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TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
1 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
TÍTULO:
IMPLEMENTACION DE MANTENIMEINTO, PREDICTIVO, PREVENTIVO Y CORRECTIVO DE ACUERDO A LA METODOLOGIA RCM II EN BOMBAS
CENTRIFUGAS GRADO ALIMENTICIO.
TESIS Y EXAMEN ORAL
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
INGENIERO MECÁNICO
PRESENTA
C. ALFREDO AVENDAÑO RAMOS
MEXICO D.F. NOVIEMBRE 2009
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
2 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
3 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
DEDICATORIA
A mis padres:
Quiero dedicar esta tesis en primer lugar a mis padres por el gran apoyo que
recibí de parte de ellos en toda esta etapa de mi vida escolar y posterior a ella,
ya que siempre estuvieron preocupados y más que eso ocupados por mi
desarrollo como persona y como ciudadano inculcándome valores.
A mis hermanos y primos:
Agradecer por el apoyo que me brindaron cada uno de mis hermanos y primos
en mi etapa escolar, personal y sentimental. También agradecer a mi hermana
que EPD quien hizo posible que nuestras vidas tornará un rumbo diferente
después de su partida.
A mis tíos:
Agradecer a los tíos Hortensia y Gonzalo quienes dieron forma al molde que
mis padres desarrollaron, ya que forman parte importante de mi vida.
A mi esposa e hijos:
Que me han ayudado a desarrollarme como persona en el ámbito profesional y
un padre de familia orgulloso, mi esposa que me ha apoyado en todas y cada
una de las decisiones que he tomado, especialmente para el desarrollo de este
trabajo, ya que sin este apoyo no hubiese sido posible la realización del mismo.
A mi asesor:
Por el apoyo y paciencia para el desarrollo del presente trabajo, así como
consejos, sugerencia y comentarios para el mejor desarrollo del mismo.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
4 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
CONTENIDO
Capitulo Pág. Justificación………...........…………………………………………………… 1
Objetivo general…………………………………………………………….... 2 Objetivos específicos………………………………………………………… 2 1.- Descripción de las bombas centrífugas grado alimenticio 3
1.1 Introducción a las bombas centrifugas…………………………….….. 4 1.2 Tipos y modelos de bombas centrífugas………………………...……. 4
1.3 Aplicación y uso de cada modelo de las bombas centrífugas…….... 6 1.4 Características de las bombas…………………………………...…….. 8 2.- Ingeniería básica 9
2.1 Conceptos básicos………………………………………………………. 9 2.2 Leyes que rigen a los fluidos…………………………………………… 14
2.3 Deducción de la ecuación de la turbo maquinas…………………….. 14 2.4 Clasificación de las turbo maquinas…………………………………… 19 2.5 Bombas en serie y en paralelo…………………………………………. 27
2.6 Curvas características de la turbo maquinas…………………………. 32 2.7 Perdidas de los equipos de bombeo…………………………………... 39
2.8 Corrección por viscosidad del fluido…………………………………… 46 3.- Mantenimiento Centrado en la confiabilidad 48 3.1 Introducción al RCM II…………………………………………………… 48
3.2 Que RCM II……………………………………………………………….. 48 3.3 Mantenimiento centrado en la confiabilidad aplicado a la industria
alimenticia………………………………………………………………...
51
3.4 Tipos de Mantenimiento a bombas centrífugas………………………. 55
3.5 Planeación de mantenimiento………………………………………….. 56 3.6 Roce Metal-Metal en bombas centrifugas…………………………….. 62 4.- Desarrollo del proyecto 64
4.1 Contexto operación de la empresa…………………………………….. 64 4.2 Desarrollo del análisis…………………………………………………… 66
4.3 Información y desarrollo del análisis…………………………………… 68 4.4 Evaluación del análisis………….………………………………………. 73
4.5 Rutinas de mantenimiento generadas del análisis…………………… 76 5.- Costo beneficio de la implementación del mantenimiento
centrado en la confiabilidad 81
5.1- Ahorros después de implementar la metodología…………………… 81 Glosario…………………………………………………………………….... 83 Anexos………………………..………………………………………………. 84 Bibliografía…………………………………………………………………… 89
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
5 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
JUSTIFICACIÓN
Actualmente en la planta embotelladora se tiene el problema de poder realizar
el mantenimiento confiable a las bombas grado alimenticio ya que se tiene el
lineamiento de realizarlo bajo la norma ISO 22000 misma que hace referencia
al roce metal metal e inocuidad alimentaria. Además de asegurar la
disponibilidad requerida para el proceso de embotellado, por la cual surge la
necesidad de desarrollar el siguiente proyecto.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
6 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Objetivo general
Al término del proyecto de tesis el pasante de ingeniería mecánica, será capaz
de determinar las nuevas rutinas de mantenimiento para bombas centrifugas
grado alimenticio, empleando la metodología RCM II.
Objetivos específicos
El pasante de ingeniería mecánica será capaz de emplear la
metodología RCM II para asegurar la disponibilidad de las bombas
centrifugas grado alimenticio.
El pasante de ingeniería mecánica será capaz de definir los conceptos
básicos de mecánica de fluidos.
El pasante de ingeniera será capaz de describir el funcionamiento,
clasificación y selección de las bombas centrifugas grado alimenticio.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
7 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
1.- DESCRIPCIÓN DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS
GRADO ALIMENTICIO
LA INGENIERÍA Y LA ERA INDUSTRIAL
Los primeros ―ingenieros‖ ciertos especialistas en hidráulica y obras públicas
y naturalmente entre ellos deben de encontrarse los constructores de los
canales excavados en la Mesopotamia y el antiguo Egipto, y en la diferentes
obras públicas, tales como templos, murallas, pirámides, etc. Levantadas en la
urbes desde la más remota antigüedad.
También entre los griegos la ingeniería se ocupo especialmente de
agrimensura y construcciones de albañilería civil y militar. Se hicieron
progresos en la construcción de galerías, acueductos, puentes, etc.
Técnicamente perfectos los. Los conocimientos de mecánica eran imperfectos,
aunque los romas ya conocían y usaban cojinetes esféricos. Los griegos
combinaron mecanismos ingeniosos para abrir puertas, mover brazos de las
estatuas de los dioses, etc. En el Medievo aumentaron los conocimientos
mecánicos, especialmente aplicados a la fabricación de las armas, pero los
resultados prácticos fueron escasos, y es difícil entender porque: en primer
término estaba el secreto militar. Luego el secreto familiar, porque los secretos
técnicos eran trasmitidos de padre a hijo y permanecían sepultados en los
ambientes familiares, finalmente el enorme costo y por la escasez de
manuscritos sobre materia técnica., volvía muy lenta la difusión de los resultaos
prácticos. La primera colección de bosquejos de mecanismos que se conocen
es de un ingeniero francés en 1250 Leonardo da Vinci, mas tarde hizo estudios
notables de ingeniería, trato los problemas técnicos con la mentalidad de un
ingeniero moderno, y fue el primero que estudio y agrupo sistemáticamente los
resultados de los experimentos, en todos los campos obtuvo directamente un
conjunto orgánico de nociones. Sus investigaciones sobre dinámica de los
fluidos y de la resistencia de los materiales resultan sorprendentes para su
época.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
8 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
En el siglo XVII la técnico comenzó a separase de la ciencia pura en el
periodo siguientes casi dos siglos, se efectuaron lentos avances en el campo
de la ingeniería, hubo en cambio notabilidades en las matemáticas, en la física
y en la astronomía (Galileo, Kepler, Newton, Torricelli, etc.), pero ninguno de
ellos se dedico a estudios de ingeniería propiamente dichos.
1.1 INTRODUCCIÓN AL TRABAJO DE TESIS AL TEMA
Para que un fluido fluya de un punto a otro en un ducto cerrado o en una
tubería, es necesario contar con una fuerza impulsora. Algunas veces, esta
fuerza es la gravedad cuando hay diferencias de nivel. Por lo general, el
dispositivo mecánico como una bomba o un ventilador, suministra la energía o
la fuerza impulsora que incrementa la energía mecánica del fluido. Esta
energía se puede usarse para aumentar la velocidad, la presión o elevación del
fluido, de acuerdo a la ecuación de Bernoulli que relaciona velocidad con
presión, densidad y trabajo. En general, una bomba es una máquina o
dispositivo que se usa para mover un líquido incomprensible, por medio de la
adición de energía al mismo.
1.2 TIPOS Y MODELOS DE BOMBAS CENTRIFUGAS
Bomba es una maquina que absorbe energía mecánica y restituye al liquido
que la atraviesa energía hidráulica.
Las bombas se emplean para impulsar toda clase de líquidos (agua, aceite de
lubricación, combustibles ácidos; líquidos alimenticios; cerveza, leche, etc.;
estas últimas constituyen el grupo importante de las bombas sanitarias).
También se emplean las bombas para bombear líquidos espesos con sólidos
es suspensión, como pastas de papel, melazas, fangos, desperdicios, etc.
Las bombas se clasifican en:
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
9 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
1) Bombas Rotodinamicas. Todas y solo las bombas que son
turbomaquinas perteneces a este grupo, del cual nos ocuparemos en el
presente capitulo.
• Estas son siempre rotativas. Su funcionamiento se basa en la ecuación
de Euler; y su órgano transmisor de energía se llama rodete.
• Se llaman rotodinamicas por que su movimiento es rotativo y la dinámica
de la corriente juega un papel esencial en la transmisión de la energía.
2) Bombas de desplazamiento positivo. A este grupo pertenecen no solo
las bombas alternativas, sino las rotativas llamadas rotoestaticas porque
son rotativas pero en ella la dinámica de la corriente no juega un papel
esencial en la transmisión de la energía. Su funcionamiento se basa en
Principio de desplazamiento positivo.
MAQUINAS
DE FLUIDO
TURBO MAQUINAS
M. DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
GENERADORAS
MOTORAS
GENERADORAS
MOTORAS
M. HIDRAULICAS
M. TERMICAS
PARA LIQUIDOS: BOMAS
PARA GASES: VENTILADORES
TURBINAS HIDRAULICAS
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
10 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
1.3 APLICACIÓN Y USO DE LAS BOMBAS CENTRIFUGAS
- Según la dirección del flujo: bomba de flujo radial, de flujo y de flujo
radioaxial.
- Según la posición del eje: bombas de eje horizontal, de eje vertical y de
eje inclinado.
- Según la presión engendrada: bombas de baja presión, de media
presión y de alta presión.
- Según el numero de flujos en la bomba; de simple aspiración o de un
flujo y de doble aspiración, o de dos flujos.
- Según el numero de rodetes; de un escalonamiento o de varios
escalonamientos.
1) Bomba de carcasa seleccionada. Esta bomba está dividida por un plano
axial horizontal. Las tuberías de aspiración y descarga, así como el
conducto de conexión entre el primero y segundo escalonamiento se
encuentra en la parte inferior de la carcasa. El acceso interior de la
bomba para su inspección se consigue desmontando la mitad superior
de la carcasa, sin tocar para nada las tuberías de aspiración y descarga,
ni los manómetros, ni alterar el alineamiento de la bomba. Por esta razón
las bombas de cámara seccionada han tenido en los últimos años
mucha aceptación.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
11 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
2) Bomba monobloc. Si la anterior es muy popular por si accesibilidad, ésta
también lo es en grupos pequeños por formar un grupo compacto con un
solo apoyo para el motor eléctrico y la bomba, la cual está instalada en
voladizo.
3) Bomba de doble aspiración. Esta bomba es semiaxial o de flujo mixto y
resulta adecuada para grandes caudales, lo que se consigue gracias a la
doble aspiración sin aumentar mucho las dimensiones de la maquina.
4) Bomba axial. Suministra un caudal de unos 6.000 l/s. el rodete tiene
forma de hélice y es adecuada para grandes caudales y pequeñas
alturas de elevación.
5) Bomba horizontal de múltiples escalonamientos. Adecuada para
pequeños caudales y grandes alturas efectivas. Las bombas de
alimentación de calderas se construyen para presiones por encima de
300 bar. En este campo de aplicación las bombas rotodinamicas han
desplazado modernamente casi por completo a las bombas de embolo.
6) Bombas verticales de múltiples escalonamientos. Esta construida por la
casa Weise und Monski, Alemania, que las ofrece para caudales hasta
de 4oo m3/h y presiones superiores a los 300 bar.
7) Bombas de pozo profundo. Son análogas a las anteriores y se instalan
en el interior del pozo, y a veces sumergidas, el motor eléctrico de
accionamiento se instala fuera del pozo, pudiendo tener el eje varios
metros de longitud, con apoyos de trecho en trecho en cojinetes
intermedios.
8) Grupo moto-bomba sumergible. Gracias a los modernos progresos en la
técnica de los aislamientos se instalan totalmente sumergidos, sin el
motor eléctrico. Estas bombas permiten la extracción de agua sin la
construcción del pozo ancho convencional, pues basta una perforación
de diámetro suficiente para introducir la bomba.
9) Pequeños grupos de bombeo. Con motor de gasolina o Diesel. Estos
grupos son autónomos y, por tanto muy prácticos en granjas, etc. Son
efectivas para caudales hasta de 2.400 l/min y alturas hasta de 50 m.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
12 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
El sistema difusor de una bomba consta de tres elementos:
- Corona directriz
- Caja espiral
- Cono difusor
No siempre existen los tres elementos: solo existe la caja espiral; existe la caja
espiral y el cono difusor; en la figura, así como en las bombas de alta calidad,
existen los tres elementos.
El papel de estos tres elementos es el mismo: transformar la energía dinámica
que da al rodete en energía de presión con el mínimo posible de pérdidas. El
nombre de caja espiral se deriva de una construcción especial de la misma que
consiste en una caja formada por dos planos paralelos y cerrada por una
superficie cilíndrica cuya directriz es una espiral logarítmica. En este caso las
secciones por planos axiales serian rectángulos de área creciente como
corresponde a la difusión que se pretende.
1.4 CARACTERISTICAS DE LAS BOMBAS
Contrariamente a las bombas de desplazamiento positivo, Ej. Bomba de pistón,
el caudal Q que suministra una bomba centrífuga a velocidad constante (n =
constante) aumenta cuando disminuye la altura H de impulsión. Es decir, tiene
capacidad de autorregulación. Así mismo, del caudal dependen la potencia
absorbida P, el rendimiento η y el NPSH requerido de la bomba. El desarrollo
conjunto de estos parámetros queda representado en la curva característica de
la bomba (véase Fig. 3), el cual caracteriza el comportamiento de la bomba
centrífuga.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
13 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Salvo que se indique otra cosa, las curvas características se refieren a la
densidad ρ y viscosidad cinemática ν del agua.
Según las condiciones de servicio puede ser conveniente una curva plana o
pendiente. Con una curva característica de pendiente. Con una curva
característica pendiente y para una misma variación de la altura, el caudal
varía en menor cuantía que con una curva plana. Por consiguiente, una curva
pendiente ofrece mejores posibilidades de regulación que una curva plana.
2. INGENIERÍA BÁSICA
2.1 CONCEPTOS BÁSICOS
PRESIÓN
Es una fuerza ejercida por un fluido en la unidad de superficie de
la pared del recipiente que lo contiene o del seno mismo del
fluido. Se mide por medio de un manómetro y se expresa en
(kg/cm2, lbs. /pulg2, bar).
Los manómetros miden la presión relativa, es decir la presión
arriba de la presión atmosférica, para obtener la presión absoluta
hay que sumar a la lectura del manómetro la presión atmosférica,
en el lugar del experimento, la cual se mide con un barómetro.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
14 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
PRESIÓN ABSOLUTA
Es la presión que resulta de la adición de la presión manométrica
y la presión atmosférica.
PRESIÓN DE VACIÓ
Si la presión absoluta es menor que la atmosférica, a la lectura
manométrica, se le llama presión del vació o vació.
CAVITACIÓN—el desgaste de una superficie de metal como resultado de un
vacío parcial en el líquido—destruirá el impulsor y el armazón de una bomba.
La vaporización es un producto de la presión reducida y temperatura elevada y
es diferente a distintas elevaciones. Temperaturas más elevadas pueden
ocurrir por el movimiento de la bomba o por una temperatura ambiental más
alta, por lo que estos factores deben también considerarse al especificar una
bomba.
- Altura de colocación de una Bomba y Altura Neta Positiva de Succión
Como la cavitación es un fenómeno no deseado determinaremos el límite
crítico de la distancia de colocación de una bomba para que ocurra dicho
fenómeno.
La caída de presión del líquido desde la brida de entrada hasta la entrada de
éste al rodete sería:
Donde es la presión del líquido en la brida y en la
entrada al rodete.
Sabemos que la caída de presión del líquido desde la brida de entrada hasta la
entrada del líquido al rodete es función de
a) la caída de energía cinética desde la brida a la entrada al
rodete
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
15 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
b) de las pérdidas hidráulicas que ocurran en ese trayecto las
cuales representaremos por
c) por las pérdidas al inicio de la trayectoria en el canal de
entrada de los álabes, las cuales representaremos por
Luego
Si llamamos resulta
en esta expresión llamaremos
Ahora bien, el momento crítico ocurre cuando a la entrada del rodete se
alcanza la presión de vaporización del líquido a la temperatura que éste se
encuentre, es decir:
La presión de entrada a la brida puede obtenerse a partir de la ecuación de
Bernoulli donde:
Donde por lo que se desprecia
Para el momento crítico de iniciación de la cavitación
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
16 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Observemos que para una instalación puede ocurrir:
En este caso la bomba cavitará
La bomba operará libre de cavitación
En la práctica suele usarse otra expresión que resultan de las mismas
ecuaciones anteriores sólo que se basan en la comparación del valor del
NPSH, llamando NPSH requerido al entregado por el fabricante con la curva
característica y NPSH disponible al valor calculado de la siguiente expresión:
Si éste valor resulta menor o igual al valor del NPSH requerido, indicará que
está ocurriendo la cavitación.
Es de mencionar que en muchos casos el valor de es el valor de la presión
atmosférica siendo para este valor el caso usualmente más desfavorable.
Muy importante es llamar la atención sobre el término éste representa
la altura geodésica a la cual se coloca una bomba por encima del nivel o
superficie del líquido en un tanque (o recipiente del líquido) desde donde
succiona la bomba. Si la bomba está situada por debajo del nivel del líquido
succionado el término será negativo y la ecuación anterior resultará
es decir
CEBADO:
Una bomba centrífuga se ceba cuando los conductos de la bomba se
llenan con el líquido que se va a bombear. El líquido reemplaza al aire, gas o
vapor en los conductos. La expulsión del aire, gas o vapor puede hacerse
manualmente o automáticamente, dependiendo del tipo de equipo y controles
usados. Alguien familiarizado con las bombas de desplazamiento positivo de
los tipos reciprocantes y rotatorios, parecerá raro que una bomba centrífuga no
pueda cebarse por sí sola. Las bombas de desplazamiento positivo, bombean
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
17 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
aire como cualquier líquido y, por ello, expulsaran cualquier cantidad de aire
que haya en la línea de succión. La bomba centrífuga también puede bombear
aire, pero debido a la baja densidad del aire, la presión real desarrollada
cuando se bombea, es muy pequeña. El vacío es insuficiente para el cebado
normal. 0
Con una carga de succión positiva en la bomba, el cebado se logra
escapando el aire atrapado al exterior de la bomba por una válvula provista
para ese objeto. Si la bomba toma succión de un abastecimiento localizado
debajo de la misma, el aire de la bomba debe evacuarse, ya sea con algún
dispositivo que produzca vacío o instalando una válvula de zapata en la línea
de succión, de modo que la bomba y su tubería de succión puedan llenarse con
agua, o teniendo una cámara de cebado en la línea de succión.
CAVITACIÓN:
Cuando un líquido en movimiento roza una superficie se produce una caída de
presión local, y puede ocurrir que se alcance la presión de vaporización del
líquido, a la temperatura que se encuentra dicho líquido. En ese instante se
forman burbujas de vapor. Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor
presión e implotan. Este fenómeno recibe el nombre de cavitación.
La implosión causa ondas de presión que viajan en el líquido y las mismas
pueden disiparse en la corriente del líquido o pueden chocar con una
superficie. Si la zona donde chocan las ondas de presión es la misma, el
material tiende a debilitarse metalúrgicamente y se inicia una erosión que
además de dañar la superficie provoca que ésta se convierta en una zona de
mayor pérdida de presión y por ende de mayor foco de formación de burbujas
de vapor.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
18 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
2.2 LEYES QUE RIGEN A LOS FLUIDOS
Las leyes de afinidad expresan la relación matemática entre varias variables
complicadas en el funcionamiento de bomba. Ellos se aplican a todos los tipos
de bombas de flujo centrífugas y axiales.
Ejemplo:
Para ilustrar el empleo de estas leyes, refiérase debajo. Esto muestra el
funcionamiento de una bomba particular en 1750 revoluciones por minuto con
varios diámetros de impulsor. Estos datos de funcionamiento han sido
determinados por pruebas reales por el fabricante. Ahora asuma que usted
tiene los 13 " el impulsor de diámetro máximo, pero usted quiere a la correa la
bomba en 2000 revoluciones por minuto.
2.3 DEDUCCIÓN DE LA ECUACIÓN DE LAS TURBO MAQUINAS
LEY DE BERNOULLI
La ley de Bernoulli para calcular las necesidades hidráulicas de una instalación.
Ello permite encontrar el punto de funcionamiento de una bomba centrifuga si
conocemos el caudal al bombear o bien seleccionar una bomba mediante el
cruce de su curva característica y la curva obtenida por medio de la ecuación
de Bernoulli en función de Q y Hm.
Enunciando:
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
19 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Donde:
Presiones (normalmente las relativas) de los puntos 1 y 2 N/m2
Peso especifico del fluido a bombear N/m3
Alturas respecto la línea de referencia de los puntos 1 y 2 m
Velocidades de fluido en puntos 1 y 2 m/s
g Aceleración de gravedad m/s2
Hm Altura manométrica total m
Perdidas de carga entre los puntos 1 y 2 m
Los puntos 1 y 2 serán los puntos del fluido que estén uno en cada uno de los
dos extremos de la instalación (aspiración e impulsión) y en lugares donde sea
más fácil posible e identificar variables como la presión, la altura o la velocidad,
normalmente se escogen los niveles de los distintos depósitos (vaciado y
llenado):
Fig. 1 Caso donde tenemos todos los parámetros posibles.
Fig. 2 Cado, donde al aplicar todas las simplificaciones posibles, solo
tendremos la variable Z2 y las respectivas perdidas de carga.
Fig. 3 Caso donde tenemos solo el depósito de impulsión presurizado.
Fig. 4 Caso donde la salida del fluido en el depósito de impulsión está por
encima del nivel y por tanto se tiene en cuenta la velocidad del mismo (ejemplo:
limpieza de depósitos con duchas).
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
20 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Perdidas de carga
Las pérdidas de carga se dividen en dos clases: primarias y
secundarios . Las perdidas primarias son las perdidas de superficie y
se producen en los tramos de tubería de sección constante.
Las perdidas secundarias son las pérdidas de forma y tienen lugar en las
transiciones, obstáculos y accesorios de tubería.
Perdidas de carga
Para calcular las pérdidas de carga primaria se utiliza la ecuación de Darcy-
Weisbach:
λ
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
21 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Donde:
λ Coeficiente de razonamiento
L Longitud de tubería m
D Diámetro de tubería m
v Velocidad media del fluido m/s
g Aceleración de la gravedad m/s2
La velocidad media del fluido se calcula a partir del caudal y de la sección de la
tubería, teniendo que calcular por separado las pérdidas en la aspiración y en
la impulsión si los diámetros no coinciden:
Para tuberías de sección circular nos queda de la siguiente expresión:
Calculo del coeficiente: λ:
Para calcular el coeficiente λ hay variedad de tablas, curvas y ábacos, pero el
más utilizado es sin duda el diagrama de Moody. Dicho diagrama nos permite
encontrar λ a partir de la rugosidad relativa y del numero de Reynolds
[λ=f(k/D,Re)].
La rugosidad relativa es k/D, o sea rugosidad absoluta dividida por el diámetro
de la tubería, los dos en m/m. Es inoxidable, k tiene un valor aproximado de
0.05mm.
El número de Reynolds es un número adimensional que se calcula:
v Velocidad media del fluido m/s
D Diámetro de la tubería m
Viscosidad cinemática m2/s
Densidad kg/m3
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
22 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Viscosidad dinámica Pas
Q Caudal m3/s
Si el número de Reynolds es inferior a 2000 significara que nos encontramos
en régimen laminar. En estas condiciones λ solo dependerá de Re(λ=64/Re).
Cuando Re sea superior a 3000 nos encontraremos en régimen turbulento. En
este caso se utilizará el diagrama de Moody para encontrar λ a partir de Re y
de k/D.
Entre 2000 y 3000 esteramos en una zona critica de difícil definición de λ .
Pérdidas de carga secundaria (Hr(sec))
En el método de cálculo de las pérdidas secundarias se utiliza la misma
ecuación de Darcy-Weisbach para perdías primarias pero sustituyendo en
dicha formula la longitud de la tubería L por la suma de las longitudes
equivalentes Le de los accesorios diversos:
Le se encuentra mediante tablas o ábacos. En la página it6 hay una tabla de
longitudes equivalentes de distintos accesorios en función del diámetro interior
de la tubería.
Perdidas de carga totales (Hr)
Resumiendo, podemos calcular las pérdidas de carga totales (primarias mas
secundarias), mediante la siguiente ecuación:
Nota: las pérdidas de carga de la aspiración y de la impulsión se tendrán que
calcular normalmente por separado, ya que estos dos conductos suelen tener
diámetros nominales distintos. Las pérdidas totales de la instalación serán la
suma de las dos.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
23 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Expresión final manométrica de Bernoulli:
2.4 CLASIFICACIÓN DE LAS TURBO MAQUINAS
En las bombas centrífugas la energía se comunica al líquido por medio de
álabes en movimiento de rotación, a diferencia de las de desplazamiento
volumétrico o positivo, rotativas (de engranajes, tornillos, lóbulos, levas, etc. y
alternativas de pistón, de vapor de acción directa o mecánicas.
Las ventajas principales de las bombas centrífugas son:
Caudal constante, presión uniforme, sencillez de construcción, tamaño
reducido, bajo mantenimiento y flexibilidad de regulación.
Uno de sus pocos inconvenientes es la necesidad de cebado previo al
funcionamiento, ya que las bombas centrífugas, al contrario que las de
desplazamiento positivo, no son auto aspirantes.
Consideraremos los siguientes tipos de bombas centrífugas:
a) Radiales, axiales y diagonales.
b) De impulsor abierto, semiabierto y cerrado
c) Horizontales y verticales.
De cada uno se tratarán brevemente sus características constructivas,
exigencias a las que responden, ventajas, desventajas y aplicaciones
específicas.
BOMBAS DE IMPULSOR ABIERTO, SEMIABIERTO Y CERRADO
Teniendo en cuenta su diseño mecánico o estructural, se pueden distinguir tres
tipos de impulsores:
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
24 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
a) De álabes aislados (abiertos)
b) Con una pared o disco lateral de apoyo (semiabiertos)
c) Con ambas paredes laterales (cerrados).
d) Impulsor de flujo libre
e) Estrella Diseño autocebante de alta eficiencia
Esta clasificación es independiente de la más general, que se refiere al tipo de
diseño hidráulico, por lo que en esta nueva clasificación puede haber
impulsores centrífugos y de flujo mixto, abiertos, semiabiertos o cerrados.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
25 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Fig.- Rodete de bomba diagonal abierta y rodete de bomba cerrado tipo Francis
Los impulsores axiales, por su misma estructura, sólo pueden ser semiabiertos
o cerrados, ya que sus álabes se pueden considerar como apoyados
lateralmente en el eje de rotación, que hace las veces de cubo del impulsor,
como si fuese la pared posterior de los radiales y diagonales.
Impulsores abiertos.- En un impulsor abierto, los álabes desnudos van unidos
únicamente al eje de giro y se mueven entre dos paredes laterales fijas
pertenecientes a la carcasa de la bomba, con tolerancias laterales lo más
estrechas posibles para evitar fugas.
Esta construcción es mecánicamente débil, por el largo voladizo en que
trabajan los álabes, por lo que estos impulsores disponen siempre de una
fracción de pared posterior para dar a los álabes la rigidez necesaria, Fig. II.14.
En la práctica no se hace distinción entre impulsores abiertos y semiabiertos,
designando a ambos como abiertos, en oposición a los cerrados. Los
impulsores abiertos se utilizan en algunas bombas radiales pequeñas y para el
bombeo de líquidos abrasivos.
Fig.- Empuje axial en impulsor abierto con álabes posteriores
Impulsores semiabiertos.- Los impulsores con una sola pared lateral, que
siempre es la posterior, se emplean con cierta frecuencia, destacando las
BOMBAS DE FLUJO MIXTO Y TODAS LAS AXIALES.
Al igual que en los abiertos, su buen rendimiento está basado en una tolerancia
lateral muy estrecha, del orden de 0,3 mm, que evita fugas de la periferia al
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
26 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
centro y en los canales del impulsor entre sí. Estas fugas son tanto mayores
cuanto menos viscoso es el líquido por lo que con líquidos algo viscosos el
caudal y la altura pueden aumentar, a pesar de las mayores pérdidas por
rozamiento, lo que les hace más apropiados que los abiertos para trabajar con
líquidos a altas temperaturas.
Cuando el juego lateral se hace grande por el desgaste, hay que cambiar el
impulsor. El desgaste del impulsor es proporcional a la velocidad relativa del
líquido y no es radialmente uniforme, sino algo mayor en la periferia.
CAÍDA DE PRESIÓN
Es la diferencia de presión entre dos puntos, causada por la
resistencia a la fricción y condensación en una línea de tubería.
TEMPERATURA
La temperatura de un cuerpo, es el estado térmico considerado
con referencia a su poder de comunicar calor a otros cuerpos.
BOMBAS CENTRÍFUGAS
Una bomba es una máquina capaz de transformar energía mecánica en
hidráulica. Un tipo de bombas son las centrífugas que se caracterizan por llevar
a cabo dicha transformación de energía por medio de un elemento móvil
denominado impulsor, rodete o turbina, que gira dentro de otro elemento
estático denominado cuerpo o carcasa de la bomba. Ambos disponen de un
orificio anular para la entrada del líquido. Cuando el impulsor gira, comunica al
líquido una velocidad y una presión que se añade a la que tenía a la entrada.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
27 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
ENERGÍA POTENCIAL
La energía potencial es la energía necesaria para vencer un
cambio de altura durante el transporte de líquido. La expresión
general es:
PE = g ( Z2 – Z1 )
Donde Z2 y Z1 son las alturas indicadas en la Figura, la
aceleración de la gravedad ( g ) sirve para convertir la diferencia
de altura en unidades de energía (J/Kg). Resulta evidente si el
punto situado aguas arriba está localizado por encima del punto
de descarga, la energía potencial ayudará a la bomba,
reduciéndose la energía necesaria para el bombeo.
ENERGÍA CINÉTICA
Para modificar la velocidad de un líquido que fluye la bomba
debe incrementar su energía cinética. Este cambio puede
expresarse como:
Donde al cambio está relacionado con la diferencia entre las
velocidades del líquido en los puntos a lo largo del sistema. En la
mayoría de las ocasiones la velocidad en el punto 1 será cero y
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
28 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
las necesidades de energía serán las requeridas para alcanzar la
velocidad del líquido deseada.
ENERGÍA DE PRESIÓN
En algunos sistemas de transporte la presión puede cambiar de
una posición a otra del sistema. Tales cambios puede incluirse en
las necesidades de energía como:
Donde se introduce a la densidad del líquido para dar
consistencia a las unidades de energía (J/Kg). Obsérvese que la
densidad del líquido no depende del tipo del sistema en que se
analice.
CARGA FALTAN GRAFICOS
Es la conversión equivalente de presión (en Pa o psi) en
columnas de agua (mts) a una gravedad específica igual a 1.00.
CARGA TOTAL
La carga total de un sistema contra la cual debe operar una
bomba está compuesta de los siguientes componentes:
CARGA ESTÁTICA
Se refiere a la diferencia de elevación. Hay tres tipos de carga
estática:
CARGA ESTÁTICA TOTAL
Es la diferencia entre el nivel del líquido de descarga y el nivel del
líquido de succión.
CARGA ESTÁTICA DE SUCCIÓN
Es la diferencia entre la línea del centro de la bomba y el nivel del
líquido de succión.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
29 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
CARGA ESTÁTICA DE DESCARGA
Es la diferencia entre el nivel del líquido de descarga y la línea del
centro de la bomba.
DIFERENCIA DE PRESIONES que existen en el líquido: como la presión de
vapor.
CARGA DE FRICCIÓN
Es la carga equivalente en metro de líquido bombeado, que es necesaria para
vencer las pérdidas de fricción causadas por el flujo del líquido a través de la
tubería incluyendo todos los accesorios.
Varía con:
- La cantidad de flujo
- El tamaño, tipo y condición de la tubería y accesorios
- El carácter del líquido bombeado
PÉRDIDAS DE ENTRADA Y SALIDA: La mayor parte de veces, el líquido
bombeado viene de un tanque de alguna forma; el punto de conexión de la
tubería de succión a la pared, se llama entrada de la tubería de succión, la
pérdida por fricción en ese punto se llama ―pérdida de entrada‖. Del mismo
modo existe una ―pérdida de salida‖ en el punto salida de la tubería de
descarga.
ELEVACIÓN CORRESPONDIENTE A LA VELOCIDAD: Es la energía cinética
de un líquido en cualquier punto (kg-m /kg líquido), si un líquido se está moviendo
a cierta velocidad, la elevación correspondiente a la velocidad es equivalente a
la distancia que la masa de agua tendría que caer para adquirir esa velocidad.
CARGA TOTAL DE SUCCIÓN Y ELEVACIÓN DE SUCCIÓN: (hs) Se define
como la carga estática en la línea de succión de la bomba arriba de la línea del
centro de la bomba menos todas las pérdidas de carga por fricción para la
capacidad que se considera, más cualquier presión que exista en el
abastecimiento de la succión. La elevación de succión es la carga total de
succión negativa medida abajo de la presión atmosférica.
NPSH (CARGA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN):
Es la carga disponible, medida en la abertura de succión de la bomba. Es la
carga total de succión menos la presión de vapor del líquido.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
30 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Una bomba operando con elevación de succión manejará un acierta capacidad
máxima de agua fría sin cavitación. La NPSH o cantidad de energía disponible
en la boquilla de succión de esa bomba es la presión atmosférica menos la
suma de la elevación de succión y la presión de vapor del agua. Para manejar
esta la misma cantidad se debe disponer de la misma cantidad de energía
Existen dos tipos de NPSH:
REQUERIDA: Es una función del diseño de la bomba, representa un
margen mínimo requerido entre la carga de succión y la presión de
vapor a una capacidad determinada.
DISPONIBLE: Es una característica del sistema en el que trabaja una
bomba centrífuga, representa la diferencia entre la carga de succión
absoluta existente y la presión de vapor a la temperatura dominante.
- CARGA DE DESCARGA:
Es la altura de elevación medida en la boquilla de la descarga. Es la suma
algebraica de la descarga estática, las pérdidas por fricción a la capacidad que
se esta considerando, la pérdida de la salida en el extremo de la línea de
descarga y la carga ternita o presión.
- CARGA TOTAL:
Es la energía impartida al líquido por la bomba, es decir, la diferencia entre la
carga de descarga y la elevación de succión.
2.4.1 BOMBAS CENTRÍFUGAS
Las bombas centrífugas mueven un cierto volumen de líquido entre dos niveles;
son pues, máquinas hidráulicas que transforman un trabajo mecánico en otro
de tipo hidráulico. Los elementos constructivos de que constan son:
a) Una tubería de aspiración, que concluye prácticamente en la brida de
aspiración.
b) El impulsor o rodete, formado por una serie de álabes de diversas
formas que giran dentro de una carcasa circular. El rodete va unido
solidariamente al eje y es la parte móvil de la bomba. El líquido penetra
axialmente por la tubería de aspiración hasta el centro del rodete, que es
accionado por un motor, experimentando un cambio de dirección más o menos
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
31 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
brusco, pasando a radial, (en las centrífugas), o permaneciendo axial, (en las
axiales), adquiriendo una aceleración y absorbiendo un trabajo.
Los álabes del rodete someten a las partículas de líquido a un
movimiento de rotación muy rápido, siendo proyectadas hacia el exterior por la
fuerza centrífuga, de forma que abandonan el rodete hacia la voluta a gran
velocidad, aumentando su presión en el impulsor según la distancia al eje. La
elevación del líquido se produce por la reacción entre éste y el rodete sometido
al movimiento de rotación; en la voluta se transforma parte de la energía
dinámica adquirida en el rodete, en energía de presión, siendo lanzados los
filetes líquidos contra las paredes del cuerpo de bomba y evacuados por la
tubería de impulsión.
La carcasa, (voluta), está dispuesta en forma de caracol, de tal manera,
que la separación entre ella y el rodete es mínima en la parte superior; la
separación va aumentando hasta que las partículas líquidas se encuentran
frente a la abertura de impulsión; en algunas bombas existe, a la salida del
rodete, una directriz de álabes que guía el líquido a la salida del impulsor antes
de introducirlo en la voluta.
c) Una tubería de impulsión.- La finalidad de la voluta es la de recoger el
líquido a gran velocidad, cambiar la dirección de su movimiento y encaminarle
hacia la brida de impulsión de la bomba.
La voluta es también un transformador de energía, ya que disminuye la
velocidad (transforma parte de la energía dinámica creada en el rodete en
energía de presión), aumentando la presión del líquido a medida que el
espacio entre el rodete y la carcasa aumenta.
2.5 BOMBAS EN SERIE Y PARALELO
Funcionamiento de bombas centrífugas en paralelo
Cuando con una sola bomba no es posible lograr el caudal Q del punto de
servicio B deseado, existe la posibilidad de disponer dos o más bombas en
paralelo que alimenten a una tubería común. En tal caso, lo más conveniente
(razones económicas) suele ser instalar bombas de la misma clase y tamaño.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
32 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Consecuentemente, en tal caso (véase Fig. 8) cada bomba se dimensionará
para el mismo caudal 0,5 x Q.
En la figura se expone otra posibilidad. Dos bombas con idénticas alturas a
caudal nulo HO, pero de capacidades diferentes Ql y Qll, que trabajan en
paralelo en un determinado punto de servicio B alimentando una tubería
común. En tales condiciones, las caudales Ql y Qll, de las bombas 1 y 2
respectivamente, se suman resultando un caudal total Ql+ll correspondiente a
una misma altura manométrica de cada una de ellas.
Fig. Servicio en paralelo de dos bombas con idéntica altura a caudal HO
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
33 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
BOMBAS EN PARALELO
1. La válvula de retención se coloca en serie con la bomba en la tubería de
impulsión. Al cerrarla parcialmente se incrementan las pérdidas de carga de la
instalación y por lo tanto disminuye el caudal bombeado.
El bypass consiste en poner en paralelo con la bomba una tubería con una
válvula de regulación que conecte la aspiración con la impulsión. Cuando
abrimos la válvula del bypass, se produce recirculación desde la impulsión
hasta la aspiración, con la consecuente disminución de caudal y altura. En
general se produce una disminución del rendimiento de la bomba.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
34 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Al conectar dos bombas en serie (una detrás del otra) conseguimos sumar
las presiones de ambas. Si tenemos dos bombas iguales en serie, tendremos
el mismo caudal que con una, pero la presión será el doble.
4. Al conectar dos bombas en paralelo se suman los caudales de ambas. Si
tenemos dos bombas iguales en paralelo, tendremos la misma presión que con
una, pero el caudal será el doble.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
35 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
EJEMPLO:
Esquema instalación:
Bomba trabajando en carga
Deposito 1 abierto a presión atmosférica. Deposito 2 presurizado a 2 bares.
Velocidad de los niveles de los depósitos despreciable.
Fluido: Jarabe de azúcar
= 1.3 kg/dm3
= 152 cST, = 202 cP
T = 30°C, Tv = 0.002 kg/cm2
Instalación: Aspiración
La = 2 m
Va = 1.5 m/s
1 Entrada normal
1 Válvula de compuerta
1 curva 90° R/D – 1
Impulsión
L i = 25 m
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
36 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
V i = 2 m/s
1 Válvula de retención liviana
2 Válvulas
2 codos 90° radio largo
3 CURVAS 90° R/D – 1
1 Salida de tubería
Especificaciones: Llenar el depósito 2 de 12500 l en 30 min.
Utilizar bomba centrifuga sanitaria
2.6 CURVAS CARACTERÍSTICAS DE LAS BOMBAS:
Una curva de bombeo es la representación gráfica de una característica
específica del rendimiento de una bomba. Interpretar estas gráficas puede ser
útil, tanto para especificar las bombas para una aplicación, como para
determinar si una bomba que ya ha sido instalada está rindiendo al nivel de su
capacidad. Para las aplicaciones de bombeo de agua, las varias curvas que se
ilustran son muy similares, simplemente ofreciendo información adicional.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
37 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Para seleccionar una bomba, calcule la presión dinámica requerida y el
flujo necesario. Trace una línea desde el punto en el eje vertical Y que
muestra la presión requerida paralela al eje horizontal X; luego seleccione
el flujo necesario y trace una línea desde ese punto, paralelo al eje
vertical—es decir, el eje Y. La bomba requerida es aquella cuya línea está por
encima del punto de intersección de esas dos líneas en la gráfica.
En algunos casos, se añade más información a la gráfica. Los
fabricantes de bombas a menudo añaden una gráfica de eficiencia a la tabla,
que satisface los requisitos mínimos, se puede observar dónde queda, en
términos de eficiencia (ver Figura D). Observando las eficiencias, al igual que
los flujos de la bomba y las presiones hidrostáticas se puede maximizar el
rendimiento de bombeo. En el caso de las bombas de superficie, o bombas de
refuerzo, se añade otra línea a la gráfica. Esta línea aparece marcada en la
gráfica de la Figura C con una flecha y se conoce como el campo NPSH* o de
―presión neta positiva de succión‖.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
38 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Para que una bomba rinda adecuadamente, debe mantenerse un flujo de agua
en el ojo de la bomba. Esto se logra, ya sea sumergiendo la bomba en el agua,
o asegurándose de que el agua fluya hacia la bomba en todo momento. El flujo
de agua es causado por dos fuerzas: la presión atmosférica sobre el agua, y la
elevación del agua en sí. Si ésta alcanza un nivel mínimo, la bomba sufre por
falta de agua, y el agua que entra al ojo de la bomba se vaporiza haciendo que
la bomba Cavite.
CURVA CARACTERISTICA DE UNA BOMBA
La curva característica de una bomba centrifuga se obtiene mediante ensayos
y viene representada en función del caudal y de la altura. Estas curvas sirven
para seleccionar la bomba más adecuada a cada instalación sabiendo el
caudal y la altura manométrica requeridos.
Cuando una bomba está conectada a un sistema de tuberías entre depósitos,
está opera en un punto de funcionamientos que determinara el caudal
bombeado y la altura manométrica a que llegara.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
39 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
PARAMETROS DE SELECCIÓN
1. Caudal (Q) en m3/h.
2. Altura manométrica (Hm) en m.c.a.
3. Viscosidad cinemática () en cST o viscosidad dinámica () en cP.
4. Densidad () en kg/dm3.
5. Tensión de vapor (Tv)en N/m2
1. El caudal viene determinado por las necesidades de la instalación según el
tiempo de llenado/vaciado del depósito de aspiración o impulsión que
deseamos. También puede ser un requisito del proceso en la salida de la
impulsión.
Si por ejemplo, nosotros queremos vaciar un depósito de 1000 litros en un
minuto, el caudal deberá ser de 1000 l/min o, lo que es lo mismo, de 60m3/h.
Este caudal y la velocidad del fluido nos determinan el diámetro de tuberías. En
bombas centrifugas, la velocidad en las tuberías de aspiración debe ser de 1.5
– 2 m/s y en las de impulsión de 2 – 3 m/s.
El diámetro de tubería se calcula de la siguiente forma:
O sea que en el ejemplo anterior tendríamos:
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
40 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Como podemos comprobar, las tuberías de aspiración siempre serán de igual o
mayor tamaño que las de impulsión, y esas serán, a la vez, de igual o mayor
tamaño que los acoplamientos de la bomba.
2. La altura manométrica se calcula de la forma explicada ampliamente en las
páginas lt2 y lt3. Siempre se expresara en metros de columna de agua (m.c.a)
aunque se trate de un fluido con densidad distinta a la del agua. En este caso
se tendrá que calcular dicha altura en metros de columna de liquido y luego
convertir de m.c.l. a m.c.a. mediante la densidad del liquido).
Ejemplo:
Si calculamos que la altura manométrica necesaria es de 30m.c.liquido y
sabemos que dicho liquido tiene una densidad de 1.3 kg/dm3, la altura
manométrica a buscar en curvas será 30.1.3=39 m.c.a.
[Nota: cuando hablamos de presión en metros (m), estamos hablando de
m.c.a.]
3. La viscosidad del fluido hará variar las prestaciones hidráulicas de una
bomba, por eso se deben de aplicar los correspondientes factores de motor.
Las curvas, altura manométrica y potencia absorbida por el motor. Las curvas
características del catalogo están hechos en ensayos con agua, o sea, con un
fluido de viscosidad cinemática 1 cST o viscosidad dinámica 1cP y densidad 1
kg/dm3. La relación entre estas dos viscosidades depende de la densidad:
En la página lt6 se encuentran las graficas para el cálculo de los factores de
corrección (CH, CQ y CP).
Hay que tener en cuenta que la viscosidad varía con la temperatura y que
puede variar con la velocidad.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
41 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
4. la densidad del fluido hará que el consumo de la bomba varíe si es distinta a
la del agua (1kg/dm3). En este caso se tendrá que corregir la potencia
absorbida por el motor que encontremos en curvas por la densidad.
Pa(corregida) = Pa(en curvas) 1.1
Pa(corregida) Potencia absorbida corregida kW
Pa(en curvas) Potencia absorbida encontrada en curvas kW
Densidad kg/dm3
Con un factor de seguridad del 10%
Apunte:
En lugar de utilizar las curvas podemos encontrar la potencia absorbida por el
motor empleando la siguiente formula si sabemos los datos necesarios.
Donde:
Pa Potencia absorbida kW
V Tensión V
I Intensidad A
cosφ Factor de potencia del motor
m Rendimiento del motor
Si además calculamos la potencia hidráulica de la bomba podremos saber el
rendimiento de la bomba:
Donde:
P h Potencia hidráulica kW
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
42 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Q Caudal m3/h
Hm Altura manométrica m
Densidad kg/dm3
El rendimiento es:
5. La tensión de vapor se utiliza para calcular el NPSH disponible, que es
característico de la instalación de aspiración, y que tiene que ser siempre
inferior al NPSH requerido, que es característico de la bomba según su
funcionamiento. El vapor del NPSH nos define el nivel de energía disponible en
la aspiración y es clave para evitar el fenómeno de la cavitación. La cavitación
se da siempre en la aspiración cuando las presiones llegan a ser inferiores a la
presión de vapor del líquido, provocando la formación de vapor en el interior de
la bomba y pudiendo provocar daños en cuerpo, rodete, eje, cierre mecánico y
producto bombeado, así como disminuir drásticamente el rendimiento de la
misma.
El NPSH disponible se calcula de la siguiente forma:
Donde:
P abs(a) Presión absoluta en la aspiración N/m2
Peso especifico del fluido a bombear (=g) N/m3
H g(a) Altura geométrica de aspiración (se suma si la bomba
esta en carga y se resta si no lo está) m
H r(a) perdidas de carga totales en la aspiración m
Tv Tensión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo N/m2
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
43 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
[Nota: La presión absoluta es la presión medida respecto el vacío, y resulta de
sumar la presión atmosférica (1.013 bar) más la relativa (medida por los
manómetros): P abs =P atm + P r].
El NPSH requerido se obtiene de las curvas del fabricante.
Condición de no cavitación (los dos expresados en metros):
NPSHd NPSHr
2.7 REGULACION DE UNA BOMBA
Para regular las prestaciones hidráulicas de una bomba podemos actuar sobre
la bomba o sobre la instalación:
Sobre la bomba:
1. Velocidad de giro del motor
2. diámetro del rodete
1. La velocidad de giro del motor de la bomba dependerá del producto que
deseemos bombear ya que algunos fluidos son delicados a altas revoluciones
pudiendo producirse emulsiones o alteraciones en los mismos. Estos productos
se suelen bombear a 1500 rpm.
Podemos modificar las características hidráulicas de una bomba variando las
revolñuciones del motor mediante un variador de frecuencia o un variador
mecánico. A mayor numero de revoluciones, mayores caudales y alturas
manométricas, pero también mayor potencia absorbida, o sea consumo.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
44 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Para encontrar el nuevo punto de funcionamiento con la nueva velocidad de
giro se utilizan las leyes de semejanza:
Algunos países tienen la red eléctrica a distinta frecuencia que la española (50
Hz). En estos casos también se tendrá que calcular el punto de funcionamiento
de la bomba. La nueva velocidad de giro será:
Ejemplo:
Tenemos una bomba que en una red de 50 Hz gira a 2900 rpm y tiene las
siguientes condiciones de servicio:
Q1 = 10m3/h
H m,1 = 35m
P a,1 = 2.5 kW
Para una red de 60 Hz, la nueva velocidad de giro será:
Y por lo tanto el nuevo punto de funcionamiento será:
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
45 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
2. El caso del diámetro del rodete es análogo al de la velocidad de giro, ya que
también modifica las características hidráulicas de la bomba. A mayor diámetro
de rodete, mas altura de impulsión y mas caudal ya que habrá menor
recirculación de fluido en el interior de la bomba, pero también tendrá mayor
consumo.
El diámetro del rodete se puede escoger en función de las necesidades del
cliente.
Para recalcular el nuevo punto de funcionamiento se utilizan las leyes de
semejanza como en el caso anterior:
Ejemplo:
Tenemos una bomba que con un rodete de 170 mm que tiene las siguientes
condiciones de servicio:
Q1 = 10 m3/h
H m,1 = 35 m
P a,1= 2.5 kW
Si recortamos el rodete hasta 140 mm tendremos el siguiente punto de
funcionamiento:
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
46 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Sobre la instalación:
1. Válvula de retención
2. Bypass
3. Bombas en serie
Calculo:
1. Caudal y diámetro tuberías (Q, Da y Di)
Sabiendo el caudal y la velocidad a que tiene que ir el liquido, calculamos los
diámetros requeridos de las tuberías.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
47 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Altura manométrica (Hm)
Perdidas de carga (Hr(1-2))
Utilizaremos el segundo método, con la ley de Bernoulli.
Calculo de los coeficientes de rozamiento (λa y λi)
Primero se calcula el numero de Reynolds para saber el régimen en que nos
encontramos. Al encontrarnos en régimen laminar , λ solo dependerá de Re.
Régimen Laminar
Regimen laminar
Calculo de las longitudes de los accesorios :
L e(a) (para Da=3´´): 1 Entrada normal 1.1 m
1 Válvula de compuerta 0.5 m
1 Curva 90° R/D-1 1.3 m
Le(i) (para Di = 2.5´´): 1 Válvula de retención liviana 2.5 m
2 Válvulas de compuerta 20.4= 0.8 m
2 Codos 90° radio largo 21.3=2.6 m
3 Curvas 90° R/D – 1 31=3 m
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
48 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
1 Salida de tubería 1.9 m
Por lo tanto las pérdidas de carga de la instalación serán:
Y la altura manométrica:
Hm = 25.7+ 11.4 = 37.1 m.c.l.
Hm = 37.1 = 37.11.3 = 48.2 m.c.a.
3. Correcciones por viscosidad
Q = 25 m3/h CH = 0.87
Hm = 48.2 m.c.a. CQ = 0.88
= 152 cST CP = 0.72
Corrección de los valores Q y Hm:
Q = 25/0.88 = 28.4 m3/h
Hm = 48.2/0.87 = 55.4 m.c.a.
Grafica correcciones por viscosidad
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
49 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Selección bomba:
S-331
Motor 11 kW (15 cv) a 3000 rpm
Rodete 225 mmm
Pa = 10 kW
NPSHr = 1.8 M
Correccion de Pa:
Pa = 10/0.72 = 13.9 kW 20 cv
4. Correcciones por densidad de Pa
Pa = 13.91.31.1 = 20 kW 30 cv
5. Comprobación NPSH
OK
Bomba a seleccionar:
Pedir estos datos al fabricante
S – 331
Motor 22 kW (30 cv) a 3000 rpm
Rodete 225 m
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
50 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
2.8 CORRECCIONES PARA LÍQUIDOS VISCOSOS
Los factores de corrección de viscosidad se encuentran en función del caudal,
la altura manométrica y la viscosidad del producto en el siguiente grafico.
Los nuevos valores de altura manométrica, caudal y potencia absorbida
corregido serán:
Ejemplo:
Liquido: Jarabe
= 20° E = 152 cST
Q = 20 m3/h
Hm = 20 m
Pa = 2.5 cv = 1.84 kW
Los coeficientes de corrección son los siguientes:
CH = 0.85 CQ = 0.85 CP = 0.65
Por lo tanto las características de la bomba a seleccionar serán:
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
51 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
52 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
3.- MANTENIMIENTO CENTRADO EN LA
CONFIABILIDAD
3.1 INTRODUCCION AL RCM II
La idea general del mantenimiento ha cambiado debido a múltiples factores
como:
• Aumento de la mecanización y de la complejidad de la maquinaria
• Nuevas tecnologías
• Nuevos enfoques de la organización del mantenimiento
• Mayor exigencia en aspectos de seguridad y medio ambiente
• Identificación de la conexión entre mantenimiento y la calidad del
producto
RCM fue un trabajo que desarrolló la industria aérea norteamericana que
estaba inconforme con la validez de las prácticas de mantenimiento existentes
Por la necesidad de optimizar la confiabilidad
Se desarrolló un proceso para decidir qué trabajo de mantenimiento es
necesario para mantener una aeronave volando de manera segura y rentable
3.2 QUE RCM II
RCM es un proceso que se usa para determinar lo que debe hacerse para
asegurar que un elemento físico continúe desempeñando las funciones
deseadas en su contexto operacional actual
Bondades del proceso RCM
• Es la manera más costo - efectiva y segura para
desarrollar estrategias de mantenimiento clase mundial
• No existe otro método comparable para determinar lo que debe hacerse
a un activo para mantener su función
• Por eso RCM ha sido, y continúa siendo usado por miles de
organizaciones.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
53 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Prioridades
• Seguridad
• Mejoramiento dispositivos de seg.
• Adición de nuevos dispositivos seg.
• Evaluar consecuencias antes de falla operacional.
• Claras estrategias para modos de falla que afectan la
seguridad.
• Calidad
• Parámetros de calidad del producto
• Parámetros de funcionamiento.
• Productos dentro especificación
• Volumen
• Mayor énfasis en elementos y componentes críticos.
• Menos efectos secundarios al prevenir el modo de falla.
• Mejor diagnostico de las fallas
• Costo
• Menor mantenimiento rutinario innecesario.
• Prevención ó eliminación de fallas costosas
• Estrategias diferentes para equipos de reserva
• Mayor vida útil de los equipos.
• Auditorias
• AMEF Documento soporte refacciones almacén.
• Evaluación de costo Vs. Consecuencia.
• Programa de mantenimiento.
• Determinación del plan de mantenimiento
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
54 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Visión SAD
• Operarios Mantenentes, cumpliendo eficazmente mantenimiento.
Autónomo, apoyados por técnicos altamente especializados en equipos
de embotellado y procesos.
• Técnicos que apoyen a la operación en mantenimientos complejos y
mayores, que administren el sistema, y que formen equipos que
participen en todas las unidades operativas.
• Los trabajos de mantenimiento apoyan la seguridad y cuidan el medio
ambiente, dentro de un clima laboral de participación continua con otros
departamentos
• El gasto de mantenimiento. será de clase mundial a través de:
– Equipos, Refacciones y servicio Técnico de Calidad
– Evitar daños por mala operación o mala reparación
– Mantenimiento predictivo 70% , 20% preventivo y 10% correctivo
/programado
– Aplicar un procedimiento fluido y ordenado de ingeniería de
mantenimiento que sea capaz de incrementar los periodos entre
fallas y reduzca consistentemente los trabajos repetitivos o muy
complejos
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
55 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
3.3 MANTENIMIENTO CENTRADO EN LA CONFIABILIDAD
APLICADO A LA INDUSTRIA ALIMENTICIA.
PASOS DEL PROCESO RCM
1. Describir el contexto operacional
2. Distar las funciones del equipo en conjunto con los estándares de
funcionamiento deseado
3. Definir las fallas funcionales
4. Listar los modos de falla que razonablemente sean causantes de cada
pérdida de función
5. Describir los efectos de las fallas asociados con cada modo de falla
6. Evaluar las consecuencias de las fallas
7. Seleccionar las tareas de rutina que traten apropiadamente los modos
de falla y sus consecuencias
8. Seleccionar las frecuencias de las tareas
9. Describir las tareas adecuadamente
10. Medición de los resultados del RCM
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
56 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
FALLAS FUNCIONALES
Una falla funcional se define como la incapacidad de cualquier activo físico de
cumplir una función según un parámetro de funcionamiento aceptable para el
usuario
Extraction = 800 litros/minuto
Tanque X
Tanque Y
A
Capacidad nominal de la
Bomba A:
1000 litros/minuto
Parámetro deseado
Capacidad de diseño, nominal
o intrínseca
280 litros/minuto
FALLA FUNCIONAL• Bombea menos de 300 l/min
Falla
Parcial
300 litros/ minuto
FALLA TOTAL Vs PARCIAL
FUNCION
•Bombear no menos de 300
litro por minuto
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
57 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
FALLA FUNCIONAL• Totalmente incapaz de bombear
Falla Total
0 litros /minuto
300 litros/ minuto
FALLA TOTAL Vs PARCIAL FUNCION
•Bombear no menos de 300
litro por minuto
FALLA FUNCIONAL MODO DE FALLA
Para esta Bomba,
Qué modos podrían provocar la falla funcional
“No bombea”
1 Falla el suministro eléctrico 2 Carcasa rota 3 Falla el sello de la bomba
4 Rodamiento de motor Frenado 5 Bobinado del estator quemado
6 Eje partido 7 Cuña de transmisión Partida
8 Válvula de salida cerrada 9 Válvula de aspiración cerrada 10 Bomba apagada
11 Falla el interruptor abierto 12 Falsa señal de parada 13 Falla del cableado de potencia
….otros
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
58 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Elementos idénticos pueden tener diferentes modos de falla ….si el contexto
operacional es diferente...
B
De servicio
•Falla la energía
•Rodamientos frenados
•Impulsor roto por objeto extraño
•Tubería de aspiración bloqueada por acumulación de suciedad
•Tornillos de junta rotos por fatiga
•Falla el motor
•Otros…
C
De reserva
•Brinelling de los rodamientos
•Tubería de aspiración bloqueada por acumulación de suciedad
•Componentes claves “prestados” en emergencias
•Depósitos de grasa en los rodamientos
•Falla la energía
•Otros…
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
59 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
3.4.- TIPOS DE MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRIFUGAS
Descripción:
Este proceso cubre las diferentes necesidades de mantenimiento a través de
los siguientes tipos:
Mantenimiento De Mejora A Equipos Y Procesos. Su principal tarea es
eliminar completamente la necesidad del mantenimiento, eliminar fallas
crónicas, y corregir problemas de diseño de los equipo.
Mantenimiento Correctivo De Emergencia. Se realiza al momento de
producirse una falla en el equipo que sea potencialmente afectable para
operación del mismo, así como también la seguridad del personal y la
calidad del producto, en estos casos, se asignan todos los recursos para
solucionar las fallas.
Mantenimiento Correctivo Programado. Se realiza cuando se detectan
fallas en los equipos, afectando la seguridad del personal, calidad del
producto y vida de los equipos.
Mantenimiento Preventivo De 1er. Nivel. Está compuesto por
inspecciones en máquinas y equipos (lubricación, limpieza y ajustes
menores), se realiza una programación anual y se aplica cuando el equipo
esté en funcionamiento o parado.
Mantenimiento Preventivo De 2do. Nivel. Mantenimiento que debe ser
llevado con una cierta frecuencia, es de tipo mandatorio, y se utiliza para
prevenir fallas de operación en la cual se cambian refacciones sin importar
el estado en que se encuentren.
Mantenimiento Predictivo. Este mantenimiento se basa en inspecciones
de los equipos utilizando diferentes métodos como: análisis termográficos,
vibraciones, corrientes, etc. los cuales, evalúan diferentes parámetros que
indican la vida de los equipos, y tomar acciones correctivas en caso de
presentar fallas.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
60 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Inversiones De Mantenimiento. Es utilizada cuando el monto a liquidar
sea para un activo fijo o una inversión, y el seguimiento sea por
mantenimiento, esta actividad son manejada desde su inicio por el modulo
SAP-PS. (PS-módulo proyectos SAP).
Este proceso esta soportado en uso del módulo PM de SAP, el cual es
implantado en las diferentes entidades de las empresas de FEMSA.
3.5 PLANEACION DE MANTENIMIENTO
Administración De Mantenimiento De 1er. Nivel.
- Para dar seguimiento al mantenimiento de 1er Nivel, se utiliza la creación
de una orden de trabajo para este tipo que tiene una vigencia anual para la
notificación de tiempos durante este periodo.
Creación De Avisos
Es el medio por el cual el personal de operación, administración y/o
mantenimiento, comunica inmediatamente al área de Planeación de
mantenimiento cada vez que se identifica una falla, anormalidad o
necesidad de mantenimiento.
Toma Y Captura De Horómetros
Toma y captura de contadores.
Esta actividad nos permite establecer contadores o valores de medición,
los cuales, sirven de información para realizar el mantenimiento preventivo,
y además son utilizados para medir el incremento o decremento de
parámetros en los equipos.
Generación De La Orden De Trabajo
Análisis Y Revisión De Requerimientos.
En esta actividad se analizan los avisos generados para definir y crear la
orden de trabajo.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
61 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Revisión De La Orden De Trabajo
Una vez creada la orden de trabajo, el grupo denominado planeación de
mantenimiento es el encargado de planear la orden de mantenimiento,
efectuando la asignación de las operaciones necesarias para el correcto
funcionamiento del equipo; una vez que están completas, verifica las
operaciones a las cuales se les incorporan refacciones, los tiempos
estándar necesarios para terminar cada actividad así como el personal que
debe efectuar la actividad, de ser necesario también asigna los servicios
externos que sean necesarios para la rehabilitación del equipo, así como la
petición de la libranza (disponibilidad de equipos, personal, producción, etc.
para poder realizar un trabajo de mantenimiento) en caso de ser necesario y
finalmente confirma el registro de la orden para continuar el proceso.
Liberación De La Orden De Trabajo
El grupo de planeación de mantenimiento, una vez convencido que la orden
está completamente planeada, realiza la liberación de la orden que genera
varios procesos, el primero de ellos es que el sistema automáticamente
crea una reserva en el sistema (número específico que proporciona el
sistema) con la cual el abastecedor de materiales y refacciones realiza la
salida de los materiales del almacén, el otro es, que si se solicitó un
servicio, el sistema crea automáticamente una solicitud de pedido (número
específico que proporciona el sistema).
Impresión De Orden De Trabajo
Este punto es opcional ya que el grupo de planeación de mantenimiento
puede o no imprimir las órdenes de trabajo con el objetivo de que el técnico
tenga en papel las actividades a realizar para poner en operación normal el
equipo, y también el número de reserva para poder hacer la salida del
almacén de la refacción requerida.
Ejecución De Mantenimiento
Este punto de la ejecución es un proceso que va a ser totalmente manual y
se hace en base a las actividades que son entregadas por el grupo de
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
62 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
planeación de mantenimiento al técnico, las cuales deben ser realizadas al
pie de la letra.
Autoservicio De Refacciones
El abastecedor de materiales y refacciones en base al número de reserva
obtenido de la orden de mantenimiento efectúa la salida de refacciones y
material necesario según orden de trabajo. En el caso de mantenimiento
correctivo de emergencia, el ejecutor es responsable de tomar y registrar las
refacciones requeridas.
Notificación De Tiempos
El área mantenimiento registra los tiempos reales de cada una las actividades
que se desarrollaron, estos pueden ser de manera parcial (es decir que los
trabajos no sean terminados en su totalidad y quedan pendientes para otro
turno, por lo cual, es necesario notificarlos una vez más) o de manera total( en
donde la notificación son de manera final cuando no quede trabajo pendiente),
también las órdenes de trabajo que tengan varios avisos ligados, estos deben
ser notificados y cerrados.
Cierre De Orden De Trabajo
Realizar El Cierre Técnico De La Orden
El departamento de mantenimiento realiza el cierre técnico de la orden de
mantenimiento, este estatus es muy significativo, ya que no permite la inclusión
de más datos de mantenimiento, sin embargo es posible liquidar todos los
cargos por cada uno de los rubros establecidos.
Liquidación De La Orden De Trabajo
El grupo de planeación de mantenimiento es el encargado en conjunto con el
área administrativa de generar automáticamente la liquidación de todas las
órdenes de mantenimiento mínimo cada mes, a fin de darle seguimiento a los
costos de mantenimiento.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
63 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Cierre Comercial De La Orden De Trabajo
El grupo de planeación de mantenimiento es el encargado de realizar el cierre
comercial de todas las órdenes que son terminadas día con día para poder
medir el avance de mantenimiento.
Seguimiento A Órdenes De Trabajo
El grupo de planeación de mantenimiento es el encargado de dar
seguimiento a la operación de mantenimiento a través de la generación de
reportes e indicadores de acuerdo a sus requerimientos.
Administración De Catálogos
A través de este proceso el área de ingeniería de mantenimiento actualiza
los datos necesarios y relacionados con ubicaciones técnicas, altas de
equipos, listas de materiales, medios auxiliares de fabricación, permisos,
puntos de medida, características, clases, etc. y con ello llevar la ejecución
de todas los subprocesos mencionados en el módulo de PM en SAP.
Indicadores
Indicador: % de ETE
Descripción: Porcentaje de efectividad total del equipo
Frecuencia: Mensual
Confiabilidad: PM de R/3
Meta: Conocer la efectividad total de los equipos a nivel
Indicador: Tiempo muerto, Desempeño
Descripción:
Frecuencia: Mensual
Confiabilidad: PM de R/3
Meta: Conocer el tiempo muerto de los equipos
Comportamiento: Indicadores SIM
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
64 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Responsable Del Procedimiento
Supervisor O Facilitador De Mantenimiento / Operación o función
equivalente.
Frecuencia:
Para Mantenimiento Correctivo De Emergencia: cada vez que se
presente una falla o anormalidad que afecte la calidad del producto,
seguridad del personal, ecología y/o la producción.
Para Mantenimiento Correctivo Programado: cada vez que se
identifique una falla que no afecte inmediatamente o de forma
emergente la calidad del producto, seguridad del personal, ecología
y/o la producción pero que puede ser potencial
Para Mantenimiento Mejora A Equipos: cada vez que se identifiquen
fallas crónicas y problemas de diseño en la maquinaria y equipos.
Para Inversiones De Mantenimiento: cada vez que identifique
necesidades de mantenimiento que prolonguen la vida útil o
rendimiento del equipo.
Documentos O Herramientas Requeridas:
No aplica.
Objetivo:
Comunicar la necesidad de un tipo de mantenimiento derivado de
una identificación de falla o anormalidad de los equipos.
Alcance:
Comprende desde la identificación de una falla o anormalidad hasta
su registro.
Aplica para necesidades de los siguientes tipos de mantenimiento:
Correctivo Emergencia, Correctivo Programado, Mejora A Equipos o
Inversiones De Mantenimiento.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
65 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
Políticas y Normas De Operación:
El personal de operación, administración y/o mantenimiento, es
responsable de comunicar inmediatamente al área de mantenimiento, cada
vez que se identifique una falla, anormalidad o necesidad de
mantenimiento.
En caso de que el personal que detecte la falla o anormalidad cuente con el
nivel de competencia, es responsable de su corrección inmediata.
Para las órdenes de Mantenimiento Correctivo De Emergencia, el tiempo
máximo para la creación de la aviso una vez ejecutado el trabajo es de un
día hábil.
Los avisos que posteriormente se convierten en inversión de mantenimiento
deben ser operados en el módulo de PS.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
66 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
3.6 ROCE METAL METAL EN BOMBAS CENTRIFUGAS.
ROCE METAL-METAL-METAL
¿Para qué nos sirve?
- Nos apoya a disminuir los riesgos de contaminación en nuestros productos
(metales y/o plásticos) durante el proceso de su elaboración.
- Evalúa los riesgos en la seguridad de los alimentos dentro de la planta y
determina el grado de cumplimiento con los criterios contenidos en las Normas
¿Qué es un roce?
Cuando hay dos superficies en movimiento y una de ellas toca la otra.
Este movimiento provoca un esfuerzo llamado ―Fuerzas de Rozamiento‖
Estas Fuerzas de Rozamiento son muy bajas y no impedirán el movimiento de
las superficies.
Si se aplican fuerzas suficientemente grandes, ocasionaran una desgaste y
como consecuencia un desprendimiento de metal
Principales situaciones de desgaste
1. DESLIZAMIENTO
2. ABRASION
3. EROSION
4. RODADURA
5. CAVITACION
6. IMPACTO
7. CORROSION
¿Qué es un roce metal / metal?
Es la acción de dos metales que se desplazan el uno sobre el otro
Por el rozamiento o fricción entre ellos se desprenden partículas de metal, que
pueden tener contacto con el producto y contaminarlo
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
67 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
El impulsor de una bomba presenta un roce metal – metal
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
68 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
4.- DESARROLLO DEL PROYECTO
4.1 CONTEXTO OPERACIÓN DE LA EMPRESA
Fomento Económico Mexicano, S.A de C.V. (FEMSA), es una empresa cuya
historia tiene más de un siglo, caracterizada por su contribución al desarrollo de
la economía de nuestro país y actualmente es considerada como el grupo de
bebidas más grande de América Latina.
En FEMSA nos hemos definido como una empresa de bebidas, es por ello que
nuestros negocios clave están constituidos por las subsidiarias FEMSA
Cerveza y Coca-Cola FEMSA.
Coca-Cola FEMSA, KOF, está presente en las ciudades más importantes de
América Latina con participación del 40%, sirviendo a una población de 172
MM con un volumen total de 1,824 MM Cajas Unidad por año y una venta
global de Coca Cola, KO, del 10.5%.
12 Plantas
6 Plantas
4 Plantas
3 Plantas
1 Planta
1 Planta
1 Planta
1 Planta
1 Planta
12 Plantas
6 Plantas
4 Plantas
3 Plantas
1 Planta
1 Planta
1 Planta
1 Planta
1 Planta
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
69 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
KOF es una asociación entre Fomento Económico Mexicano S.A. (FEMSA)
quien posee el 45.7% de acciones y The Coca Cola Company, quien cuenta
con el 39.6% de ellas. El 14.7% restante se cotiza en la Bolsa de Valores de
México y de Nueva York.
Coca-Cola FEMSA es la mayor empresa del sistema Coca-Cola fuera de
Estados Unidos con operación en 9 países.
Coca-Cola FEMSA es el segundo embotellador más grande de Coca
Cola en el mundo.
Es el fabricante del 40% de Coca Cola que se consume en América
Latina.
Elabora 5 de cada 10 Coca Colas que se consumen en México.
Localización de Operaciones México
Sur
JUCHITAN
COATEPEC
CUAUTITLAN
REYES
CEDRO
IXTACOMITÁN
LEON
MORELIA
TOLUCA
CELAYA
APIZACO
Centro
SAN
CRISTOBAL
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
70 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
4.2 Desarrollo del Análisis
Para el desarrollo del análisis de la bomba centrifuga Shear Pump es necesaria
la participación de los expertos de las diferentes áreas involucradas en el
proceso.
Dentro del análisis se evaluaron las causas de falla creíblemente posibles que
hayan sucedido, que puedan suceder y/o que estén sucediendo por lo cual el
activo dejo de realizar su función.
Para el desarrollo del análisis se deben contestar las siguientes preguntas
1. ¿Cuáles son las funciones y estándares de rendimiento asociados del
activo en su actual contexto operativo?
2. ¿De qué formas no realiza sus funciones?
3. ¿Qué causa que deje de cumplir su función?
4. ¿Qué sucede cuando ocurre cada falla?
5. ¿De qué forma impacta cada falla?
6. ¿Qué puede hacerse para predecir o prevenir cada falla?
7. ¿Qué debe hacerse si una adecuada labor antes de la falla no pudo ser
hallada?
DESARROLLO:
CONTEXTO OPERACIONAL BOMBA SHEAR PUMP
El proceso de disolución se inicia cuando en el panel de control el operador
activa la secuencia de vaciado en el tanque TA-01.04 o TA-01.05, en este
momento arranca la bomba centrífuga PC-01.01 que envía agua tratada del
tanque TA-01.01, el cual tiene sensores de alto y bajo nivel . El agua se envía
con un flujo de 350 l/min., pasa por el intercambiador de placas HP-07.01
marca WUAUKESHA donde se precalienta el agua tratada y pasa
posteriormente por el intercambiador HP-01.01 marca Waukesha modelo
T20CHAL en el que sale agua a una temperatura de 80-85°C monitoreada y
controlada por medio de un termómetro de aguja y un termopar que envía la
señal a la pantalla de control, cuando alcanza un peso de 6995 Kg. en el
tanque seleccionado el cual es controlado por las celdas de carga marca
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
71 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
mettler toledo, mandan la señal sonora de inicio de vaciado de azúcar al
sistema neumático, se alinean las válvulas 102VAC11, 101VAC11, en este
momento arranca el sistema neumático accionado por el operador, al vaciarse
los primeros 100 Kg., de azúcar la celda de carga del tanque de disolución
seleccionado manda una señal para alinear válvulas BT-01.13o BT-01.14 así
como al tanque de reactivos TA-01.03B, el cual contiene carbón activado para
enviar 3.6 Kg. al tanque de disolución en este momento el operador abre la
válvula que manda la señal al sensor ZS.01.19 que pone en operación de
forma automática la bomba de diafragma PD-01.01, el operador manda un
enjuague de 20 Lts., de agua tratada activando la válvula en forma manual, una
vez terminado el enjuague al operador cierra la válvula (ZS-01.19) de forma
manual, misma que al activar el sensor manda la señal visual en la botonera
del tanque de reactivos TA.01.03C el cual contiene cal química grado
alimenticio para enviar 6.0 Kg. al tanque de disolución en este momento el
operador abre la válvula que manda la señal al sensor ZS.01.20 que pone en
operación de forma automática la bomba de diafragma PD-01.01, el operador
manda un enjuague de 20 Lts., de agua tratada activando la válvula en forma
manual, una vez terminado el enjuague al operador cierra la válvula (ZS-01.20)
de forma manual. Al completar la carga de 18750 Kg. de jarabe simple en el
tanque de disolución seleccionado TA-01.04 o TA-01.05, la celda de carga
manda la señal visual y sonora que detiene de forma automática la
alimentación de azúcar al tanque de disolución. De igual forma manda la señal
al tanque de reactivos TA-01.03D que contiene sulfato de aluminio para enviar
9.0 Kg., al tanque de disolución en este momento el operador abre la válvula
que manda la señal al sensor ZS.01.21 que pone en operación de forma
automática la bomba de diafragma PD-01.01, el operador manda un enjuague
de 20 Lts, de agua tratada activando la válvula en forma manual, una vez
terminado el enjuague al operador cierra la válvula (ZS-01.21) de forma
manual. misma que al activar el sensor manda la señal visual en la botonera
del tanque de reactivos TA.01.03E el cual contiene antiespumante para enviar
92g., al tanque de disolución en este momento el operador abre la válvula que
manda la señal al sensor ZS.01.22 que pone en operación de forma automática
la bomba de diafragma PD-01.01, el operador manda un enjuague de 20 Lts.,
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
72 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
de agua tratada activando la válvula en forma manual, una vez terminado el
enjuague al operador cierra la válvula (ZS-01.22) de forma manual. Al término
de adicionar los reactivos finales se deja homogenizar durante 5 min. El
operador toma una muestra para medir el PH, y realiza su análisis y cálculos
para determinar la cantidad de acido fosfórico que debe de preparar en el
tanque de reactivos TA-01.03A para ser agregar al tanque de disolución TA-
01.04 o TA-01.05 para ajustar el PH de 4 a 5. El proceso que se realiza es el
mismo que se emplea para la adición de reactivos.
Ya teniendo el PH ajustado se cierra la secuencia y se mantiene en agitación el
tanque de disolución durante 5 min. Posteriormente se toma la muestra para
medir el PH y Brix del jarabe simple el brix debe de ser mínimo de 60°.
Si la disolución se realiza con agua dulce se siguen los siguientes pasos:
1. Recuperar agua dulce (flotación, primera y segunda filtración,
columnas decoloradoras, y líneas de enfriamiento) al tanque de
disolución seleccionado.
2. Verificar grados brix de agua dulce en pantalla del cuarto de control.
3. Completar el bach con agua tratada
4. Empieza la secuencia para la disolución de azúcar ( ver pasos
anteriores del sistema de disolución)
Principales fallas
Fugas en sellos mecánicos
Bombas quemadas por mal suministro de energía eléctrica
Sellos dañados por falla en sistema de lubricación
Sellos desgastados por uso de agua caliente
4.3 INFORMACION Y DESARROLLO DEL ANALISIS
HOJA DE INFORMACION
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
73 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
FUNCION
FALLO FUNCIONAL
MODO DE FALLO (CAUSA DE LA FALLA)
EFECTO (CONSECUENCIA DE LA FALLA)
1 Bombear jarabe con un flujo de 300 l/min
A No bombea jarabe
1 Falta de energía Se analizara por separado en servicios auxiliares
1 A 2 Falla válvulas de asiento: SB.02.01, SB.02.02 ó SB 02.03 SF.02.04, SF.02.05 ó SF.02.06
Se analiza por separado en Válvulas neumáticas de asiento
1 A 3 Rodamientos del motor amarrados por humedad.
Al realizar limpieza exterior del tanque llegan a mojar el motor de la bomba centrífuga ocasionando que los rodamientos se dañen. El operador se percata que el motor no gira, avisa al técnico de mantto. Quien al diagnosticar encuentra los rodamientos dañados por exceso de humedad y procede a reemplazarlos. Esta actividad genero un paro de equipo de 60 min.
1 A 4 Platinos dañados de contactor de motor de bomba centrífuga por uso normal.
Al estar en operación el motor de la bomba centrífuga y oprimir repetidamente el interruptor los platinos se gastan paulatinamente, ocasionando que ya no se enclave, el motor no arranca, el operador avisa al técnico quien diagnostica y encuentra que los platinos del contactor se encuentran dañados y procede a reemplazarlos. Esta actividad genero un paro de equipo de 30 min.
1 A 5 Relevador de sobrecarga dañado
El relevador de sobrecarga se daña por uso normal, ocasionado que no proteja al motor por una alta demanda mayor de corriente. El operador da aviso al técnico de mantenimiento. Quien diagnostica y encuentra la protección térmica dañada, procede a reemplazarla ajustándola a la corriente nominal de acuerdo al dato de placa del motor. Esta actividad genero un paro de equipo de 40 min.
Bobinado de motor quemado por conexión floja en caja de conexiones
El motor se llega a quemar comúnmente por tener una conexión floja en su caja de conexión. El operador avisa a mantto de que el motor no trabaja y al realizar las mediciones en el motor determina que el motor se quemo, procediendo a
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
74 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
1
A
6
cambiar el motor, esto genera un tiempo de paro de 1 día.
1 A 7 Bobinado de motor quemado por conexión floja en contactor
El motor se llega a quemar comúnmente por tener una conexión floja contactores, que se encuentran colocados en los tableros eléctricos. El operador avisa a mantenimiento de que el motor no trabaja y al realizar las mediciones en el motor determina que el motor se encuentra quemado, por lo que procede a realizar el cambio de motor si hay en stock, en caso contrario se manda a rebobinar y el tiempo de reparación se va a 1 día.
1 A 8 Relevador de sobrecarga de motor de bomba centrifuga mal ajustado
Al encontrarse desajustada el relevador de sobrecarga del motor ocasiona que la protección no se dispare por algún problema que presentara el motor en su bobina, como consecuencia genera que el bobinado del motor se queme. El operador da aviso al técnico de mantenimiento que la bomba no trabaja quien procede a diagnosticar y encuentra el motor quemado, lo manda a rebobinar y posteriormente ajusta la protección térmica del motor. Esta actividad genero un paro de equipo de 1 días.
1 A 9 Bobinado de motor quemado por degradación de aislamiento
El aislamiento del motor de la bomba centrífuga de degrada ocasionando que el motor se queme. El operador da aviso al técnico de mantenimiento que la bomba no trabaja quien procede a diagnosticar y encuentra el motor quemado, lo manda a embobinar. Esta actividad genero un paro de equipo de 1 días.
1 A 10 Rodamientos del motor amarrados por uso continuo
Por uso continuo los rodamientos se dañan provocando que la bomba se amarre y no suministre. El operador se percata que el motor no gira, avisa al técnico de mantenimiento. Quien al diagnosticar encuentra los rodamientos dañados por desgaste normal de uso y procede a reemplazarlos. esta actividad genero un paro de equipo de 1 horas
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
75 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
1 A 11 Rodamiento de motor amarrado por falta de lubricación
La falta de lubricación provoca que la vida de los rodamientos disminuya causando que la bomba se amarre. El operador se percata que el motor no gira, avisa al técnico de mantenimiento. Quien al diagnosticar encuentra los rodamientos dañados por falta de lubricación y procede a reemplazarlos. Esta actividad genero un paro de equipo de 1.5 horas
1 A 12 Sello mecánico de la bomba dañado por uso normal
Por el uso normal el sello mecánico sufre desgaste en sus caras provocando que no se envíe jarabe, el operador avisa al técnico de mantenimiento para que realice el cambio en .5 horas
1 A 13 Rodamientos dañados por mal montaje
Debido a un mal montaje de los rodamientos, estos se montan incorrectamente ocasionando daños prematuros y amarran al motor. El técnico de mantenimiento tarda 1 horas en cambiar los rodamientos dañados
1 A 14 Válvula de lubricación del sello mecánico dañada por humedad
La válvula solenoide de paso de agua de lubricación puede sufrir daño por la humedad del ambiente, esto ocasiona que se quede sin lubricación el sello mecánico lo cual provoca el daño prematuro del mismo ocasionando fugas de jarabe y que la bomba no opere. El técnico tarda 1 horas en cambiar el sello y la válvula dañada.
1 A 15 Falta de cuña entre flecha e impulsor de bomba centrifuga
Después de la realización de un mantenimiento a la bomba o motor de la misma por descuido del técnico de mantenimiento no se coloco la cuña del impulsor por lo que no gira con la flecha del motor impidiendo bombear jarabe simple. El operador avisa al técnico de mantenimiento quien diagnostica y procede a colocar la cuña faltante y montar nuevamente el impulsor. Esta actividad genero un tiempo de paro de equipo de 90 min.
A 16 Impulsor amarrado por jarabe. Al cristalizarse el jarabe simple en la carcasa de la bomba este impide el giro de la bomba y por consiguiente se amarra, disparando la protección térmica del motor y mandando señal de falla al panel de control y el proceso se detiene. El facilitador de clarificado al observar la falla avisa al técnico de mantenimiento quien diagnostica y encuentra el impulsor de la
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
76 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
bomba PR.02.01 amarrado con jarabe mismo que procede a limpiar el impulsor. Esto genera un paro de equipo de hasta 90 min.
1 B Bombea menos de 300 l/min
1 Falla válvulas de asiento: SB.02.01, SB.02.02 ó SB 02.03
Se analiza por separado en Válvulas neumáticas de asiento
2 Contener jarabe A No contiene jarabe
1 Sello mecánico dañado Ver modo de falla 1 A 14
2 A 2 Empaques clamps de la voluta y tubería de succión y descarga de la bomba dañado por uso normal
Por uso continuó los empaques de la voluta y la tubería de la bomba se daña, ocasionando fuga de jarabe.
2 A 3 Abrazaderas clamps de voluta y tubería de succión y descarga sin apriete.
Al realizar el mantenimiento de la bomba de envío de jarabe simple, la abrazadera de la voluta no es apretada lo suficiente y por la vibración del motor de la bomba se afloja por lo cual empieza a fugar jarabe.
3 Lucir aceptable A No luce aceptable
1 Tornillería faltante en bomba centrífuga
Los tornillos faltan por mantenimientos correctivos principalmente los más pequeños son los que se pierden por lo que las tapas de los motores están mal colocados o no existen y crean mal aspecto además de que el ventilador puede causar daño físico. Esta actividad genera un tiempo de 20 min. en la colocación de tornillería faltante.
3 A 2 Bomba SHEAR PUMP sucia Por el proceso de producción están constantemente expuestos a jarabe, agua, polvo de azúcar y ocasiona que la bomba centrífuga presente suciedad. Por lo que se tiene que hacer el proceso de limpieza y se llevara un tiempo de 10 minutos.
3 3 Pintura deteriorada por uso normal
La pintura se deteriora ya que está en contacto constante con jarabe, polvo, alta temperatura, y con el paso del tiempo presentan mal aspecto, por lo que se requieren pintar, el tiempo estimado de pintura es de 180 minutos.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
77 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
4.4. EVALUACION DEL ANALISIS
HOJA DE EVALUACION
Referencia de información
Evaluación de las consecuencias
H1 S1 O1 N1
H2 S2 O2 N2
H3 S3 O3 N3
Tareas "a falta de"
clave
Tareas Propuestas (Texto largo SAP-PM)
Frecuencia inicial
A realizar por
Tiempo de ejecución
Refacciones
Descripción Clave de Modelo (SAP-PM)
F FF
FM H S E O H4
H5
S4
1 A 1 A Se analizara por separado en servicios auxiliares
1 A 2 A Se analiza por separado en Válvulas neumáticas de asiento
1 A 3 S N N S S PD
Realizar análisis de vibración al motor de la bomba de recirculación de eductor.
1200
Coordinador de mantenimiento
0.3
Motor bomba recirculacion de eductor vibraciones medir
1 A 4 S N N S S PD
Verificar el desgaste de los platinos del contactor de arranque de la bomba centrífuga
3600 PMPLI 0.5 Desgaste platino contactor verificar
1 A 5 N N N N S BF
Realice la prueba del relevador de sobrecarga del motor de la bomba centrífuga
3600 PMPLI 0.1 Relevador sobrecarga prueba realizar
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
78 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
1 A 6 S N N S S PD
Realizar toma de corriente de las fases del motor con amperímetro de gancho verificar que la diferencia entre fases no exceda de 10 %
1200 PMPLI 0.10
Medición de corriente a bomba centrifuga realizar
1 A 7 S N N S S PD
Realizar toma de corriente de las fases del motor con amperímetro de gancho verificar que la diferencia entre fases no exceda de 10 %
1200 PMPLI 0.10
Medición de corriente a bomba centrifuga realizar
1 A 8 N S PD
Realice la inspección física del rango de operación del relevador de sobrecarga del motor de la bomba centrífuga en caso de estar fuera de rango ajústela
3600 PMPLI 0.1 Relevador sobrecarga ajuste realizar
1 A 9 S N N S S PD
Meggear el motor de la bomba centrifuga PC.01.05 en caso que la rigidez dieléctrica sea menor a 5 megaohms, programe su embobinado
3600 PMPLI 0.7 Motor bomba centrifuga Meggear.
1 A 10 S N N S S PD Realizar monitoreo de vibraciones al motor bomba centrífuga.
1200 PMPRD 1 Motor bomba centrifuga vibración medir
1 A 11 S N N S N S PV Realice la lubricación de los rodamientos del motor de la bomba centrífuga
1200 PMPLI 0.3 Rodamiento motor bomba lubricar
1 A 12 S N N S S PD Verificar fugas en sello mecánico bba shear pump.
600 PMPLI 0.1 Sello mecánico fugas revisar
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
79 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
1 A 13 S N N S N N N AC
Apego a procedimiento de cambio de rodamientos a motores, verificar el uso de equipo de inducción
1 A 14 S N N S N N N S mantener una válvula solenoide de stock N° SAP 120000xxxxx
120000xxxxxx
1 A 15 S N N S N N N P Realizar procedimiento de mantenimiento a bomba shear pump.
Coordinador de SUA
1 A 16 S N N S N N N N
1 B 1 S N N S N N N A Se analiza por separado en Válvulas neumáticas de asiento
2 A 1 D Ver modo de falla 1A14
2 A 2 S N N S S PD
Revisar que no existan fugas en el empaque de la voluta de la bomba centrífuga
1200 PMPLI 0.1 Fuga voluta bomba revisar
2 A 3 S N N S N N N P Apego a procedimiento de cambio de sello de bomba de SHEAR PUMP.
3 A 1 S N N N S PD Revisar que la bomba no tenga tornillería faltante
1200 PMPLI 0.1 Tornillería bomba revisar
3 A 2 S N N N S PD
Revisar que la bomba SHEAR PUMP no se encuentre sucia, en caso contrario limpie
150 PMPOO 0.1 Limpieza bomba verificar
3 A 3 S N N N S PD
Revisar estado de la pintura de la bomba centrífuga y de ser necesario programe su pintura
3600 PMPLI 0.1 Pintura de motor bomba centrifuga realizar
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
80 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
4.5.- RUTINAS DE MANTENIMIENTO GENERADAS DEL
ANÁLISIS
Mantenimiento predictivo después de realizar el análisis RCM II
Grupo de
HR (8)
Contador No. de
Operación
(4)
No. de
SubOperación
(4)
Texto Largo
TFFAO001 1A 0010
* REALIZAR TOMA DE
CORRIENTE DE LAS FASES
DEL MOTOR DE LA BOMBA
CENTRIFUGA (PR-02.01) CON
AMPERÍMETRO DE GANCHO
VERIFICAR QUE LA
DIFERENCIA ENTRE FASES
NO EXCEDA DE 10%.
TFFAV001 30 0040
* REALIZAR MONITOREO DE
VIBRACIONES A LOS
RODAMIENTOS DEL MOTOR
DE LA BOMBA CENTRIFUGA
(PR-02.01); ESTA ACTIVIDAD
ES REALIZADA POR
PERSONAL EXTERNO.
TFFAE001 3A 0020
* REVISE EL ESTADO DE LOS
PLATINOS DEL CONTACTOR
DEL MOTOR BOMBA
CENTRIFUGA (PR-02.01) ; EN
CASO DE ENCONTRARSE
DESGASTADOS PROGRAME
SU CAMBIO.
TFFAT001 3A 0010
* REALIZAR ESTUDIO DE
TERMOGRAFÍA AL TABLERO
DE FUERZA DE BOMBA
SHEAR PUMP; ENTREGAR
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
81 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
REPORTE A FACILITADOR SI
EXISTE UNA TEMPERATURA
MUY ALTA GENERE ORDEN
DE MANTTO PARA
REPARACIÓN.
TFFAO001 6A 0030
* MEGGEAR EL MOTOR DE
LA BOMBA CENTRIFUGA (PR-
02.01) TANQUE DE
FLOTACIÓN; SI LA
RESISTENCIA DIELÉCTRICA
ES MENOR A 4 M OHMS
PROGRAME SU
EMBOBINADO SI ES MAYOR
LAVE; SEQUE Y BARNICE..
TFFAM001 6A 0040
* REVISAR QUE LA BOMBA
CENTRIFUGA (PR-02.01). NO
TENGA TORNILLERÍA
FALTANTE; DE SER
NECESARIO GENERE UNA
ORDEN DE MANTTO EN SAP
Y PROGRAME LA
COLOCACIÓN DE
TORNILLOS FALTANTES.
TFFAM001 6A 0010
REVISAR QUE LA BOMBA
CENTRIFUGA (PR-02.01). NO
SE ENCUENTRE SUCIA; EN
CASO CONTRARIO LIMPIE;
UTILIZANDO UN TRAPO
HÚMEDO.
TFFAM001 6A 0020
* REVISAR ESTADO DE LA
PINTURA DE LA BOMBA
CENTRIFUGA (PR-02.01). Y
DE SER NECESARIO
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
82 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
PROGRAME SU PINTURA
TFFAE001 6A 0020
* REALICE LA PRUEBA DEL
RELEVADOR DE
SOBRECARGA DEL MOTOR
CENTRIFUGA (PR-02.01)
TFFAE001 6A 0030
* VERIFIQUE EL
FUNCIONAMIENTO DE LA
TIERRA FÍSICA MOTOR
BOMBA CENTRIFUGA (PR-
02.01).
TFFAO001 6A 0010
* REVISAR QUE NO EXISTAN
FUGAS EN EL EMPAQUE DE
LA VOLUTA DE LA BOMBA
CENTRIFUGA (PR-02.01).
Mantenimiento preventivo después del análisis RCM II
Grupo de
HR (8)
Contador No. de
Operación
(4)
No. de
SubOperación
(4)
Texto Largo
TFFAL001 6A 0010
* REALICE LA LUBRICACIÓN
DE LOS RODAMIENTOS DEL
MOTOR DE LA BOMBA
CENTRIFUGA (PR-02.01), USE
GRASA MOLUB ALLOY 823
GRADO ALIMENTICIO (VER
CARTA DE LUBRICACION).
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
83 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
ANALISIS DE VIBRACIONES
A continuación se presenta el reporte de los equipos del área de Servicios
Bomba centrifuga encontrados con problemas que requieren atención
prioritaria.
Se efectuó el monitoreo del equipo, tomando las lecturas en la posición
horizontal, considerando los siguiente parámetros velocidad, aceleración, y
envolvente en filtro 3. La configuración de medición de vibración en velocidad
es mm/s con amplitud de cero a pico, en aceleración g’s con amplitud de cero a
pico y, para envolvente gE’s de pico a pico.
El criterio para la identificación de los puntos monitoreados es la siguiente
La letra A corresponde a la dirección axial, la H a la dirección horizontal, la V a
la dirección vertical.
El punto 1 corresponde al lado libre del motor.
El punto 2 corresponde al lado carga del motor.
El punto 3 corresponde al lado transmisión (cople o polea) de la unidad
conducida.
El punto 4 corresponde al lado opuesto al cople o polea sobre el mismo eje de
medición, de esta forma sucesivamente.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
84 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO
TERMOGRAFIAS.
Línea 7 Tablero de Alimentación
Alexus Interruptor Termo
magnético Telemecanique Bomba
SHEAR PUMP.
3005644903
Object Parameter Value
File Name TERMO-18
Emissivity 0.93
Humidity 70%
Distance 1.8
Ambient 29.2°C
MaxTemp 60.8°C
MinTemp 44.9°C
Created Date Monday, April
27, 2009
Created Time 4:46:58 PM
Remark
Object Parameter Value
D1:Fase B 57.8°C
D1:Fase C 52.0°C
D1:DeltaTemp 5.8°C
D1:Ratio 191%
Analysis & Recommended action:
Tablero de Alimentación Interruptor Termo magnético Telemecanique Bomba
SHEAR PUMP: Se detecta alta resistencia, Se recomienda retirar cables, limpiar
el cable con una lija áspera y retirar las impurezas con la aplicación de
dieléctrico, revisar el estado físico de las conexiones, reapriete nuevamente.
Aplique lo anterior a las tres fases para garantizar el mantenimiento, Tome
lecturas con un pirómetro una vez terminada la actividad en condiciones de
operación normal; Realice lo necesario para eliminar la falla de raíz.
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO 85
5.- COSTO BENEFICIO DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL MANTENIMIENTO CENTRADO EN
LA CONFIABILIDAD
5.1- AHORROS DESPUÉS DE IMPLEMENTAR LA METODOLOGÍA
Gasto Antes v/s Despues RCM
$-
$50,000.00
$100,000.00
$150,000.00
$200,000.00
$250,000.00
2007 $207,482.46 $142,953.33 $136,965.15 $57,256.36 $40,680.77 $35,677.10 $17,046.11 $10,544.10
2008 $138,846.44 $77,262.59 $90,492.44 $54,067.42 $53,484.78 $5,080.53 $3,065.35 $31,913.53
2009 $66,002.58 $52,899.06 $71,306.22 $7,097.33 $33,384.98 $7,101.82 $69.36 $198.89
FILJARABDE
F018
FILJARABDE
F019
FILJARABPA
O002
TANJASIM LO
C005
FILJARABPA
O001
LAM PULTRA
QU009
FILJARABDE
F020
TANJASIM LO
C006
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO 86
Gasto Antes v/s Despues RCM
$-
$10,000.00
$20,000.00
$30,000.00
$40,000.00
$50,000.00
$60,000.00
$70,000.00
$80,000.00
2007 $- $48,767.89 $8,199.89 $- $119.54 $- $5,899.46 $5,481.60
2008 $75,643.00 $24,766.81 $10,615.30 $8,416.81 $7,895.00 $5,376.00 $440.00 $195.83
2009 $- $3,560.00 $- $4,450.00 $30,001.00 $- $1,210.00 $3,860.00
GRUAVIAJ
HAR002
TOLVAZU
CBUH002
TOLVAZU
CBUH003
GRUAVIAJ
HAR001
TOLVAZU
CWEM001
BOMJARSI
WEM004
SOPLADO
REMM001
COLFINOS
WEM001
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO 87
GLOSARIO
ISO (International Organization for Standardization - Organización
Internacional para la Estandarización). Su nombre ISO significa
"igual" en griego. Fue fundada en el año 1946 y unifica a más de cien países.
Se encarga de crear estándares o normas internacionales.
SAP (Systeme, Anwendungen und Produkte) (Sistemas, Aplicaciones y
Productos). Compañía con sede en Walldorf (Alemania), fundada en 1972.
Compañía proveedora de aplicaciones de software empresarial como ser
mySAP Business Suite.
RCM II (Reliability Centered Maintenance) es un proceso que se usa para
determinar los requerimientos de mantenimiento de los elementos
físicos en su contexto operacional, desarrollado en la década de los 60's por la
aviación comercial norteamericana y posteriormente adaptado a la
industria en general.
PMPLI Preventivo de línea
PMPRD Predictivo
PV Preventivo
PD Predictivo
BF Búsqueda de fallas
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO 88
ANEXOS
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO 89
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO 90
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO 91
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO 92
Fuente Libro mecánica de fluidos Claudio Mataix
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO
MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO 93
BIBLIOGRAFIA
Mecánica de fluidos Claudio Mataix Edit. Alfaomega Segunda Edición
Bobinox S.A
Pump Handbook Alfa Laval
Mantenimiento Centrado En la Confiabilidad RCM II John Mubray
Maquinas Hidráulicas E. Codina Maciá
Páginas Web. Fristam Bombas Blackmer Rockwell automatization.