Introducción
Este es un modelo 3D de una Bomba Centrífuga Impulsada por Turbina.
Anotaciones del Modelo 3D
Turbina de Vapor
Las turbinas de vapor se utilizan como motores principales donde se requiere la conversión de energía térmica en movimiento rotativo mecánico. Las aplicaciones de las turbinas de vapor incluyen generadores de grandes estaciones de energía, propulsión de barcos, compresores y bombas. Este modelo 3D muestra una bomba centrífuga impulsada por una turbina de vapor.
Rotor
Los rotores consisten en una serie de palas montadas en el eje de la turbina. Como su nombre indica, el ‘rotor’, rota. El tipo de palas utilizadas depende de si la turbina es de impulso o de reacción. A pesar de que las turbinas de reacción se clasifican como ‘de reacción’, siempre hay un pequeño grado de fuerza impartida debido al impulso. Por esta razón, también se les llama palas de reacción de impulso.
Palas del Rotor
Las palas del rotor normalmente se fijan a los discos del rotor mediante el método de Árbol de Abeto (existen otros métodos, pero el de árbol de abeto es el más común). Las palas se forjan y luego se mecanizan a partir de lingotes de aceros aleados que contienen cromo, níquel y titanio. Las palas deben ser particularmente fuertes porque transmiten la energía del vapor al rotor; también deben ser capaces de resistir la fluencia debido a las altas velocidades de rotación de la turbina (alta fuerza centrífuga resultante), altas temperaturas y posibles daños por erosión del agua.
Diafragma
Los diafragmas son piezas en forma de disco unidas a las carcasas de la turbina, que sostienen las palas estacionarias entre etapas. Estos se construyen a partir de acero al carbono o, en algunos casos, hierro fundido, que se mecanizan y se sueldan en su lugar. En diseños más antiguos, los diafragmas se colocan dentro de huecos mecanizados para reducir la fuga de vapor a través de la etapa y para mantenerlos en su lugar con precisión (el movimiento permitiría el contacto de las palas con la carcasa u otras partes de la turbina).
Eje
El eje de la turbina es una pieza sólida recta instalada a lo largo del eje central de la turbina. Las palas del rotor de la turbina están unidas al rotor, y todo el conjunto gira. El peso del eje (carga radial) se soporta en ambos extremos mediante cojinetes lisos, mientras que un cojinete de empuje se utiliza para manejar cargas axiales.
Carcasa
La carcasa de la turbina alberga el eje, los cojinetes, el rotor y el diafragma. Las carcasas de turbinas de alta presión e intermedia están hechas de acero fundido con cromo y molibdeno para soportar los efectos de las altas temperaturas y presiones a las que operan. La carcasa forma un gran límite de presión alrededor de los componentes internos de una turbina. Debido a las altas presiones presentes dentro de las carcasas de las turbinas de alta y media presión, las paredes de la carcasa son considerablemente gruesas. Las carcasas de las turbinas de baja presión normalmente se construyen con acero al carbono porque es más barato que otras aleaciones adecuadas. Las carcasas se instalan en dos partes (carcasa superior e inferior); esto permite la extracción de los componentes internos de una turbina.
Entrada de Vapor de Alta Presión
El vapor de alta presión entra a través de esta conexión.
Descarga de Vapor de Alta Presión
El vapor de alta presión se descarga a través de esta conexión.
Entrada de Vapor de Presión Intermedia
El vapor de presión intermedia entra a través de esta conexión.
Descarga de Vapor de Presión Intermedia
El vapor de presión intermedia se descarga a través de esta conexión.
Bomba Centrífuga
Este modelo 3D representa una bomba centrífuga de doble succión, de una sola etapa, entre cojinetes. ‘Doble succión’ se refiere al líquido que entra por ambos lados del impulsor. ‘Una sola etapa’ se refiere al número de impulsores (un impulsor = una sola etapa, dos impulsores = dos etapas). Las bombas centrífugas se clasifican además como ‘sobre colgante’ o ‘entre cojinetes’. Una bomba sobre colgante tiene un eje de impulsor soportado por cojinetes en un solo lado. Una bomba entre cojinetes tiene un eje de impulsor soportado por cojinetes en ambos lados.
Descarga/Salida
El fluido se descarga de la bomba a través de esta conexión.
Succión/Entrada
El fluido se introduce en la bomba a través de esta conexión.
Anillo de Desgaste
Se instala un anillo de desgaste del impulsor para reducir el espacio entre la carcasa y el impulsor. Reducir el espacio reduce la cantidad de fuga desde el lado de descarga al lado de succión del impulsor; esto finalmente mejora la eficiencia de la bomba. Los anillos de desgaste pueden instalarse en el impulsor, la carcasa o ambos.
Impulsor
El fluido fluye hacia el ojo del impulsor y luego hacia afuera radialmente. A medida que el fluido se mueve hacia afuera a través de las palas del impulsor, su energía cinética se convierte en energía de presión. Hay tres tipos de impulsores centrífugos, estos son los tipos cerrados, parcialmente cerrados y abiertos; el tipo utilizado depende de qué fluido se esté bombeando. El tipo de impulsor mostrado en este modelo 3D es un impulsor de tipo cerrado (totalmente cubierto).
Carcasa de Voluta
Las carcasas de las bombas centrífugas son del tipo difusor o voluta. Las bombas de una sola etapa (un impulsor) casi siempre utilizan carcasas de voluta, mientras que las bombas multietapa (>1 impulsor) suelen utilizar carcasas de difusor. Independientemente de si se utiliza una carcasa de difusor o voluta, su propósito es convertir la energía cinética (flujo) en energía de presión (carga).
Empaque de Compresión
El empaque de compresión sella el espacio entre el eje y la carcasa. El empaque de compresión generalmente se refiere simplemente como ‘empaque’. Una alternativa al empaque de compresión es el sello mecánico.
Caja de Empaquetadura
El área donde se instalan el empaque y el anillo de linterna se conoce como la ‘caja de empaquetadura’. El empaque se ‘empaqueta’ literalmente en este espacio. En este modelo, el marcador de anotación se ha colocado sobre la caja de empaquetadura.
Anillo de Linterna
Los anillos de linterna se utilizan para distribuir líquido de enfriamiento al empaque. El líquido de enfriamiento enfría y lubrica el empaque, lo que reduce la probabilidad de que se sobrecaliente (el empaque sobrecalentado no sella correctamente). Los líquidos de enfriamiento típicos incluyen aceite, emulsiones y agua.
Cojinetes
Los cojinetes soportan las cargas axiales y radiales generadas por la bomba cuando está estacionaria y en servicio. El tipo de cojinete utilizado depende de muchos factores, incluyendo carga, dirección de carga y velocidad de rotación. Los cojinetes de bolas se consideran un cojinete adecuado para muchas aplicaciones de servicio, aunque son menos favorecidos para cargas más pesadas. Los cojinetes de bolas y los cojinetes de rodillos son tipos de cojinetes antifricción.
Entrada del Impulsor
El fluido se introduce en el impulsor a través de esta entrada.
Recursos Adicionales
https://www.fireengineering.com/leadership/steam-turbine-driven-centrifugal-pumps/#gref
https://www.rothpump.com/regenerative-turbine-pump-little-pump-big-head.html
https://www.globalspec.com/learnmore/flow_transfer_control/pumps/turbine_pumps