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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

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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

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2 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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:

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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

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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

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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

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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.

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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:

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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).

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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

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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

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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.

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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:

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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.

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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

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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.

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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

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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.

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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.

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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

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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.

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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

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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.

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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.

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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

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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.

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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‖.

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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.

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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:

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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.

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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

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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

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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.

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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:

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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:

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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.

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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

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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

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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

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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:

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51 MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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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…

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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.

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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.

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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

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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.

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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

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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.

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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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.,

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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

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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

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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

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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

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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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).

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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.

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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.

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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

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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

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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

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MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO 88

ANEXOS

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MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO 89

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MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO 91

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MANTENIMIENTO A BOMBAS CENTRÍFUGAS GRADO ALIMENTICIO 92

Fuente Libro mecánica de fluidos Claudio Mataix

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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.