bombas de pozo profundo

8/12/2019 Bombas de Pozo Profundo

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BOMBA DE POZO PROFUNDOAo de la Inv ersin para el Desarro llo Rur al y la Segu rid ad

Alimentar iaUNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DEINGENIERA MECNICA

Curso : Maquinas Hidrulicas

Tema : BOMBAS DE POZO PROFUNDO

Docente : Ing. Serapio Quillos Ruiz

Alumno : Rodrguez Tarazona Fernando

Muoz Guayabal Henry

Salvador Saravia Luis

Soles Reyes Edin

Rodrguez Ruiz Alvaro

Oruna Cruz Paul

Ciclo : VIII

Nvo Chimbote, Agosto del 2013


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BOMBA DE POZO PROFUNDO

BOMBAS DE

POZO

PROFUNDO


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BOMBA DE POZO PROFUNDO1. INTRODUCCIN

El trmino bomba sumergible se utiliza para denominar las mquinas que trabajan sumergidos

en el lquido bombeado, como contraposicin a las que trabajan en cmara seca, en las que el

lquido bombeado solo circula por el interior de la bomba.

Este artculo hace referencia a las bombas sumergibles de pozo profundo, tambin llamadas

bombas "buzo" o bombas "lpiz". Estn diseadas para extraer agua limpia desde grandes pro-

fundidades del subsuelo. Desde el punto de vista de su clasificacin son bombas centrfugas,

generalmente multi-etapa, de motor hmedo. Tienen un aspecto "esbelto" en el sentido de

que una de sus caractersticas principales es que deben poder instalarse a mucha profundidad

en pozos de pequeo dimetro (de entre 180 y 600 mm).

Por lo general el mantenimiento que se realiz en estos bombas sumergibles es

mayoritariamente de tipo correctivo ante avera debido, entre otros motivos, a que estas

electrobombas se encuentran instaladas a profundidades que comprenden desde escasos

metros hasta varios cientos de metros, por lo que a diferencia de los bombos que se utilizan en

superficie una vez comienzan a operar no quedan accesibles para realizan tareas de

mantenimiento o cualquier tipo de medicin de forma directa sobre ellas. Esta peculiar

instalacin en profundidad, adems, hace que los costes de su montaje y desmontaje sean en

lo mayora de los casos bastante elevados, por lo que un mantenimiento distinto del correctivo

puede resultar antieconmico.

Ante esta situacin el adecuado diseo de instalaciones con bombos sumergibles cobra

especial importancia para intentar prolongar al mximo las horas de funcionamiento hasta que

se produzca su avera o la do cualquier otro elemento que forme parte de su instalacin.

Fig. 1. Trabajos de instalacin de uno

electrobomba en un pozo


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BOMBA DE POZO PROFUNDOCon el objetivo de ir ms all del mantenimiento nicamente correctivo y prevenir el folio

antes de que ocurro es importante monitorizar urna serie de parmetros que pueden resultar

adecuados para avistamos de que un fallo est prximo a ocurrir y por lo tanto para la

implantacin de un sistema de mantenimiento basado en la condicin {CBM). En este caso no

se evitar la reparacin ni los costes asociados a la avera, pero si podremos adelantarnos a

ella reduciendo de esta forma las consecuencias y costes asociados a una parada no

programada.

2. CARGA DE BOMBEO

Carga de bombeo o carga dinmica total es la carga total contra la cual debe operar una

bomba, o sea, la energa por unidad de peso de lquido que debe suministrarle la bomba al

mismo para que pueda realizar el trabajo que se pretende.

Como sabemos, el movimiento del lquido a travs de la tubera da origen a friccin, que

resulta en una prdida de energa, por consiguiente dicha friccin tiene que ser vencida por la

bomba, adems de la carga esttica representada por la diferencia de nivel. Por consiguiente,

la carga dinmica total se obtiene sumando los cuatro factores siguientes:

a) La diferencia de nivel, que se conoce como carga esttica o carga a elevacin b) Las

prdidas de carga debidas a la friccin en las tuberas y accesorios

c) La carga a velocidad d) La carga a presin

FIG. 1 ESQUEMA DEL EJERCICIO [Ref. Elaboracin

Propia]

La carga esttica (h), est representada por la diferencia

de nivel entre la superficie del lquido donde tiene que

tomarlo la bomba y la superficie del lquido en el lugar

de descarga vase la figura 1.


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Perdidas por friccin (hf), las prdidas de carga representan las prdidas de energa como

consecuencia de la resistencia que presentan las tuberas y accesorios a la circulacin del

lquido.

La carga de velocidad est representado por el trmino V^2/2g generalmente en la mayora de

los casos no se la toma en cuenta, porque su valor es muy pequeo: a no ser en casos

especiales en que la velocidad es muy alta (y por consiguiente la friccin es alta tambin), o la

carga total es muy pequea y el volumen de agua bombeado es muy grande.

La carga a presin P/ est representada por la presin existente en la superficie del lquido

y se expresa por la longitud de la columna de lquido, equivalente a la presin existente.

Si la presin dentro del tanque se eleva hasta un punto fijo mximo, dicha presin ser la que

se usar para encontrar la carga a presin mxima contra la cual deber operar la Bomba. Esta

carga a presin en pies o metros, deber aadirse a la carga esttica, la carga debida a la

friccin y la carga a velocidad, para determinar la carga dinmica total o carga total contra la

que trabajar la bomba.

3 TIPOS DE BOMBAS

Las bombas se clasifican en tres tipos principales:

De mbolo alternativo.


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De mbolo rotativo.

Rotodinmicas.

Los dos primeros operan sobre el principio de desplazamiento positivo, es decir, que bombean

una determinada cantidad de fluido (sin tener en cuenta las fugas independientemente de la

altura de bombeo).

El tercer tipo debe su nombre a un elemento rotativo, llamado rodete, que comunica

velocidad al lquido y genera presin. La carcaza exterior, el eje y elmotor completan la unidad

de bombeo.

En su forma usual, la bomba de mbolo alternativo consiste en un pistn que tiene un

movimiento de vaivn dentro de un cilindro.

Un adecuadojuego devlvulas permite que el lquido sea aspirado en una embolada y lanzado

a la turbina de impulsin en la siguiente.

En consecuencia, el caudal ser intermitente a menos que se instalen recipientes de aire o un

nmero suficiente de cilindros para uniformar el flujo.

Aunque las bombas de mbolo alternativo han sido separadas en la mayora de los campos de

aplicacin por las bombas rotodinmicas, mucho ms adaptables, todava se emplean

ventajosamente en muchasoperaciones industriales especiales.

Las bombas de mbolo rotativo generan presin por medio de engranajes o rotores muy

ajustados que impulsan perifricamente al lquido dentro de la carcaza cerrada.

El caudal es uniforme y no hay vlvulas. Este tipo de bombas es eminentemente adecuado

para pequeos caudales (menores de 1 pie3/s y el lquido viscoso). Las variables posibles son

muy numerosas.

La bomba rotodinmicaes capaz de satisfacer la mayora de las necesidades de laingeniera y

su uso est muy extendido.

Su campo de utilizacin abarca desde abastecimientos pblicos deagua,drenajes y regados,

hastatransporte de hormign o pulpas.

Los diversos tipos se pueden agrupar en:

a. Centrfugos.

Son el tipo ms corriente de bombas rotodinmicas, y se denomina as porque la cota de

presin que crean es ampliamente atribuible a laaccin centrfuga.

Pueden estar proyectadas para impulsar caudales tan pequeos como 1 gal/min. o tan grandes

como 4.000.000 gal/min, mientras que la cota generada puede variar desde algunos pies hasta

400. El rendimiento de las de mayor tamao puede llegar al 90%.
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BOMBA DE POZO PROFUNDOEl rodete consiste en cierto nmero de labes curvados endireccin contraria al movimiento y

colocados entre dos discos metlicos.

El agua entra por el centro u ojo del rodete y es arrastrada por los labes y lanzada en

direccin radial. Esta aceleracin produce un apreciable aumento de energa de presin y

cintica. A la salida, el movimiento del fluido tiene componentes radial y transversal.

Para que no haya una prdida notable de energa, y por tanto de rendimiento, es esencial

transformar en la mayor medida posible la considerable cotacinemtica a la salida del rodete

en la ms til cota de presin.

Normalmente, esto se consigue construyendo la carcaza en forma de espiral, con lo que la

seccin del flujo en la periferia del rodete va aumentando gradualmente.

Para caudales grandes se usa el rodete de doble aspiracin, que es equivalente a dos rodetes

de simple aspiracin ensamblados dorso con dorso; esta disposicin permite doblar la

capacidad sin aumentar el dimetro del rodete.

Es ms cara de fabricar, pero tiene la ventaja adicional de solucionar el problema del empuje

axial.

En ambos casos, las superficies de gua estn cuidadosamente pulimentadas para minimizar las

prdidas por rozamiento.

El montaje es generalmente horizontal, ya que as se facilita el acceso para el entretenimiento.

Sin embargo, debido a la limitacin del espacio, algunas unidades de gran tamao se montan

verticalmente.

Las proporciones de los rodetes varan dentro de un campo muy amplio, lo que permite hacer

frente a una dilatada gama de condiciones de funcionamiento.

Por ejemplo, los lquidos con slidos en suspensin (aguas residuales) pueden ser bombeados

siempre que los conductos sean suficientemente amplios.

Inevitablemente habr alguna disminucin de rendimiento.

Para que la bomba centrfuga est en disposicin de funcionar satisfactoriamente, tanto la

tubera de aspiracin como la bomba misma, han de estar llenas de agua.

Si la bomba se encuentra a un nivel inferior a la del agua del pozo de aspiracin, siempre se

cumplir esta condicin, pero en los dems casos hay que expulsar el aire de la tubera de

aspiracin y de la bomba y reemplazarlo por agua; esta operacin se denomina cebado.

El mero giro del rodete, an a alta velocidad, resulta completamente insuficiente para efectuar

el cebado y slo se conseguir recalentar los cojinetes.

Los dosmtodos principales de cebado exigen una vlvula de retencin en la proximidad de la

base del tubo de aspiracin, o en las unidades mayores, la ayuda de una bomba de vaco.

En el primer caso, se hace entrar el agua de la tubera de impulsin o de cualquier otra
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BOMBA DE POZO PROFUNDOprocedencia, en el cuerpo de bomba y el aire es expulsado por una llave de purga

Fig.: Bomba del tipo Centrifuga

Se ha desarrollado una bomba centrfuga, la cual fue concebida, teniendo comoobjetivos un

rendimiento de trabajo que sea ptimo, una gran variedad de aplicaciones y una fcil

Mantencin del equipo.

El cuerpo hmedo de esta bomba, est fabricado en un polmero de grandes cualidades

mecnicas y de excelenteresistenciaqumica.

Estos materiales evitan las incrustaciones de partculas, y adems no son afectados por

problemas de cavitacin.

Las aplicaciones de esta bomba son de ptimo rendimiento enPLANTAS DE ACIDO, AGUA DE

COLA, AGUAS MARINAS, y en general en lugares con gran concentracin de CORROSIVOS.

Adems tiene una muy buena aplicacin en la INDUSTRIA ALIMENTICIA dado que no

contamina losproductos.

Las bombas estn disponibles en materiales delacero termoplstico e inoxidable, diseos del

mecanismo impulsor para las aplicaciones horizontales y verticales.

La construccin rugosa proporciona una resistencia excelente al producto qumico y a la

corrosin.

Las aplicaciones tpicas son proceso qumico, laminado de metal, piezas que lavansistemas,

fabricacin de la tarjeta de circuito impresa, foto que procesa, productos farmacuticos,

semiconductores,etc.

a. Para alturas superiores a 200 pies se emplean normalmente bombas mltiples o

bombas de turbina.

Este tipo de bomba se rige exactamente por el mismo principio de la centrfuga y las

proporciones del rodete son muy semejantes.

Consta de un cierto nmero de rodetes montados en serie, de modo que el agua entra

paralelamente al eje y sale en direccin radial.

La elevada energa cintica del agua a la salida del rodete se convierte en energa de

presin por medio de una corona difusora formada por labes directores divergentes.

Un conducto en forma de S conduce el agua en sentido centrpeto hacia el ojo del

rodete siguiente.

El proceso se repite en cada escalonamiento hasta llegar a la salida. Si se aplica un

nmero suficiente de escalonamientos, puede llegarse a obtener una cota de 4.000

pies. De hecho, la cota mxima vendr probablemente dictada por el costo de

reforzamiento de la tubera ms que por cualquier limitacin de la bomba.
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b. Mltiples.

Son del tipo mltiple, con montaje vertical y diseado especialmente para la elevacin del

agua en perforaciones angostas, pozos profundos o pozos de drenaje.Resultan adecuadas para perforaciones de un dimetro tan pequeo como 6 pulg. y con

mayores dimetros son capaces de elevar cantidades de agua superiores a un milln de

galones por hora desde profundidades de hasta 1.000 pies.

Normalmente se disean los rodetes de forma que lancen el agua en direccin radial-axial, con

objeto de reducir a un mnimo el dimetro de perforacin necesario para suempleo.

La unidad de bombeo consiste en una tubera de aspiracin y una bomba situada bajo el nivel

del agua y sostenida por la tubera de impulsin y el rbol motor. Dicho rbol ocupa el centro

de la tubera y est conectado en la superficie al equipo motor.

Cuando la cantidad de agua que se ha de elevar es pequea o moderada, a veces es

conveniente y econmico colocar la unidad completa de bombeo bajo la superficie del agua.

As se evita la gran longitud del rbol, pero en cambio se tiene la desventaja de la relativa

inaccesibilidad del motor a efectos de su entretenimiento.

c. De columna.

Este tipo de bomba es muy adecuado cuando hay que elevar un gran caudal a pequea altura.

Por esto, sus principales campos de empleo son los regados, el drenaje de terrenos y la

manipulacin de aguas residuales.

El rendimiento de esta bomba es comparable al de la centrfuga. Por su mayor velocidad

relativa permite que la unidad motriz y la de bombeo sean ms pequeas y por tanto ms

baratas.

La altura mxima de funcionamiento oscila entre 30 y 40 pies. Sin embargo, es posible

conseguir mayores cotas mediante 2 3 escalonamientos, pero esteprocedimiento raramente

resulta econmico. Para grandes bombas se adopta generalmente el montaje vertical, pasando

el eje por el centro de la tubera de salida

El rodete es de tipo abierto, sin tapas, y su forma es anloga a la de una hlice naval.

El agua entra axialmente y los labes le imprimen una componente rotacional, con lo que el

camino por cada partcula es una hlice circular.

La cota se genera por la accin impulsora o de elevacin de los labes, sin que intervenga el

efecto centrfugo.

La misin de los labes fijos divergentes o labes directores es volver a dirigir el flujo en
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BOMBA DE POZO PROFUNDOdireccin axial y transformar la cotacinemtica en cota de presin.

Para evitar la creacin de condiciones favorables al destructivo fenmeno de favitacin, la

bomba de flujo axial se ha de proyectar para poca altura de aspiracin.

De hecho, es preferible adoptar en la que el rodete permanezca siempre sumergido, ya que as

la bomba estar siempre cebada y lista para comenzar a funcionar.

El objeto del sifn es evitar el riesgo de que se avere la vlvula de retencin, que de otro

modo tendra lugar unainversin del flujo en la tubera, con lo que la bomba funcionara como

una turbina.

La accin sifnica se interrumpe mediante una vlvula de mariposa.

Esta vlvula est en ligeroequilibrio hacia la posicin de abierta y en el instante en que cesa el

bombeo, la vlvula se abre y entra el aire, con lo que se evita la inversin del flujo.

La estacin de bombeo puede automatizarse por medio de electrodos inmersos en el pozo de

aspiracin para controlar el funcionamiento de la bomba.

Fig.: A) Bomba de flujo axial, B) Bomba de Flujo Mixto

De flujo axial.

De flujo mixto.

La bomba de flujo mixto ocupa una posicin intermedia entre la centrfuga y la de flujo axial.

El flujo es en parte radial y en parte axial, siendo la forma del rodete acorde con ello.

La trayectoria de una partcula de fluido es una hlice cnica. La cota que se consigue puede

ser hasta de 80 pies por rodete, teniendo la ventaja sobre la bomba axial de que la potencia

que ha de suministrar el motor es casi constante aunque se produzcan variaciones

considerables de cota.

La recuperacin de la cota de presin se consigue mediante un difusor, un caracol o una

combinacin de ambos.

d) de paleta

Existen varios tipos de bombas de paletas, ellas podrn ser:

1.- De paletas deslizantes, con un nmero variante de ellas montadas en un rotor

ranurado. Segn la forma de la caja se subdividen en bombas de simple, doble o triple

cmara, si bien raramente se emplean tales denominaciones. La mayora de las

bombas de paletas deslizantes son de una cmara. Como estasmquinas son de gran

velocidad de capacidades pequeas o moderadas y sirven para fluidos poco viscosos,

se justifica el siguiente tipo de clasificacin.

2.- Bomba pesada de paleta deslizante, con una sola paleta que abarca todo el
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dimetro. Se trata de una bomba esencialmente lenta, para lquidos muy viscosos.

3.- Bombas de paletas oscilantes, cuyas paletas se articulan en el rotor. Es otro de los

tipos pesados de bomba de paleta.

4.- Bombas de paletas rodantes, tambin con ranuras en el rotor pero de poca

profundidad, para alojar rodillos de elastmero en el lugar de paletas, se trata de un

modelo patentado.

5.- Bomba de leva y paleta, con una sola paleta deslizante en una ranura mecanizada

en la caja cilndrica y que, al mismotiempo,encaja en otra ranura de un anillo que

desliza sobre un rotor accionado y montado excntricamente. El rotor y los anillos que

ejercen el efecto de una leva que inicia el movimiento de la paleta deslizante. As se

elimina el rascado de las superficies. Se trata de una forma patentada que se emplea

principalmente como bomba de vaco.

6.- Bomba de paleta flexible, que abrazan un rotor de elastmero de forma esencial

giratorio dentro de una caja cilndrica. En dicha caja va un bloque en media luna que

procura un paso excntrico para el barrido de las paletas flexibles de rotor.

e) de tornillo

Las bombas de tornillo son un tipo especial de bombas rotatorias de desplazamiento positivo,

en el cual el flujo a travs de los elementos de bombeo es verdaderamente axial.

El lquido se transporta entre las cuerdas de tornillo de uno o ms rotores y se desplaza

axialmente a medida que giran engranados.

La aplicacin de las bombas de tornillo cubren una gama demercados diferentes, tales como

en la armada, en la marina y en el servicio de aceites combustibles, carga martima,

quemadores industriales de aceite, servicio de lubricacin de aceite, procesos qumicos,

industria depetrleo y del aceite crudo, hidrulica de potencia para la armada y las mquinas -

herramientas y muchos otros.

La bomba de tornillo puede manejar lquidos en una gama deviscosidad como la melaza hasta

la gasolina, as como los lquidos sintticos en una gama de presiones de 50 a 5.000 lb/pulg2 y

los flujos hasta de 5.000 gpm.

Debido a la relativamente baja inercia de sus partes en rotacin, las bombas de tornillo son

capaces de operar a mayores velocidades que otras bombas rotatorias o alternativas de

desplazamiento comparable.

Algunas bombas de lubricacin de aceite de turbina adjunta operan a 10.000 rpm y an

mayores. Las bombas de tornillo, como otras bombas rotatorias de desplazamiento positivo
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BOMBA DE POZO PROFUNDOson de autocebado y tienen una caracterstica de flujo que es esencialmente independiente de

la presin.

La bomba de tornillo simple existe slo en nmero limitado de configuraciones. La rosca es

excntrica con respecto al eje de rotacin y engrana con las roscas internas del estator

(alojamiento del rotor o cuerpo).

Alternativamente el estator est hecho para balancearse a lo largo de la lnea de centros de la

bomba.

Las bombas de tornillos mltiples se encuentran en una gran variedad de configuraciones y

diseos. Todos emplean un rotor conducido engranado con uno o ms rotores de sellado.

Varios fabricantes cuentan con dos configuraciones bsicas disponibles, la construccin de

extremo simple o doble, de las cuales la ltima es la ms conocida.

Como cualquier otra bomba, hay ciertas ventajas y desventajas en las caractersticas dediseo

de tornillo. Estos deben de reconocerse al seleccionar la mejor bomba para una aplicacin

particular.

Entre algunas ventajas de este tipo tenemos:

Amplia gama de flujos y presiones.

1. Amplia gama de lquidos y viscosidad.

2.

3.

Posibilidad de altas velocidades, permitiendo la libertad de seleccionar la unidad

motriz.

4. Bajas velocidades internas.

5. Baja vibracinmecnica,flujo libre de pulsaciones y operaciones suaves.

6. Diseo slido y compacto, fcil de instalar y mantener.

7. Altatolerancia a lacontaminacin en comparacin con otras bombas rotatorias.

Entre algunas desventajas de este tipo tenemos:

1. Costo relativamente alto debido a las cerradas tolerancias y claros de operacin.

2.

3. Caractersticas decomportamiento sensibles a los cambios de viscosidad.

4. La capacidad para las altas presiones requiere de una gran longitud de los elementos

de bombeo.

h) de diafragma

En la bomba de simple diafragma, este es flexible, va sujeto a una cmara poco profunda y se

mueve por un mecanismo unido a su centro. Con el mando hidrulica del diafragma, mediante

impulsos de presin iniciados en una cmara de fluidos conectada a un lado del diafragma, se

consigue el mismo funcionamiento. Por tanto, los tipos principales de bombas de diafragma
http://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/la-libertad/la-libertad.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/newton-fuerza-aceleracion/newton-fuerza-aceleracion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tole/tole.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/contam/contam.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/contam/contam.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tole/tole.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/newton-fuerza-aceleracion/newton-fuerza-aceleracion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/la-libertad/la-libertad.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtml


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BOMBA DE POZO PROFUNDOson:

1.- De mando mecnico.

2.- De mando hidrulica.

En las ltimas, la citada presin pulsatoria deriva normalmente de una bomba de pistn, con lo

que se pueden designar como bombas de pistn diafragma.

f) de pozo profundo

Cada vez se utilizan mas de las bombas para gran profundidad, en lugar de las autocebado, de

desplazamiento positivo para vaciado de fondos y aplicaciones anlogas, cuando la bomba

puede funcionar sumergida o cuando la interrupcin de la descarga es temporal y ocurre

solamente cuando las perturbaciones del nivel inferior del lquido son de importancia. Las

principales ventajas a este tipo de bombas son:

1.- Funcionamiento mas fcilmente regulable.

2.- Gran capacidad y rendimiento y adems, a grandes velocidades.

3.- Tolerancia ante los contaminantes en el fluido.

4.-Sumamente compacta , tanto en servicio vertical como en horizontal.

5.- Funcionamiento silencioso.

6.- Amplio campo de eleccin de un motor apropiado.

7.- Facilidad de drenaje automtico o de desmontarla (vertical) para inspeccin o

mantenimiento. La primera de estas ventajas puede ser fundamental cuando el fluido es

peligroso.

La instalacin de una bomba para gran profundidad no deja de presentar problemas.

Notablemente por el hecho de que suele suspender de una cubierta superior.

A veces requiere una fijacin rgida que la abrace e impida la flexin del tramo vertical

colgante, bajo solicitaciones de vaivn.

4. LA PARADOJA

La paradoja de esta exposicin, que va a tratar sobre el mantenimiento do este tipo de

mquinas, radica precisamente en que son de equipos "sin mantenimiento". Cualquier

fabricante indico en sus manuales que los grupos sumergibles de pozo profundo no requieren
http://www.monografias.com/trabajos15/mantenimiento-industrial/mantenimiento-industrial.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/mantenimiento-industrial/mantenimiento-industrial.shtml


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Fig. 2. Diferentes electrobombas sumergibles.

PARTE BOMBA:

Se trata de bombas centrfugas, en la mayora de los casos de tipo radial o semiaxial, en

general multifsicas y que los fabricantes clasifican, en primer lugar, por el dimetro del pozo

en el que caben. As existen bombas de 4", 6", etc., hasta 14" {dimetros mayores son muy

poco frecuentes).

Los materiales clsicos empleados son fundicin para los cuerpos difusores y bronco paro los

impulsores. Los ejes son en acero inoxidable as como la tornillera. Esta ejecucin es adecuada

para la mayora de las aguas subterrneas (limpias, fras y no agresivas), aunque existen

construcciones alternativas que pueden estudiarse con el fabricante para cada caso. Aguas con

contenidos en arenas superiores a 25-50 mg/l, con conductividades mayores de 500-1000

o

temperaturas de agua superiores a 30 C pueden ser problemticas. Los cojinetes radiales son

de friccin y se suelen emplear en bronce o goma, con sus ventajas o inconvenientes segn el

caso, (goma: mejor para arena pero problemas con altos temperaturas. Bronce: al contrario).

En la parte inferior de la bomba se encuentra la zona de aspiracin y, bajo la misma, acoplada

mediante un mangn rgido el motor sumergible.

PARTE MOTOR:

El motor tiene lo peculiaridad de trabajar sumergido en agua (tiene un ndice de proteccin


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BOMBA DE POZO PROFUNDOIP68). La disipacin del calor producido por el mismo se realiza mediante su paso a la corriente

de bombeo impulsada. Por ello es especialmente importante analizar la procedencia y la

velocidad del agua bombeada para determinar si el motor va a necesitar o no, algn tipo de

refrigeracin forzada (p. Ej. Camisas de refrigeracin).

Los motores sumergibles son, en general, de tipo hmedo con ndice de proteccin IP68, y son

rellenos de agua, generalmente con una mezcla de anticongelante (muy a menudo

propilenglicol al 25% aproximadamente segn el caso). El motor est compensado en

presiones con el lquido que lo circunda. Esto es posible gracias a la comunicacin de presiones

mediante un sistema de membrana (en la parte inferior) y vlvula de compensacin en la parte

superior. Este sistema permite sumergir el motor a grandes profundidades sin riesgo de

colapso. Los conductores del devanado presentan aislantes plsticos exteriores (los ms fre-

cuentes PVC o PE2 + PA) que impiden la fuga de corriente al medio exterior acuoso. Este tipo

de aislamiento se denomina clase Y (Y1 e Y2 respectivamente). Mecnicamente el motor

dispone de un rotor en jaula de ardilla centrado mediante 3 4 cojinetes radiales de friccin

que suelen ser en grafito o en bronce. Una pieza clave es el cojinete axial, de friccin al igual

que los anteriores, cuyas caras activas suelen ser en grafito, carbono, goma o algn otro

material sinttico. El cierre mecnico tiene la misin de impedir la entrada del lquido

bombeado al interior del motor ya que este puede ser agresivo para los elementos del interior

del motor. Suelen existir distintos tipos de cierre que pueden adaptarse a cada caso.

Actualmente la normativa NEMA (National Electrical Manufacturers Association) regula como

debe ser dimensionalmente la conexin de motor y bomba de forma que, aquellos fabricantes

que se adaptan a la misma, consiguen que sus mquinas sean intercambiables con las de otro.

6. DISEO DE INSTALACIONES

Dado que, como se ha comentado, los grupos sumergibles suelen estar difcilmente accesibles,el diseo de la instalacin cobra una relevancia especial ya que, en caso de cometer una

equivocacin en este punto, se pueden arrastrar las consecuencias durante largo tiempo.

Aunque no es el objetivo principal del presente artculo, conviene dar unas pautas generales

que son particularmente importantes en el diseo de instalaciones para conseguir los tres ob-

jetivos indicados en el apartado 2, "La paradoja", y que, muy a menudo, se pasan por alto. Se

trata de escoger correctamente el equipo principal (la electrobomba sumergible) y

dimensionar correctamente todos los elementos de la instalacin para garantizar el servicio


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BOMBA DE POZO PROFUNDOdeseado. Ejemplos frecuentes deerrores en esta etapa son:

Sacar cuanto ms agua mejor. Instalar una bomba demasiado grande puede llevar a

problemas de diverso tipo (turbidez y arrastres de arenas, excesivas maniobras de

arranque/parada, aumento de la potencia elctrica necesaria, mayor inversin tanto

en la compra del equipo como en el resto de elementos de la instalacin que adems

quedarn sobredimensionados,... sin ningn beneficio prctico para el usuario. Por

otro lado, y en lo que respecta al propio pozo puede ocasionar la obturacin de filtros,

el colapso de la entubacin, empeoramiento de calidad la calidad del agua (Ej.:

intrusin marina) y prdida progresiva de rendimientos del pozo.

Dimensionar el equipo slo para el punto ms desfavorable (generalmente el de

mayor altura manomtrica). Hay que tener en cuenta si tambin hay otros puntos de

trabajo, que consecuencias tiene para la instalacin (por ejemplo NPSHr a menor

altura, o incluso si se sale de curva). Estudiar si interesa dimensionar para el punto ms

frecuente (debera ser el de mayor eficiencia), etc.

Dimensionado elctrico (cables y aparamenta elctrica) demasiado escaso.

Generalmente se producen elevadas prdidas por calor, autoinducciones y cadas detensin que perjudican al equipo.

No tener en cuenta la refrigeracin del motor. Los motores sumergibles refrigeran por

el flujo de agua bombeada que circula por su exterior antes de entrar en la parte

hidrulica. Este flujo se recomienda que tenga una velocidad superior a 0,5 m/s e

inferior a 2,5 m/s. Para lograrlo se puede variar el dimetro del motor, instalar una

campana de refrigeracin exterior al mismo para aumentar esta velocidad, variar la

profundidad de instalacin.

Instalar tuberas de impulsin demasiado "escasas" suele dar lugar a elevadas prdidas

de carga que aumentan la altura total de trabajo de la electrobomba y desplazan el

punto de trabajo, pudiendo no llegar a obtenerse el caudal necesario en la aplicacin.

No tener en cuenta el modo ptimo de arranque. Los grupos sumergibles presentan,

con respecto a otras mquinas, una mecnica peculiar que obliga a elegir arranques


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particulares, generalmente rpidos y enrgicos.

No proveer los elementos necesarios para controlar los parmetros de

funcionamiento recomendados: caudal, nivel esttico y dinmico, consumo, tensin,

turbidez, horas, arranques, temperatura agua y motor.

Inadecuada eleccin de la ubicacin de la electrobomba en el pozo. La instalacin del

equipo a una profundidad incorrecta puede provocar diferentes problemas, entre los

que se encuentran:

Insuficiente nivel de agua por encima de la electrobomba y por lo tanto

disminucin del NPSHd con posibilidad de cavitacin o incluso funcionamiento

en seco ante un descenso del nivel en el pozo.

Turbidez y arrastre de arenas por la instalacin de la electrobomba frente a los

filtros de entrada de agua a la entubacin.

Refrigeracin deficiente del motor debido a una relacin inadecuada de

dimetros de motor y entubacin en el punto seleccionado, que implica

velocidades de refrigeracin no aceptables, o entrada de agua directa a la

parte hidrulica (sin refrigerar el motor} por la situacin de la electrobombapor debajo de los filtros de la entubacin.


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Fig. 3. Instalacin no recomendada respecto a los filtros

Fig. 4. Instalacin recomendada respecto a los filtros

Para facilitar la toma de decisiones sobre la profundidad ms adecuada de instalacin

resulta fundamental disponer de la columna de entubacin del pozo donde se recogen

aspectos como: dimetros de la entubacin, situacin de los filtros.

No considerar las ejecuciones opcionales de las mquinas que pueden ayudar a

mejorar deficiencias en instalaciones: cierres mecnicos duros, sondas de

temperatura, materiales especiales, vlvulas de retencin, material para el bobinado

del motor etc. en muchas por no consultar con el fabricante, ya que cada instalacin

suele tener sus propias peculiaridades.

7. CONSIDERACIONES SOBRE MANTENIMIENTO PREVENTIVO


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BOMBA DE POZO PROFUNDOSISTEMTICO

Partiendo de la base de que se trata de mquinas en las que no se contempla realizar un

mantenimiento distinto del correctivo y que el coste de hacerlo puede ser superior al que se

pretende ahorrar con dicha accin, merece la pena destacar aquellos elementos que,

sometidos a desgaste, sera oportuno considerar su sustitucin si se aprecia algn

comportamiento anmalo en el funcionamiento (cada en el rendimiento o en las

prestaciones, ruidos o vibraciones, elevacin del consumo elctrico o en la temperatura del

motor) o si hubiera que extraer el equipo por cualquier otra circunstancia, como averas en

otras partes (rotura en un tubo o unta, derivacin en un cable o empalme). Tambin la

optimizacin energtica puede ser un buen motivo para extraer una bomba sumergible del

pozo.

En estos casos puede ser recomendable revisar el grupo y hacer un control dimensional del

mismo. Sobre todo se trata de comprobar holguras en elementos, desgastes y envejecimiento

de aislamientos. Se recomienda tambin sustituir en todo caso elementos menores

generalmente plsticos o de goma que son de pequeo importe y sufren deformaciones y

envejecimientos. Los elementos ms frecuentes a revisar en una supervisin "sin avera" son,

En la parte bomba:

anillos de cierre hidrulico

cojinetes radiales

Casquillos y camisas de ejes

En la parte motor:

cierre mecnico

cojinetes radiales

membrana y vlvula de compensacin de compensacin

cojinete axial

medida de aislamiento del devanado

8. PARMETROS PARA EL MANTENIMIENTO BASADO EN LA


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BOMBA DE POZO PROFUNDOCONDICIN (CBM)

Como se recoge en los apartados anteriores las electrobombas sumergibles son equipos sin

mantenimiento y no es habitual intervenir en ellos hasta que se produce una avera que hace

inevitable su extraccin, siendo por tanto el mantenimiento que se realiza fundamentalmente

de tipo correctivo, ya que, como se ha comentado en el apartado anterior el mantenimiento

peridico sistemtico se limita a la sustitucin de elementos menores una vez se ha

desmontado el equipo.

A continuacin se describen una serie de parmetros a monitorizar de forma peridica que

pueden resultar adecuados para avisarnos de que un fallo est prximo a ocurrir y que facilite

la toma de decisiones, siendo un primer paso para la implantacin de un sistema de

mantenimiento basado en la condicin (CBM) y que intenta ir ms all del mantenimiento

meramente correctivo.

Con el CBM no evitaremos la reparacin ni los costes asociados a la avera, pero si podremos

adelantamos a ella reduciendo de esta forma las consecuencias y costes asociados a una

parada no programada. Adems, actuando anticipadamente, podemos determinar con mayor

precisin el origen del problema (ya que no quedar oculto por daos ms graves) y, as, sacar

conclusiones y tomar medidas para el funcionamiento futuro.

En el mantenimiento basado en condicin de maquinas rotativas est muy extendido el

anlisis de vibraciones pero, tal y como se ha expuesto y por la particular instalacin de las

bombas sumergibles no es posible aplicar esta tcnica.

Entre los parmetros recomendados para realizar este tipo de mantenimiento se encuentran:

Aislamiento del motor.

Temperatura motor.

Turbidez en el agua extrada.

Caudal extrado

Nivel dinmico.

Consumo energtico.

Consumo especifico. (Este parmetro recoge los 3 anteriores).

Otros parmetros elctricos: intensidad, potencia

Adems, como en cualquier otra mquina es importante controlar su nmero de horas de

funcionamiento y el nmero de arranques que realiza.


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BOMBA DE POZO PROFUNDO8.1 AISLAMIENTO DEL MOTOR

Debido a la particular instalacin de la electrobomba el punto de medida del aislamiento del

motor accesible son los extremos de los cables de alimentacin a la misma por lo que la

medida que se obtiene se corresponde con la medida del conjunto de los cables de

alimentacin a la electrobomba junto con el motor.

Dos posibles forma de realizar el seguimiento de este parmetro son:

Realizar peridicamente mediciones del aislamiento con un meghmetro

Instalar un equipo de medida de la intensidad de corriente de fuga en continuo para

de forma indirecta conocer el estado del aislamiento.

Siguiendo este parmetro se puede detectar de forma temprana una avera de tipo elctrico,

tanto en el motor de la electrobomba como en los cables de alimentacin.

Es posible realizar su seguimiento sin necesidad de un equipamiento especfico en el momento

de la instalacin de la electrobomba, por lo que puede aplicarse a equipo ya instalados.

8.2 TEMPERATURA MOTORPara su seguimiento es necesario instalar una sonda tipo Pt- 100 en el motor de la

electrobomba antes de su instalacin y realizar su cableado hasta la superficie unto con los

cables de potencia.

La temperatura de trabajo de un motor depende de varios factores como: la temperatura del

agua, la velocidad de sta en el exterior del motor, la velocidad de giro del motor... por lo que

no es posible definir un temperatura de alarma o de paro de la instalacin para todos los

motores de forma genrica, aunque el rango de trabajo habitual vara entre los 40C y los 60C.

Las variaciones en las temperaturas habituales de funcionamiento del motor permiten una

deteccin temprana de, entre otras, las siguientes situaciones:

Fallo mecnico en el equipo (por. ej. Cojinete axial, ...)

Cambio en las condiciones de refrigeracin del motor

Cambio en el punto de trabajo de la electrobomba

Variacin en el suministro elctrico (tensin baja,...)


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Fig. 5. Evolucin de la temperatura en el motor ante 2 paradas y 2 arrancadas en 24 h en

funcionamiento "normal''

Una de las consecuencias del aumento de temperatura en el motor suele ser que se derive el

bobinado del estator, por lo que con el seguimiento de este parmetro podemos evitar un

rebobinado del motor.

8.3 TURBIDEZ

Existen dos posibles forma de realizar el seguimiento de este parmetro en el caudal extrado:

Realizar mediciones de forma peridica

Instalar un equipo de medida en continuo.

La aparicin en una captacin de niveles elevados de turbidez que no son habituales puede ser

debida a diferentes causas. Habitualmente se produce de forma simultnea a una modificacin

de los niveles del agua, por lo que para discernir cual es el origen de la turbidez es de gran

utilidad observar los cambios producidos en los niveles estticos y/o dinmicos del pozo. Los

principales escenarios que pueden presentarse asociados a un aumento de la turbidez son:


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Subida de niveles esttico y dinmico: la turbidez, de aparicin normalmente

repentina, que presenta el pozo en este caso estar asociada a lluvias intensas en la

zona de recarga del acufero captado. El agua se encuentra turbia en el interior del

acufero, ya que influyen numerosos arrastres provocados por la escorrenta

superficial y a un lavado intenso de la zona no saturada. Este fenmeno cesa

normalmente a los pocos das de finalizar las lluvias, aunque su duracin es variable en

cada pozo.

Bajada do niveles esttico y dinmico: se trata del proceso contrario al descrito en el

punto anterior. Se produce una disminucin do las reservas por ausencia de lluvias,

aunque en este caso la aparicin de la turbidez se dara normalmente de un modo

mucho ms progresivo. La turbidez se genera porque se produce una prdida de

superficie de entrada de agua como consecuencia de la bajada de niveles que provoca

un aumento de la velocidad de entrada de agua en el pozo. Este aumento de velocidad

origina arrastres do materiales finos procedentes del acufero.

Disminucin del nivel dinmico con un nivel esttico similar: en este caso pueden

darse dos situaciones, dependiendo de si se ha provocado un aumento de caudal de

extraccin o no.

Con aumento de caudal de extraccin: en este caso, lo turbidez se generara por un

aumento de la velocidad de entrada del agua que provocara un arrastre de partculas

de un

bombas de pozo profundo

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