la instalación un sistema de control de flujo (como por ejemplo una válvula de control) a la descarga del sistema de bombeo con la finalidad de ajustar el punto de operación de las bombas respecto al sistema y de esta forma operar con mayor flexibilidad y Eficiencia.

Acerca del autor de este libro:

José Miguel Acosta Pérez

José Miguel Acosta Pérez, es Ingeniero Mecánico egresado de la Universidad Simón Bolívar (USB) (Venezuela-1982); Especialista en Equipos Rotativos, Universidad Simón Bolívar (USB) (Venezuela-1990), Especialista en Gerencia de Proyectos, Universidad Católica Andrés Bello (UCAB) (Venezuela-2001), Especialista en Equipos para Producción de Petróleo On and Offshore, Universidade de Iguazu (UNIG) (Brasil-2010). 

E-mail de contacto: jose.acosta_pumpbook.com.br

CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN

1.1.- ¿Qué es una Bomba?
1.2.- ¿Qué son las Bombas Centrífugas?

CAPÍTULO 2
PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA

2.1.- Impulsores
2.2.- Eje
2.3.- Carcasa
2.4.- Anillos de Desgaste
2.5.- Cojinetes
2.6.- Sellos Mecánicos

CAPÍTULO 3
¿CÓMO LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS TRANSMITEN LA ENERGÍA A LOS FLUIDOS?

3.1.- Cabezal Total de una Bomba Centrífuga
3.2.- Sistemas Asociados a las Bombas y sus Características
3.3.- Potencia y Eficiencia en las Bombas Centrífugas

CAPÍTULO 4
CURVAS DE RENDIMIENTO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

4.1.- Forma de la Curva de Rendimiento
4.2.- Diseño Hidráulico de las Bombas Centrífugas

CAPÍTULO 5
CEBADO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

5.1.- Cebado Manual con Válvula de Pie
5.2.- Cebado con Tanque de Cámara Simple
5.3.- Cebado por Succión Positiva
5.4.- Cebado con Eyectores
5.5.- Cebado con Bombas de Vacío

CAPÍTULO 6
CARACTERÍSTICAS DE SUCCIÓN DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA

6.1.- Como se Determina el NPSHA
6.2.- Como se Determina el NPSHR
6.3.- Como Mejorar el NPSHA de un Sistema de Bombeo
6.4.- Fenómeno de Cavitación

CAPÍTULO 7
OPERACIÓN CON LÍQUIDOS VISCOSOS

CAPÍTULO 8
FLUJO MÍNIMO

8.1.- Flujo Mínimo Térmico
8.2.- Flujo Mínimo Continuo

CAPÍTULO 9
LEYES DE AFINIDAD

9.1.- Aplicación de las Leyes de Afinidad
9.2.- Ajustes en los Impulsores Luego del Corte

CAPÍTULO 10
OPERACIÓN CON MÁS DE UNA BOMBA

10.1.- Bombas Operando en Paralelo
10.2.- Bombas Operando en Serie

CAPÍTULO 11
PARTES Y SISTEMAS ACCESORIOS PARA LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

CAPÍTULO 12
COJINETES

12.1.- Cojinetes Radiales
12.2.- Cojinetes de Empuje

CAPÍTULO 13
LUBRICACIÓN

13.1.- Tipos de Lubricación
13.2.- Lubricación con Grasa
13.3.- Lubricación con Aceite

CAPÍTULO 14
ACOPLAMIENTO

14.1.- Acoplamientos de Engranajes
14.2.- Acoplamientos de Rejilla de Agarre Continuo
14.3.- Acoplamientos Elastoméricos
14.4.- Acoplamiento Flexible de Láminas Metálicas

CAPÍTULO 15
SELLADO DEL EJE

15.1.- Caja de Sellos
15.2.- Empaquetaduras
15.3.- Sellos Mecánicos

CAPÍTULO 16
MATERIALES DE FABRICACIÓN

16.1.- Materiales de Acuerdo con el ASME B73.1
16.2.- Materiales de Acuerdo con el API 610
16.3.- Otras Consideraciones

CAPÍTULO 17
INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

17.1.- Control por Regulación de Flujo
17.2.- Control por Recirculación
17.3.- Control por Variación de Velocidad
17.4.- Otras Consideraciones para el Control de Flujo

CAPÍTULO 18
MOTORES ELÉCTRICOS

CAPÍTULO 19
VIBRACIÓN MECÁNICA EN BOMBAS CENTRÍFUGAS

19.1.- Como se Miden las Vibraciones y Como son Interpretadas
19.2.- Que Dicen el Asme B73.1 Y el API 610 Sobre Vibración
19.3.- Causas de las Vibraciones en las Bombas Centrífugas

CAPÍTULO 20
PRINCIPALES TIPOS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

20.1.- Bomba de Succión Frontal
20.2.- Bomba Vertical en Línea
20.3.- Bombas Horizontales Multietapas
20.4.- Bomba Doble Succión Axialmente Partida, Entre Cojinetes
20.5.- Bomba Vertical Tipo Turbina

CAPÍTULO 21
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

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