Bombas De Aspiración

TEMA 12

HIDRÁULICA. BOMBAS DE ASPIRACIÓN-IMPULSIÓN. TÉCNICAS DE

EXTINCIÓN CON AGUA. SISTEMA DE ACHIQUE Y EXTRACCIÓN.

1. HIDRÁULICA. CONCEPTOS BÁSICOS

Los líquidos y los gases reciben la denominación común de fluidos, debido a que sus

moléculas se mueven fácilmente unas con respecto a otras, cambiando de forma bajo la

acción de pequeñas fuerzas.

Se llama líquido a todo fluido cuyo volumen adopta la forma del recipiente que lo

contiene (es decir, volumen constante - forma variable). Como características esenciales de

los líquidos se puede citar que, cuando un líquido ocupa un gran recipiente, su superficie libre

aparece plana y horizontal. Igualmente si un líquido ocupa varios recipientes comunicados

entre sí, en todos esos recipientes el líquido alcanzará la misma altura o nivel,

independientemente de que estos tengan formas diferentes (teoría de los vasos comunicantes).

PRESIÓN

Presión es la fuerza normal ejercida por un peso sobre una superficie determinada:

Peso en kilogramos

Presión = —————————————————

Superficie en cm cuadrados

La presión es mayor al disminuir la superficie de apoyo.

El aire es el gas más conocido. No es un compuesto químico, sino una mezcla de gases

diferentes, principalmente nitrógeno (un 78 % aproximadamente) y oxígeno (alrededor del 21

%).

La atmósfera es la masa de aire que rodea la Tierra y determina, a causa de su peso,

una presión sobre los cuerpos situados en la superficie terrestre. Nosotros mismos estamos

constantemente bajo el efecto de la presión debida al peso de la columna de aire que tenemos

sobre nosotros y que alcanza hasta el límite superior de la atmósfera. Soportamos ese peso sin

trastornos gracias a que nuestro organismo está adaptado para ello.

Así, se llama presión atmosférica a la fuerza por unidad de superficie ejercida por la

atmósfera sobre los cuerpos situados en la superficie de la Tierra. El valor de la presión

atmosférica, medido al nivel del mar, es equivalente a la presión que hace una columna de

mercurio de 760 mm, o bien una columna de agua de 10 metros.

Para medir la presión se utilizan manómetros que miden según las siguientes

unidades:

- Atmósfera Técnica: 1 Kilo por centímetro cuadrado.

- Atmósfera Física: 1,033 Kilos por centímetro cuadrado.

- Bar: 1,02 Kilos por centímetro cuadrado.

Llamamos presión hidrostática a la presión que se ejerce en un punto cualquiera de

un líquido debido al propio peso de este.

Los sistemas hidráulicos aplican un principio según el cual, la presión aplicada a un

líquido contenido en un recipiente, se transmite con la misma intensidad a cualquier otro

punto del líquido (Principio de Pascal).

La cavitación es un fenómeno que se produce en un conducto por el que circula un

fluido, generalmente agua, donde se forman espacios vacíos, normalmente en lugares donde

la velocidad es elevada y la presión está por debajo de unos valores determinados. Estos

espacios vacíos provocan la formación de burbujas de vapor que modifican la corriente del

fluido, volviendo a subir la presión. Entonces estas burbujas desaparecen y se producen unas

sobrepresiones puntuales.

CAUDAL

Caudal es el producto de la sección del tubo de corriente por la velocidad del fluido en

la misma (Q = S x V). Se mide en metros cúbicos por minutos u horas o en litros por segundo,

minuto u hora.

Una propiedad a la que veremos múltiples aplicaciones prácticas es aquella por la que

se establece que un fluido incomprensible que pasa por un tubo de corriente a una velocidad

determinada, aumenta esa velocidad cuando disminuye la sección del tubo. (Ecuación de

continuidad: S1 x V1 = S2 x V2, Teorema de Bernoulli, Efecto Venturi).

ð TEOREMA DE BERNOULLI.- Este principio nos dice que la suma de energías (debida a la

presión o energía del flujo, velocidad y altura de un líquido) en dos puntos cualesquiera de

una canalización permanece constante.

Si en una instalación tenemos diversos elementos, La Ecuación Total de Bernoulli,

vendrá dada por la suma de todas las energías suministradas y consumidas en dicha

instalación:

ECUACIÓN TOTAL BERNOULLI: Σ E1 + Hb = Σ E2 + Ht + Σ Pc =

Cte.

Σ E1... Energía debida a la velocidad, presión y elevación del liquido en el punto 1.

Hb.. ... Energía que suministra la/s bomba/s existentes en la instalación.

Σ E2 ... Energía debida a la velocidad, presión y elevación del liquido en el punto 2.

Hb..... Energía que consume la/s turbina/s existentes en la instalación.

Σ Pc... Perdidas de carga, dichas perdidas de presión son debidas a que el liquido y la

instalación no son ideales.

Efecto Venturi.- Este fenómeno se basa en el principio de Bernoulli, de forma que, si

se disminuye la sección en una canalización aumentara la velocidad del líquido para cumplir

el principio de conservación de la masa (ecuación de continuidad) y por tanto según Bernoulli

aumenta la presión dinámica y disminuye la presión estática.

Esta disminución de la presión es un estrechamiento denominado efecto Venturi. Este

efecto se utiliza en las alas de los aviones, en los pulverizadores, en los carburadores de

automóvil, en los premezcladores de espuma, en las bombas para hacer el cebado en los

hidroyectores, etc.

EFECTOS EN MANGUERAS Y LANZAS

En su recorrido por una conducción, los líquidos están sometidos a resistencias o

rozamientos en la pared y a unas pérdidas de energía en los codos, válvulas, llaves de paso y

cambios de sección. Los rozamientos y pérdida de energía del líquido en su circulación se

manifiestan en unas pérdidas de presión. Estas pérdidas, que varían en el mismo sentido que

el caudal, se llaman “pérdidas de carga” y aumentan con:

- La rugosidad de las paredes de la conducción.

- La viscosidad del líquido (lo contrario de fluidez).

- Los estrechamientos, codos,... de la tubería.

- La cantidad y tipo de racores, válvulas,...

- El diámetro de la tubería (a más diámetro, menos pérdidas).

- La longitud de la tubería (a más longitud, más pérdidas).

El fenómeno llamado golpe de ariete se produce debido a la sobrepresión que aparece

en una tubería o manguera, por la variación brusca del caudal, al cerrar una llave de paso o

lanza, pudiendo llegar a romper la conducción o bien soltar las bridas de un racor. La fuerza

del “golpe de ariete” aumenta con la velocidad a la que se efectúa el cerrado.

El alcance de las lanzas, es decir la distancia y altura del chorro que proyectan,

depende de a la velocidad que tiene el agua al salir de la lanza y de diámetro del orificio de la

boquilla. El alcance máximo horizontal está definido por las leyes del trazado parabólico,

pero debido a la resistencia del aire se modifican un poco los datos teóricos. Para un tipo

determinado de lanza, el máximo alcance se logrará teóricamente con un ángulo de 45º, pero

en la práctica se consigue elevando la lanza en un ángulo de 30º (el que se forma en el pico

más agudo de un cartabón de dibujo).

Debido a la velocidad de salida del agua por la boquilla, se produce una reacción de

la lanza, o fuerza de retroceso, cuyo valor depende de la sección del orificio de la boquilla.

Los valores aproximados de esta reacción se pueden calcular como R = 2 x S x P Siendo R

la fuerza de la reacción expresada en Kg, S la sección del orificio de la lanza en cm2, y P la

presión de la lanza en Kg/cm2.

2. BOMBAS

Son aparatos o sistemas mecánicos que sirven para añadir o extraer energía de un

fluido (líquidos o gases). Se utiliza el termino bomba para la máquina que añade energía al

fluido y más concretamente para el bombeo o impulsión de los fluidos a través de

conducciones con una cierta presión

Podemos clasificar las bombas en dos tipos, según su principio de funcionamiento:

TIPOS DE BOMBAS

1 POR SU UTILIZACIÓN:

ASPIRANTES, IMPELENTES Y PSEUDOMIXTAS: Constan principalmente de

un cilindro, un pistón y algunas válvulas. Al subir el émbolo dentro del cilindro, produce un

vacío y la presión atmosférica empuja el agua hacía dentro del cilindro a través de las válvulas

(V'). (ver figura).

Al bajar el émbolo, el agua comprimida por éste cierra las válvulas (V') y abre las

válvulas (V) saliendo el agua al exterior por los tubos (L) en los tipos de bombas (B) y (C),

mientras que en los tipos (A), pasa por la cámara superior y al volver a subir el émbolo, el

agua cierra la válvula (V) saliendo al exterior por el tubo (L).

2. POR SU SISTEMA OPERATIVO:

A) Desplazamiento positivo

a) Alternativas.

La bomba de émbolo. Consta de un cilindro con un émbolo alternativo conectado a

una varilla que pasa a través de un casquillo de prensaestopas al final del cilindro. Para evitar

fugas a través del casquillo y del émbolo se utiliza material de empaquetadura tal

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