Bombas centrífugas en la industria química

Las bombas centrífugas se usan en varias industrias como forma de mover líquidos de un punto a otro. Seleccionar la bomba centrífuga correcta para usarse en la industria química depende de las necesidades de bombeo y del químico que se va a procesar. Para poder escoger la bomba adecuada, se necesita un entendimiento básico sobre el funcionamiento de las bombas.

Funcionamiento de las bombas centrífugas

La bomba crea el flujo del líquido no la presión. La presión simplemente es la resistencia que se crea por el flujo. Cabezal es el término que se usa para indicar la cantidad de energía cinética que genera el flujo. La medición se estipula en metros o pies e indica la altura que alcanzará la columna del fluido si no está confinada. Generalmente, la cantidad de energía cinética se determina por la velocidad rotacional de los ejes y el diámetro externo del rotor.

Las bombas centrífugas funcionan al girar el rotor, que después mueven el líquido por el sistema. Se crea un vacío conforme el líquido deja la bomba, mismo que jala más liquido hacia adentro. Las bombas estándares normalmente pueden manejar sólidos hasta un siete por ciento de la solución. Existen diseños para manejar mezclas de hasta 15 por ciento de sólidos.
El flujo del líquido puede ser radial o axial dependiendo de la forma del rotor. Las bombas por si solas existen en diferentes tipos:

• Las bombas verticales también son conocidas como bombas en voladizo. Los ejes se colocan en posición vertical. Una bomba vertical puede ser más pequeña y permite un mayor alcance de temperatura y presión.
• Las bombas horizontales se pueden acoplar directamente a la turbina o a motores electrónicos. Su diseño horizontal no requiere de mucho espacio superior, además este tipo de bombas son más fácil de mantener e inspeccionar.
• Las bombas de auto sellado eliminan la necesidad de tener líquido adentro antes de comenzar a funcionar. De igual manera el diseño supera el problema de ligarse al gas si se forma una gran cantidad de aire o vapor en la línea.
• Las bombas centrífugas de velocidad variada usan medición en el flujo para ajustar la velocidad de operación. Cuando la bomba funciona a una menor velocidad, el flujo puede no ser tan suave. Se debe usar protección de flujo bajo cuando se usa este tipo de bomba.
• Las bombas de varias etapas usan más de un rotor y los rotores pueden estar en uno o más ejes.

Bombas de desplazamiento positivo

Las bombas de desplazamiento positivo no son iguales a las bombas centrífugas. Este tipo de bomba mueve una cantidad específica de líquido por el eyector durante cada ciclo. La cantidad de líquido que fluye no está relacionada con la descarga de presión. La diferencia más importante con una bomba de desplazamiento positivo es que continúa operando incluso si la salida está bloqueada o cerrada. En caso de que no haya una válvula de seguridad, la bomba seguirá funcionando hasta que se dañe o se rompa la línea.

Punto de mejor funcionamiento – BEP

El punto de mejor funcionamiento (BEP por sus siglas en inglés) establece el rango de flujo para un óptimo funcionamiento de operación. Se usan varios factores para determinar este rango, incluyendo la velocidad de succión, tamaño de la voluta y diámetro del rotor. Operar la bomba del 80 al 110 por ciento del BEP normalmente produce los óptimos resultados.
Trabajar la bomba centrífuga fuera de este rango puede llevar a un incremento de empuje o problemas de vibración. Operar una bomba muy debajo del BEP malgasta energía y puede crear problemas de fiabilidad.

Operación paralela de bombas

Una sola bomba puede no ser suficiente para usarse con un flujo extremamente alto. En esta situación, la operación paralela de bombas puede ser la solución. El uso paralelo también puede aplicar cuando varía el rango de flujo. Un punto clave en este tipo de uso es que dos bombas trabajando en paralelo pueden manejar menos flujo que el total de las dos bombas por separado. El menor número de bombas deben usarse en cualquier operación paralela de bombas.

Evitar daños en la bomba centrífuga

La cavitación sucede cuando se forman burbujas de aire o vapor en el líquido. Después las burbujas se colapsan y pueden causar daño a la hélice u otras partes de la bomba. Este escenario ocurre cuando la presión interna de la bomba es menor a la presión del vapor del líquido.
El daño por entrada de aire sucede cuando el líquido ya contiene burbujas de aire antes de que entre a la bomba. El aire introducido reduce la eficacia y capacidad de la bomba que además aceleran la corrosión. En situaciones extremas, un incremento en la vibración puede llevar a una ruptura de eje.
Cuando se selecciona una bomba centrífuga para usarse en la industria química, son críticas las propiedades de los materiales que se usan en la producción. El cierre de la bomba, e incluso el rotor, deben resistir la exposición a ese químico en particular. Algunos ejemplos de cierres mecánicos incluyen metales, cerámica y  elastómeros. Los fabricantes deben proporcionar la información requerida sobre la compatibilidad de los componentes con el tipo de químicos que usa la planta.

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Fuentes

http://centrifugalpump.org/pump_horizontal_vertical.html

http://centrifugalpump.org/BEP.html

https://www.chemicalprocessing.com/articles/2008/069/

http://www.engineeringtoolbox.com/centrifugal-pumps-d_54.html

http://www.engineeringtoolbox.com/pumps-t_34.html

http://www.engineeringtoolbox.com/classification-pumps-d_55.html

http://www.labourtaber.com/Entrained%20Air%20White%20Paper.pdf

http://turbolab.tamu.edu/proc/pumpproc/P22/15.pdf

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