COMPRESORES Y BOMBAS

BOMBAS Y COMPRESORES

1. BOMBAS:

Concepto:

Los fluidos, para ser transportados de un lugar a otro del proceso, necesitan dispo¬ner de una cantidad de energía para vencer la diferencia de presión, altura o velocidad entre origen y destino. Cuando se trata de líquidos que no disponen de esta energía, es necesario comunicársela por medio de elementos mecánicos externos denominados bombas.

Bomba es una máquina que absorbe energía dinámica y restituye al líquido que la atraviesa, energía hidráulica.

Las bombas se emplean para impulsar toda clase de líquidos (agua, aceite, combustibles leche, etc.).También se emplean las bombas para bombear líquidos espesos con sólidos en suspensión, como pastas de papel, melazas, fangos, desperdicios, etc.

Atendiendo a su principio de funcionamiento, las bombas pueden ser clasificadas en dos grandes grupos, en los que a su vez existen diferentes tipos, tal como se muestra a continuación:

1) Bombas de desplazamiento positivo: A este grupo pertenecen no solo las bombas alternativas sino las rotativas llamadas rotoestáticas porque son rotativas, pero en ellas la dinámica de la corriente no juega un papel esencial en la transmisión de la energía. Su funcionamiento se basa en el principio de desplazamiento positivo.

2) Bombas rotodinámicas: Todas y solo las bombas que son turbo máquinas pertenecen a este grupo.

- Estas son siempre rotativas y su órgano transmisor se llama rodete.

- Se llaman rotodinámicas porque su movimiento es rotativo y la dinámica de la corriente juega un papel esencial en la transmisión de la energía.

En las bombas dinámicas se añade energía de forma continua para aumentar la velocidad del fluido en el interior de la bomba. La velocidad del fluido disminuye al alcanzar la línea de descarga y, como consecuencia, aumenta su presión.

En las de desplazamiento positivo, en cada rotación de la bomba se añade energía a un determinado volumen de fluido, aplicándose por tanto de forma discontinua. La presión aumenta hasta vencer la existente en la línea de descarga.

1. BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO

1.1. BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Y NO POSITIVO:

1.1.1. Bombas de desplazamiento no positivo (hidrodinámicas)

En estas bombas, generalmente empleadas para traslado de fluidos, la energía cedida al fluido es cinética, y funciona generalmente mediante una fuerza de rotación, por la cual el fluido entra en la bomba por el eje de la misma y es expulsado hacia el exterior por medio de un elemento (paletas, lóbulos, turbina) que gira a gran velocidad como se muestra en la figura.

Una bomba hidrodinámica no dispone de sistemas de estanqueidad entre los orificios de entrada y salida; por ello produce un caudal que variará en función de la contrapresión que encuentre el fluido a su salida. Si se bloquea totalmente el orificio de salida de una bomba de desplazamiento no positivo aumentará la presión y disminuirá el caudal hasta cero, a pesar de que el elemento impulsor siga moviéndose; esto se debe a que el rotor y la carcasa de la bomba generan una conexión entre la cámara de succión y descarga de la bomba, como se muestra en la figura.

El caudal suministrado por la bomba no tiene suficiente fuerza para vencer la presión que encuentra en la salida, y al no existir estanqueidad entre ésta y la entrada, el fluido fuga interiormente de un orificio a otro y disminuye el caudal a medida que aumenta la presión, según la gráfica de la figura.

En este tipo de bombas la presión máxima alcanzable variará en función de la velocidad de rotación del elemento impulsor; a pesar de ello se pueden conseguir presiones medias con bombas múltiples o de etapas, donde la salida de una es la aspiración de la siguiente, sumándose así las presiones. Debido a esta peculiaridad, las bombas hidrodinámicas sólo se emplean para mover fluidos en aplicaciones donde la resistencia a vencer sea pequeña.

1.1.2. Bombas de desplazamiento positivo (hidrostáticas)

• Las bombas hidrostáticas o de desplazamiento positivo son elementos destinados a transformar la energía mecánica en hidráulica. Cuando una bomba hidráulica trabaja, realiza dos funciones: primero su acción mecánica crea un vacío en la línea de aspiración que permite a la presión atmosférica forzar al líquido del depósito hacia el interior de la bomba; en segundo lugar su acción mecánica hace que este líquido vaya hacia el orificio de salida, forzándolo a introducirse en el sistema oleo hidráulico.

• Una bomba produce movimiento de líquido o caudal pero no genera la presión, que está en función de la resistencia al paso del fluido que se genera en el circuito. Así, por ejemplo, la presión a la salida de una bomba es cero cuando no está conectada al sistema (no está en carga), pero si la misma bomba se conecta a un circuito (carga), o simplemente se le tapona el orificio de salida, la presión aumentará hasta vencer la resistencia de la carga.

• Una bomba hidrostática o de desplazamiento positivo es aquella que suministra la misma cantidad de líquido en cada ciclo o revolución del elemento de bombeo, independientemente de la presión que encuentre el líquido a su salida.

La homogeneidad de caudal en cada ciclo se consigue gracias a tolerancias muy ajustadas entre el elemento de bombeo y la carcasa de la bomba. Así, la cantidad de líquido que fuga interiormente en la bomba de desplazamiento positivo es mínima, y despreciable comparada con el máximo caudal de la misma. El volumen desplazado por ciclo o revolución permanece casi constante a pesar de las variaciones de presión contra las que trabaja la bomba. Cuando estas bombas presenten fugas internas considerables deben ser reparadas o substituidas ya que no trabajan correctamente. El rendimiento volumétrico de las bombas de desplazamiento positivo, aunque varía de un tipo a otro, no debe ser inferior al 85%.

La figura representa la gráfica presión/caudal típica de una bomba de desplazamiento positivo, y se puede observar que el caudal se mantiene casi constante a pesar del incremento de la presión. Esto se debe a las reducidas fugas internas entre el elemento de bombeo y la carcasa.

La comparación entre las gráficas presión/caudal de las bombas hidrodinámicas y las hidrostáticas (figuras 1.2 y 1.3 respectivamente) hace comprender por quétodas las bombas de los sistemas oleo hidráulicos son de desplazamiento positivo. Las tres razones más importantes son:

a) En la bomba de desplazamiento positivo, cuando el esfuerzo a vencer por el sistema alcance un valor determinado (orientativa mente entre 5 y 20 kg/cm2, según el tipo de bomba), la bomba dejará de dar caudal, y el equipo se parará.

b) En el caso anterior, y aún antes de alcanzar este valor concreto de presión, el caudal va disminuyendo notablemente, por lo que no se dispone de un control preciso de la velocidad de movimiento del sistema.

c) Las fugas internas en este tipo de bombas implican un elevado consumo de energía mecánica que se desaprovecha al no convertirse en energía hidráulica. Como ya se adelantaba en el capítulo primero, las bombas de desplazamiento no positivo se utilizan, casi exclusivamente, para el traslado de agua u otros líquidos, pero no para aplicaciones oleo hidráulicas.

1.2. Bombas hidrodinámicas

Las bombas hidrodinámicas o de desplazamiento no positivo tal como los tipos centrífugos o de turbina, se usan principalmente para transferir fluidos donde la única resistencia que se encuentra es la creada por el peso del mismo fluido y el rozamiento. Aunque estas bombas suministran un caudal uniforme y continuo, su desplazamiento disminuye cuando aumenta la resistencia.

1.2.1. Bombas centrifugas

Una bomba centrifuga es un dispositivo constituido por un conjunto de paletas rotatorias perfectamente encajadas dentro de una cubierta metálica (voluta), de manera que son capaces de impulsar al líquido que esté contenido dentro de la cubierta, gracias a la fuerza centrifuga que se genera cuando giran las paletas del rodete.

1.2.1.1. Clasificación de bombas centrifugas

a) Centrifugas o radiales: son las más conocidas y a veces las únicas existentes en el mercado. Se caracterizan por hacer uso de la fuerza centrífuga para impulsar el agua, razón por la cual ésta sale de la bomba en forma perpendicular al eje del rodete. En este tipo de bombas proporciona un flujo de agua uniforme y son apropiadas para elevar caudales pequeños a grandes alturas.

b) Bombas axiales o helicoidales: no hacen uso de la fuerza centrífuga sino que mueven el agua en forma similar como lo hace un ventilador para mover el aire, el agua sale en forma paralela al eje de rotación del impulsor. Son especialmente indicadas para elevar grandes caudales (11 m3/seg.) a baja altura hasta 6 mea.

c) Bombas de flujo mixto: aprovechan las ventajas de las bombas helicoidales (sencillez y poco peso) y se modifica la forma de los alabes dándole una forma tal que le imparten al agua una cierta fuerza centrífuga. Alcanzan su mejor rendimiento con caudales entre 30 y 3000 It/seg. y alturas de 3 a 18 mea.

Considerando que en los equipos de riego localizado, generalmente, se usan las bombas de tipo centrífugas, en este capítulo, el análisis se centrará en estas

En una bomba centrífuga el motor hace girar un eje en el cual va montado el impulsor que está encerrado en la carcasa.

El agua ingresa a la bomba por el centro de la misma y al girar el rotor le imprime velocidad que al salir de la bomba se transforma en presión.

1.2.2. Formas de conexión de las

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