20.3.- Bombas Horizontales Multietapas

Las bombas centrífugas horizontales multietapas son los diseños de bombas más costosos dentro del campo de las bombas centrífugas, debido a que están diseñadas para desarrollar presiones superiores a las bombas centrífugas corrientes. Las etapas van de dos hasta doce (12) etapas, en los tamaños comerciales, el número de etapas está limitado principalmente por la deflexión y la separación entre los dos cojinetes radiales. La primera etapa puede ser de succión simple o de doble succión.

Las bombas centrífugas multietapas horizontales están disponibles en una gran variedad de configuraciones donde destacan la horizontalmente partida tipo voluta o axialmente partida designada como BB3 en la nomenclatura del API 610 y la de barril tipo difusor, radialmente partida entre cojinetes, designada como BB5 por el API 610. Existen otros dos tipos de bombas multietapas que no serán descritas en este manual, la radialmente partida entre cojinetes de dos etapas o BB2 y la radialmente partida de carcasa simple entre cojinetes o BB4.

20.3.1.- Bomba Mutietapas, Axialmente Partida, Entre Cojinetes (BB3)

Esta bomba es aplicada generalmente en fluidos a temperaturas moderadas hasta 200 °C (400 °F) y hasta 100 bars (1.450 psi) de presión de descarga que es la presión máxima recomendada por el API 610/ISO 13076. Algunas empresas operadoras de la industria son más conservadoras y limitan aún más el rango de operación de la bomba encuadrándola en 65 Bars (1.000 psi) y 100 °C (212 ºF). La figura N° 20-5 muestra el diagrama de una bomba multietapas axialmente partida, designada como BB3 en el API 610.

Figura N° 20-5.- Diagrama de una bomba multi-etapas axialmente partida, tipo BB3.
Figura N° 20-5.- Diagrama de una bomba multi-etapas axialmente partida, tipo BB3.
Fuente: oceanpump.en made-in-china.comI…

En la figura 20-5 es posible observar que la carcasa de la bomba está divida horizontalmente, las dos mitades están fijadas mediante un conjunto grande de pernos y tuercas. Una de las ventajas de las bombas axialmente partidas multietapas es que removiendo la tapa superior se puede sacar el rotor completo sin necesidad de desmontar las conexiones a las tuberías, ya que las conexiones a las tuberías están en la parte inferior de la bomba.

Debido a los niveles de energía que son manejados por estas bombas es necesario minimizar el desbalance axial de las fuerzas hidráulicas generadas internamente por la bomba. El desbalance axial se controla mediante la colocación de los impulsores opuestos lo que hace que las fuerzas hidráulicas se compensen, los desbalances remanentes son remediados mediante platos y pistones de balance. Las bombas axialmente partidas son construidas con doble voluta para equilibrar los esfuerzos radiales. La figura N° 20-6 muestra un diagrama en corte de una bomba multietapas axialmente partida.

Como se dijo en los párrafos anteriores en la figura Nº 20-6 es posible observar como los impulsores son colocados inversos de lado y lado para balancear el empuje axial, es de destacar la cantidad de agujeros que es posible identificar en la mitad inferior de la carcasa para la colocación de los pernos de fijación. En la mitad inferior de la carcasa estas las bridas de succión y descarga lo que permite retirar el rotor de la bomba sin desconectar la bomba de las tuberías.

Figura N° 20-6.- Diagrama, en corte, de una bomba multi-etapas axialmente partida.
Figura N° 20-6.- Diagrama, en corte, de una bomba multi-etapas axialmente partida.
Fuente: http://www.clydeunion.com/sites/clydeunion.com/files/CUP-BB3%20Brochure.pdf

19.3.2.- Bomba Mutietapas de Doble Carcasa, Radialmente Partida, Entre Cojinetes (BB5)

El otro diseño de bomba multietapas es el llamado de barril, tipo difusor, radialmente partida, de doble carcasa, entre cojinetes, ellas tienen la designación BB5 en la nomenclatura API 610. Ellas son usadas en servicios de alta energía que pueden alcanzar presiones de hasta 400 bars (6.000 psi) y temperaturas de hasta 427 °C (800 °F) en diseños considerados como estándares. La figura N° 20-7 muestra el diagrama de una bomba multietapas, doble carcasa, radialmente partida tipo barril, entre cojinetes, tipo BB5.

Figura N° 20-7.- Diagrama de bomba multietapas, radialmente partida tipo barril.
Figura N° 20-7.- Diagrama de bomba multietapas, radialmente partida tipo barril.
Fuente: http://www.ukrainemade.com/category/industrial_equipment/364

Por las altas cargas para las cuales están diseñadas estas bombas los sistemas de lubricación usados son del tipo forzado y los cojinetes de empuje son del tipo hidrodinámico de zapatas basculantes. Los diseños de bombas de barril tienen elementos reductores del empuje axial, tales como los pistones de balance, líneas de balance y la fuerza axial remanente es absorbida por el cojinete de empuje.

Las bombas tipo barril tienen doble carcasa una carcasa externa en forma de barril, donde es insertada otra carcasa que contiene una serie de difusores cortados radialmente, para formar cada una de las etapas de la bomba. La figura N° 20-8 muestra un diagrama en corte de una bomba multietapas, doble carcasa, radialmente partida, entre cojinetes, tipo barril.

Figura N° 20-8.- Diagrama, en corte, de bomba multietapas radialmente partida, tipo barril del tipo (BB5).
Figura N° 20-8.- Diagrama, en corte, de bomba multietapas radialmente partida, tipo barril del tipo (BB5).
Fuente: http://www.flowserve.com/Products/Pumps/Overhung/I

Estas bombas vienen preparadas en forma de cartucho, es decir que el rotor con los difusores, y cajas de cojinetes están contenidas en la carcasa interna, esto facilita el mantenimiento, ya que un cartucho puede ser reemplazado por otro en un tiempo mucho menor que hacerlo sin este sistema.

Existen variantes de las bombas multietapas doble carcasa, donde la carcasa interna es una carcasa tipo voluta, sin embargo, tienen limitaciones para soportar eficientemente presiones sobre los 240 bars (3.500 psi).

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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