Bombas

Las primeras bombas de las que se tiene conocimiento, son conocidas de diversas formas, dependiendo de la manera en que se registró su descripción, como las ruedas persas, ruedas de agua o norias. Todos estos dispositivos eran ruedas bajo el agua que contenían cubetas que se llenaban con agua cuando se sumergían en una corriente y que automáticamente se vaciaban en un colector a medida que se llevaban al punto más alto de la rueda en movimiento. La existencia, en algunas partes de Oriente, de ruedas semejantes ha continuado aun dentro del siglo veinte.

La mas conocida de aquellas bombas, el tornillo de Arquímedes, aun persiste en los tiempos modernos. Todavía se manufactura para aplicaciones de baja carga, en donde el líquido se carga con basura u otros sólidos.

Sin embargo, es probablemente más interesante el hecho con todo el desarrollo tecnológico que ha ocurrido desde los tiempos antiguos, incluyendo la transformación de la potencia del agua en otra formas de energía, hasta la fisión nuclear, la bomba queda probablemente como la segunda máquina de uso más común, excedida apenas por el motor eléctrico.

Puesto que las bombas han existido por tanto tiempo y su uso está tan extendido, no es de sorprenderse que se produzcan en una infinidad de variedades de tamaños y tipos y que se apliquen también a una infinidad de servicios. Proporcionando un trabajo comprensible de algunos tipos de estas bombas.

En general actúan en dos fases:

•  Aspiración: elevando el líquido desde su nivel hasta la bomba, por

medio de la tubería de aspiración. La bomba ejerce un vacío con el fin

de que el líquido pueda subir por la tubería de aspiración impulsada por

la presión atmosférica

•  Impulsión: conducción del líquido desde la bomba hasta su destino, por

medio de la tubería de impulsión. En esta fase la bomba ejerce la

presión necesaria para que el líquido se traslade a lo largo de la tubería

características

El fluido las atraviesa de forma continua

•  Suministran caudales altos

•  Suministran presiones moderadas

•  Su rango de caudal de trabajo es amplio

•  Son de construcción sencilla, no requieren tolerancias estrictas

•  Son compactas y de poco peso

•  No tienen válvulas, no tienen movimientos alternativos

⇒ silenciosas y con pocas vibraciones

•  Son de fácil mantenimiento y de vida prolongada

•  Tiene bajos rendimientos con caudales pequeños

•  No se autoceban (no aspiran cuando tienen aire en su interior)

Características de rendimiento de la bomba

El Aumento de carga real ganado por el fluido a través de una bomba se puede determinar utilizando la siguiente ecuación:

Donde 1 y 2 son las secciones de entrada y de salida de la bomba. El aumento de carga real ganado por el fluido a través de una bomba se puede determinar mediante un arreglo experimental que se muestra en la figura "disposición experimental característica para determinar el aumento de carga ganado por un fluido que circula a través de una bomba" .

La potencia ganada por el fluido esta dada por:

y esta cantidad, expresada en términos de caballos de potencia tradicionalmente se denomina fuerza o potencia hidráulica

Además de la carga o potencia agregada al fluido, la eficiencia total esta dada por:

Donde el denominador representa la potencia total aplicada al eje de la bomba y a menudo se denomina potencia al freno. La eficiencia total de la bomba es afectada por las perdidas hidráulicas en la bomba y además por las perdidas mecánicas en los cojinetes y los sellos. También puede haber algo de perdida de potencia debido a fuga del liquido entre la superficie trasera de la placa del cubo del impulsor y la caja, o a través de otros componentes de la bomba. Las características de rendimiento para una geometría y velocidad de operación de una bomba dadas se proporcionan en forma de gráficas de carga, eficiencia y potencia al freno contra el caudal como se muestra en la gráfica "características de operación para una bomba centrifuga de tamaño dado que opera a condiciones constantes de velocidad del impulsor.".

Como se muestra en dicha gráfica la eficiencia es función del caudal y alcanza un valor máximo en un valor particular del caudal, comúnmente denominado caudal de diseño o capacidad de la bomba. Los puntos sobre las diversas curvas correspondientes a la eficiencia máxima se denotan como puntos de mejor eficiencia (PME).

Rendimiento volumétrico

El rendimiento volumétrico de la bomba es el cociente que se obtiene al dividir el caudal de liquido que comprime la bomba y el que teóricamente debería comprimir, conforme a su geometría y a sus dimensiones. Dicho en otros términos el rendimiento volumétrico expresa las fugas de liquido que hay en la bomba durante el proceso de compresión, fugas que se deben a las holguras existentes en el interior de los componentes de la bomba.

El rendimiento volumétrico es un factor de la bomba muy importante, pues a partir de él se puede analizar la capacidad de diseño y el estado de desgaste en que se encuentra una bomba, así si el rendimiento volumétrico disminuye con una alta tasa de cambio, el desgaste de sus elementos ya es demasiado.

El rendimiento volumétrico se ve afectado también por la presión del fluido hidráulico que se transporta y también por la temperatura del mismo.

Rendimiento mecánico

El rendimiento mecánico mide las perdidas de energía mecánica que se producen en la bomba, debidas al rozamiento y a la fricción de los mecanismos internos. Es esencial evitar la fricción y el rozamiento en el interior de la bomba, de tal manera que la energía que se comunica al eje de la bomba se invierta, en el mayor grado posible en aumentar la presión del liquido y no en vencer rozamientos y fricciones excesivas entre las partes mecánicas de la bomba.

En términos generales se puede afirmar que una bomba de bajo rendimiento mecánico es una bomba de desgaste acelerado, principalmente debido al rozamiento que sufre las partes en movimiento.

Rendimiento total o global

El rendimiento total o global es el producto de los rendimientos volumétrico y mecánico. Se llama total porque mide la eficiencia general de la bomba en su función de bombear liquido a presión, con el aporte mínimo de energía al eje de la bomba. Esta consideración, de aporte mínimo de energía a los mecanismos del avión, es general y muy importante en la ingeniería aeronáutica, debido a que toda la energía se obtiene de los motores.

Así

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