Una bomba centrífuga es una máquina que utiliza la rotación para impartir velocidad a un líquido y luego convierte esa velocidad en flujo.
Dividamos esta definición en sus componentes para poder considerar cada uno de ellos:
- Una bomba centrífuga es una máquina.
- Una bomba centrífuga utiliza la rotación para impartir velocidad a un líquido.
- Una bomba centrífuga convierte la velocidad en flujo.
- Un impulsor que gira e imparte velocidad a un líquido.
- Una carcasa que capta la velocidad generada por el impulsor y transforma esa velocidad en un flujo estable.
- Un conjunto de componentes mecánicos que hace posible que el impulsor gire dentro de la carcasa de la bomba.
«Una bomba centrífuga es una máquina». Toda bomba centrífuga incluye un conjunto de componentes mecánicos que hacen posible el funcionamiento de la bomba. Este conjunto mecánico incluye el eje de la bomba montado sobre cojinetes, el mecanismo de sellado que impide que la bomba tenga fugas excesivas, componentes estructurales diseñados para soportar los esfuerzos y las cargas impuestas a la bomba durante su funcionamiento, y superficies de desgaste que permiten reparar la bomba y devolverla a sus especificaciones originales.
«Una bomba centrífuga utiliza la rotación para impartir velocidad a un líquido». Toda bomba centrífuga incluye un impulsor. El impulsor es el componente hidráulico que gira para impartir velocidad al líquido bombeado.
«Una bomba centrífuga convierte la velocidad en flujo». Toda bomba centrífuga incluye una carcasa. La carcasa es el componente hidráulico que capta la velocidad impartida por el impulsor y dirige el líquido bombeado al punto de descarga de la bomba.
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En el nivel más fundamental, una bomba centrífuga consta de sólo estos tres componentes:
Impulsores de bombas centrífugas
El impulsor de una bomba centrífuga gira rápidamente para impartir velocidad a un líquido bombeado.
Si nunca ha visto un impulsor de bomba, visualice una hélice de barco.
Cuando una hélice de barco gira, imparte velocidad al líquido que la rodea. A medida que el líquido se mueve, esa velocidad obliga a la hélice a avanzar en el agua.
Imagina ahora lo que ocurriría si el barco estuviera anclado en su sitio, con la suficiente firmeza como para impedir que se mueva. A continuación, imagine que la velocidad generada por la hélice de la embarcación estuviera contenida y controlada, de modo que se creara una corriente de agua que usted pudiera dirigir a su antojo.
En efecto, lo que acabamos de describir es una bomba centrífuga; de hecho, una bomba de flujo axial se asemeja a lo que acabamos de describir en un grado significativo.
En una bomba centrífuga tiene un impulsor que gira rápidamente y que imparte velocidad al líquido de la bomba, del mismo modo que la hélice de una embarcación imparte velocidad al agua de un lago. La carcasa es la parte de la instalación que toma esa velocidad, la contiene, la controla y la envía en una dirección útil.
Cada impulsor tiene una o más paletas que se extienden desde el centro, o cubo, del impulsor hacia el diámetro exterior. Cuando el impulsor gira, la fuerza centrífuga hace que el líquido se mueva rápidamente desde el centro del impulsor, a lo largo de los álabes, y luego salga del impulsor por el diámetro exterior. El resultado es que el líquido bombeado sale del perímetro del impulsor a una velocidad muy alta.
Hay muchos tipos diferentes de impulsores de bombas centrífugas. Los tipos más comunes de impulsores de bombas se analizan en nuestro artículo Componentes fundamentales de las bombas: Volutas, Carcasas e Impulsores.
Carcasas de bombas centrífugas
La carcasa de la bomba centrífuga es el componente de la bomba que convierte toda la velocidad creada por el impulsor giratorio en un flujo controlado y estable y lo dirige fuera de la bomba a través del punto de descarga.
El tipo más común de carcasa se llama voluta y tiene un aspecto similar al de una concha de caracol.
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El impulsor se coloca dentro de la voluta. Sin embargo, como puede haber notado en la imagen anterior, el impulsor no está típicamente centrado en la voluta.
En cambio, el impulsor se coloca de manera que el diámetro exterior del impulsor está más cerca de la voluta en el punto justo después de la descarga. Este punto en el que el impulsor está más cerca de la voluta se denomina tajamar.
A partir del tajamar, a medida que nos movemos alrededor del impulsor, la distancia entre la voluta y el impulsor aumenta gradualmente hasta llegar al punto de descarga. Esta expansión constante del área alrededor del impulsor significa que la presión aumentará moviéndose desde el espacio libre más pequeño hasta el más grande y la presión creciente empujará el líquido fuera del punto de descarga.
Sólo hemos tocado brevemente el tema del diseño de la carcasa de la bomba en este artículo. Puede encontrar información adicional sobre los tipos más comunes de carcasas de bombas en nuestro artículo Componentes fundamentales de las bombas: Volutas, carcasas e impulsores.
Unidades de bombeo centrífugas
Las bombas centrífugas no son muy útiles por sí solas. Necesitan ser combinadas con otros equipos para ser útiles. La combinación de equipos que hace que una bomba centrífuga sea operativa se denomina unidad de bombeo.
Como mínimo, una unidad de bombeo centrífuga incluye al menos dos componentes: una bomba y un impulsor.
En la mayoría de los casos, el impulsor de un sistema de bombeo centrífugo es un motor eléctrico. Sin embargo, no siempre es así. Las bombas también pueden ser accionadas por otros impulsores, como motores de gas natural o incluso turbinas de vapor.
La unidad de bombeo más común combina una bomba centrífuga accionada por un motor eléctrico.
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La imagen de arriba es de una bomba de aspiración final de acoplamiento cerrado. Este es el tipo más simple y más común de unidad de bombeo centrífuga. En este tipo de unidad de bombeo, el impulsor se monta en el extremo del eje del motor y la carcasa de la bomba se monta justo en la cara del motor. Con una unidad de bombeo acoplada, los cojinetes del motor y el eje constituyen la mayor parte de la parte mecánica de la bomba.
Otro diseño de bomba común es la bomba de aspiración final montada en el bastidor. Con una bomba de aspiración axial montada en el bastidor, la bomba incluye un conjunto mecánico completo y está acoplada a un impulsor, ambos montados en una placa base compartida.
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Esta no es ni mucho menos una lista exhaustiva de posibles configuraciones de unidades de bombeo. En el artículo sobre diseños de bombas comunes nos sumergiremos en otras configuraciones comunes de unidades de bombeo. Por el momento, lo que hay que tener en cuenta es que una unidad de bombeo está formada por una bomba centrífuga y un impulsor, como un motor eléctrico, y también puede incluir componentes adicionales, como placas base y acoplamientos, dependiendo del diseño de la bomba.
Resumen
Una bomba centrífuga es una máquina que utiliza la rotación para impartir velocidad a un líquido y luego convierte esa velocidad en flujo.
Toda bomba centrífuga consta de un impulsor, una carcasa y un conjunto de componentes mecánicos que hacen posible que el impulsor gire dentro de la carcasa. El impulsor gira rápidamente impartiendo velocidad a un líquido. La velocidad es convertida en presión y flujo por la carcasa.
Las bombas centrífugas deben combinarse con un impulsor en una unidad de bombeo centrífuga para ser útiles. Las unidades de bombeo centrífugas varían en complejidad desde la más simple y común – una bomba de aspiración final acoplada a un motor eléctrico – hasta complejas unidades multimillonarias diseñadas a medida que constan de muchos componentes individuales.