12.- Cojinetes

Los cojinetes son los elementos que soportan el rotor de la bomba, lo mantienen en posición absorbiendo las fuerzas radiales y axiales generadas en el impulsor transmitiéndolas a la carcasa, mantiene las tolerancias críticas entre la parte rotativa y la parte estacionaria de las bombas. Los dos tipos de cojinetes usados en las bombas centrífugas son los de elementos rodantes (bolas y rodillos) y los cojinetes hidrodinámicos o planos, ambos tipos pueden ser diseñados para manejar fuerzas radiales o fuerzas axiales.

El API 610 11ava edición exige, en el capítulo 6.10 “Bearing and bearing housings” que los cojinetes para las bombas centrífugas, tanto radiales como axiales se seleccionen siguiendo los lineamientos de la tabla 10. “Bearing selection”.

El mismo API 610 indica que el eje de la bomba debe estar soportado por dos cojinetes radiales y un cojinete axial de doble acción. Los arreglos aceptados para los cojinetes son: rodamientos tanto radiales como axiales, cojinetes hidrodinámicos radiales y rodamientos axiales, hidrodinámicos radiales y axiales.

En esta tabla se establecen tres límites diferentes para seleccionar los cojinetes de las bombas representadas por tres factores. El primero de ellos el Factor de Velocidad, luego un Factor de la Vida del Cojinete y un Factor de la Densidad de Energía. Si los valores calculados por cualquiera de estos métodos están por debajo de los límites establecidos en la tabla es posible utilizar rodamientos, ahora si los valores están por arriba de los límites es obligatorio usar cojinetes planos o hidrodinámicos. La Densidad de Energía es más sencilla de calcular debido a que los valores necesarios para el cálculo son accesibles, ya que forman parte de los datos de placa de la bomba.

a.- Factor de Velocidad:

El límite establecido para el Factor de Velocidad Fv es de 500.000 para cojinetes lubricados con aceite y 350.000 para cojinetes lubricados por grasa.

  • Si el resultado del cálculo está por debajo de ese valor es posible utilizar cojinetes de elementos rodantes
  • Si es mayor a este valor se deben usar cojinetes hidrodinámicos, tanto para el caso de los cojinetes radiales como el de los cojinetes axiales.

La relación que se debe utilizar para determinar el Factor de Velocidad es la ecuación N° 12-1:

Fv = N*dm [12-1]

Dónde:

N = Velocidad, en rev/min.

dm = Diámetro medio del cojinete en mm, (d+D)/2; d es el diámetro interno y D el diámetro externo del cojinete.

b.- Vida del Rodamiento:

La vida del rodamiento debe ser calculada según la norma ISO 281 “Rolling bearing – Dynamic load rating and rating life”, para una vida L10 de al menos 25.000 horas en servicio continúo operando a las condiciones de diseño o 16.000 horas operando a máxima carga, tanto para carga radial como para carga axial. Si estos valores no son logrados de acuerdo con las fuerzas generadas en la bomba, se deben utilizar los cojinetes hidrodinámicos

c.- Densidad de Energía

Este es el factor más utilizado para los cálculos debido a que los datos necesarios tienen mayor accesibilidad para el usuario final. La Densidad de energía debe ser menor de 4×106 kW/min (5.4×106 HP/min) para el uso de rodamientos, por arriba de este valor se debe pasar a cojinetes hidrodinámicos tanto radiales como axiales. La ecuación N° 12-2 representa la Densidad de la Energía:

De = P*V  [12-2]

Dónde:

P = Potencia, en kW (HP)

V = Velocidad, en rev/min. En la práctica algunos fabricantes tienden a trabajar muy próximos de los límites establecidos por el API 610, con la finalidad de ofrecer sistemas con mayor atractivo económico al lograr ahorros en los cojinetes y en los sistemas de lubricación. Esto da como resultado cojinetes trabajando en situación marginal arriesgando la integridad del equipo.

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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