INSTITUTO PROFESIONAL LA ARAUCANA

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INTRODUCCION.

La primera vez que escuche la palabra ¨bombas¨ lo primero que se me vino a la mente fue nuclear, de racimo, o cualquier tipo de bomba de destrucción pero jamás se me ocurrió pensar que esta palabra también podía estar asociada a productos que son realmente útiles para la vida diaria de cada persona.

En el siguiente informe podrás encontrar una gran información detallada para ayudarte a entender y conocer la gran variedad de bombas y que esta palabra incluye una variedad muchísimo más amplia que solo elementos creados para la destrucción y veras que estos artículos están más cerca tuyo de lo que te lo imaginas.

Podrás descubrir cuáles son las formas en las cuales se pueden clasificar como por ejemplo su estructura y generalidades, su uso o funcionamiento etc.

De este trabajo también podrás aprender que tipo de bombas es más adecuada para cada tipo de trabajo en qué consiste cada una, cuáles son sus cualidades, ventajas y diseños y también encontraras información de las curvas características de las bombas.

Ahora no me queda más que invitarte a leer, entretenerte y aprender de este gran tema planteado en este material q ahora tienes en tus manos

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INDICE.

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Índice 02-03Bombas (tipos de bombas) 04-05Bombas de desplazamiento positivo: (Bombas rotatorias, 06Bombas de leva y pistón, Bombas de engranajes externos, Bombas de engranajes internos, Bombas lobulares.Bombas de tornillos.Bombas de aspas, Bombas alternativas, 07-08Bombas de acción directa, Bombas de potencia, Bombas de potencia de baja capacidad, Bombas de diafragma 08Bombas de desplazamiento no positivo. Bombas centrifugas. 09Bomba centrifuga, disposición, esquema y perspectiva 10Tipos de bombas centrifugas: bombas de voluta 11Bomba difusor, bomba turbina, bombas de flujo mixto y axial 12-13Clasificación según aplicación, Bomba de circulación y residual, 13-14Bombas verticales, bombas verticales de funcionamiento en seco 14-15Bombas verticales sumergidas 15-16Bombas de eje vertical, bombas de turbina verticales 16-17Bombas de turbinas verticales de motor normal superior, 17-18Bombas de turbinas verticales de motor sumergidoBombas verticales de hélice 18-19 Bombas con impulsor de flujo axial, radial y mixto 19-20Relación de rendimiento de diversas bombas centrifugas y 20su velocidad especificaBombas de impulsor abierto, semiabierto y cerrado, rodete de 21-22 bomba diagonal abierta y rodete de bomba cerrado tipo FrancisCerrado de doble aspiración semiabierto, impulsores abiertosImpulsores semiabiertos, las ventajas del impulsor abierto sobre el cerrado 22-23Impulsores cerrados 23Bombas de desplazamiento positivo, características principales, 24Ventajas de bombas positivas, bombas reciprocantesClasificación, bombas de diafragma, bombas de embolo de descarga 25-26Variable Bombas rotatorias 26Diseños normales típicos de bombas, bombas múltiples, bombas 27-28

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acopladas directamente, bombas inatacables, bombas turbinasregenerativas, problemas de funcionamiento de las bombas Pág.

Curvas características, curvas QH 29Curvas potencia gasto 31Rendimiento-gasto 32Curva de carga del sistema 33-34Punto de funcionamiento de una bomba 34-35 Operación en serie y en paralelo 35-37 Terminología 38-41 Conclusión 42-43Bibliografía 44

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BOMBAS.

Tipos de bombas:

Existen muchos tipos de bombas para diferentes aplicaciones. Los factores más importantes que permiten escoger un sistema de bombeo adecuado son: presión última, presión de proceso, velocidad de bombeo, tipo de gases a bombear (la eficiencia de cada bomba varía según el tipo de gas).

Las bombas pueden ser clasificadas en tres tipos principales:

De embolo alternativo. De embolo rotativo. Roto dinámicas.

Los dos primeros operan sobre el principio de desplazamiento positivo, es decir, que bombean una determinada cantidad de fluido (sin tener en cuenta las fugas independientemente de la altura de bombeo).El tercer tipo debe su nombre a un elemento rotativo, llamado rodete, que comunica velocidad al líquido y genera presión. La carcasa exterior, el eje y el motor completan la unidad de bombeo estas son de desplazamiento no positivo.En su forma usual, la bomba de émbolo alternativo consiste en un pistón que tiene un movimiento de vaivén dentro de un cilindro. Un adecuado juego de válvulas permite que el líquido sea aspirado en una embolada y lanzado a la turbina de impulsión en la siguiente. En consecuencia, el caudal será intermitente a menos que se instalen recipientes de aire o un número suficiente de cilindros para uniformar el flujo. Aunque las bombas de émbolo alternativo han sido separadas en la mayoría de los campos de aplicación por la bomba roto dinámica, mucho más adaptable, todavía se emplean ventajosamente en muchas operaciones industriales especiales.Las bombas de émbolo rotativo generan presión por medio de engranajes o rotores muy ajustados que impulsan periféricamente al líquido dentro de la carcasa cerrada. El caudal es uniforme y no hay válvulas. Este tipo de bombas es eminentemente adecuado para pequeños caudales (menores de 1 pie3/s y el líquido viscoso). Las variables posibles son muy numerosas.

Se dice que una bomba es de desplazamiento positivo, cuando su órgano propulsor contiene elementos móviles de modo tal que por cada revolución se genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, independientemente de la contrapresión a la salida. En este tipo de bombas la energía mecánica recibida

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se transforma directamente en energía de presión que se transmite hidrostáticamente en el sistema hidráulico.

En las bombas de desplazamiento positivo siempre debe permanecer la descarga abierta, pues a medida que la misma se obstruya, aumenta la presión en el circuito  hasta alcanzar valores que pueden ocasionar la rotura de la bomba; por tal causal siempre  se debe colocar inmediatamente a la salida de la bomba una válvula de alivio o de seguridad. con una descarga a tanque y con registro de presión.

Se dice que una bomba es de desplazamiento No positivo cuando su órgano propulsar no contiene elementos móviles; es decir, que es de una sola pieza, o de varias ensambladas en una sola.

A este caso pertenecen las bombas centrifugas, cuyo elemento propulsor es el rodete giratorio. En este tipo de bombas, se transforma la energía mecánica recibida en energía hidro-cinetica imprimiendo a las partículas cambios en la proyección de sus trayectorias y en la dirección de sus velocidades. Es muy importante en este tipo de bombas que la descarga de las mismas no tenga contrapresión pues si la hubiera, dado que la misma regula la descarga, en el caso limite que la descarga de la bomba estuviera totalmente cerrada, la misma seguiría el movimiento no generando caudal alguno trabajando no obstante a plena carga con el máximo consumo de fuerza matriz.

Por las características señaladas, en los sistemas hidráulicos de transmisión hidrostática de potencia hidráulica nunca se emplean bombas de desplazamiento no positivo. La bomba roto dinámica es capaz de satisfacer la mayoría de las necesidades de la ingeniería y su uso está muy extendido. Su campo de utilización abarca desde abastecimientos públicos de agua, drenajes y regadíos, hasta transporte de hormigón o pulpas.

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Bombas de desplazamiento positivo.

Bombas rotatorias:

Las bombas rotatorias, que generalmente son unidades de desplazamiento positivo, consisten de una caja fija que contiene engranajes, aspas, pistones, levas, segmentos, tornillos, etc., que operan con un claro mínimo. En lugar de "arrojar" el líquido, como en una bomba centrífuga, una bomba rotatoria lo atrapa, lo empuja contra la caja fija. La bomba rotatoria descarga un flujo continuo. Aunque generalmente se les considera como bombas para líquidos viscosos, las bombas rotatorias no se limitan a este servicio solo, pueden manejar casi cualquier líquido que esté libre de sólidos abrasivos.

Tipos de bombas rotatorias:

Bombas de Leva y Pistón:

También llamadas "Bombas de émbolo rotatorio", consisten de un excéntrico con un brazo ranurado en la parte superior. La rotación de la flecha hace que el excéntrico atrape el líquido contra la caja. Conforme continúa la rotación, el líquido se fuerza de la caja a través de la ranura a la salida de la bomba.

Bombas de engranajes externos:

Estas constituyen el tipo rotatorio más simple. Conforme los dientes de los engranajes se separan en el lado de succión de la bomba, el liquido llena el espacio entre ellos. Este se conduce en trayectoria circular hacia fuera y es exprimido al engranar nuevamente los dientes.

Bombas de engranajes internos:

Este tipo tiene un motor con dientes cortados internamente y que encajan en un engrane loco, cortado externamente. Puede usarse una partición en forma de luna creciente para evitar que el liquido pase de nuevo al lado de succión de la bomba.

Bombas lobulares:

Éstas se asemejan a las bombas del tipo de engranajes en su forma de acción, tienen dos o más motores cortados con tres, cuatro, o más lóbulos en cada motor. Los motores se sincronizan para obtener una rotación positiva por medio de engranajes externos. Debido al que el liquido se descarga en un numero más reducido de cantidades mayores que en el caso de la bomba de engranajes, el flujo del tipo lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de engranajes.

Bombas de tornillo:

Estas bombas tienen de uno a tres tornillos roscados convenientemente que giran en una caja fija. Las bombas de un solo tornillo tienen un motor en forma de espiral que gira excéntricamente en un estator de hélice interna o cubierta. Las bombas de dos y tres tornillos y tienen uno o dos engranajes locos, respectivamente, el flujo se establece entre las roscas de los tornillos, y a lo largo del eje de los mismos.

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Bombas de aspas:

Las bombas de aspas oscilantes tienen una serie de aspas articuladas que se balancean conforme gira el motor, atrapando al líquido y forzándolo en el tubo de descarga de la bomba. Las bombas de aspas deslizantes usan aspas que se presionan contra la carcasa por la fuerza centrífuga cuando gira el motor. El liquido atrapado entre las dos aspas se conduce y fuerza hacia la descarga de bomba.

Bombas alternativas.

Las bombas alternativas o reciprocantes son también unidades de desplazamiento positivo descargan una cantidad definida de liquido durante el movimiento del pistón o émbolo a través de la distancia de carrera.

Tipos de bombas alternativas:

El flujo de descarga de las bombas centrífugas y de la mayor parte de las bombas rotatorias es continuo. Pero en las bombas alternativas el flujo pulsa, dependiendo del carácter de la pulsación del tipo de bomba y de que esta tenga o no una cámara de colchón.

Igual que otras bombas, las bombas alternativas no succionan los líquidos. Reducen solamente la presión en la cámara de succión y la presión externa, generalmente la atmosférica, empuja el líquido en la bomba. Para cualquier bomba con una línea de succión de tamaño dado, la capacidad o velocidad máxima viene fijada por la columna de succión neta positiva.

Existen básicamente dos tipos de bombas alternativas: las de acción directa, movidas por vapor y las bombas de potencia.

Bombas de acción directa:

En este tipo, una varilla común de pistón conecta un pistón de vapor y uno de líquido o émbolo. Las bombas de acción directa se construyen, simplex (un pistón de vapor y un pistón de liquido respectivamente) y dúplex (dos pistones de vapor y dos de liquido).

Las bombas de acción directa horizontales simples y dúplex, han sido por mucho tiempo muy usadas para diferentes servicios, incluyendo alimentación de calderas en presiones de bajas a medianas, manejo de lodos, bombeo de aceite y agua, etc. Se caracterizan por la facilidad de ajuste de columna, velocidad y capacidad. Al igual que todas las bombas alternativas, las unidades de acción directa tienen un flujo de descarga pulsante.

Bombas de potencia:

Estas tienen un cigüeñal movido por una fuente externa (generalmente un motor eléctrico), banda o cadena. Frecuentemente se usan engranajes entre el motor y el cigüeñal para reducir la velocidad de salida del elemento motor.

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El extremo liquido que puede ser del tipo de pistón o émbolo desarrollara una presión elevada cuando se cierra la válvula de descarga. Por esta razón es común el proporcionar una válvula de alivio para descarga, con objeto de proteger la bomba y su tubería. Las bombas de acción directa se detienen cuando la fuerza total en el pistón del agua iguala a la del pistón de vapor; las bombas de potencia desarrollan una presión muy elevada antes de detenerse. Esta es varias veces la presión de descarga normal de las bombas de potencia.

Las bombas de potencia se encuentran particularmente bien adaptadas para servicios de alta presión y tienen algunos usos en la alimentación de calderas, bombeo en líneas de tuberías, procesos de obtención de petróleos y aplicaciones similares.

Las bombas de potencia en los primeros diseños eran generalmente movidas por vapor. En el presente, sin embargo, es más común el movimiento por motor eléctrico o de combustión interna debido a que este arreglo da una instalación mas económica compacta y requiere menos mantenimiento. Las bombas de potencias del tipo émbolo de alta presión pueden ser horizontales o verticales.

Bombas de potencia de baja capacidad:

Estas unidades se conocen también como bombas de capacidad variable, volumen controlado y de proporción. Su uso principal es para controlar el flujo de pequeñas cantidades de líquido para alimentar calderas, equipos de procesos y unidades similares. Como tales ocupan un lugar muy importante en muchas operaciones industriales en todo tipo de plantas.

La capacidad de estas bombas puede variarse cambiando la longitud de la carrera. La unidad usa un diafragma para bombear el liquido que se maneja, pero el diafragma esta accionado por un émbolo que desplaza aceite dentro de la cámara de la bomba. Cambiando la longitud de la carrera del émbolo se varía el desplazamiento del diafragma.

Bombas de diafragma:

La bomba combinada de diafragma y pistón generalmente se usa solo para capacidades pequeñas. Un diafragma de material flexible no metálico puede soportar mejor la acción corrosiva o erosiva que las partes metálicas de algunas bombas alternativas. Las bombas de diafragma se usan para gastos elevados de líquidos, ya sea claros o conteniendo sólidos. También son apropiados para pulpas gruesas, drenajes, lodos, soluciones ácidas y alcalinas, así como mezclas de agua con sólidos que pueden ocasionar erosión. La bomba de rocío de diafragma de alta velocidad y pequeño desplazamiento está provista de una succión del tipo discoidal y válvulas de descarga. Ha sido diseñada para manejar productos químicos.

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Bombas de desplazamiento NO POSITIVO.

Bombas centrífugas:

Las industrias químicas son usuarios principales de bombas de todos los tipos, pero en particular de las centrífugas. Las bombas centrífugas, también denominadas rotativas, tienen un motor de paletas giratorio sumergido en el liquido. El liquido entra en la bomba cerca del eje del motor, y las paletas lo arrastran hacia sus extremos a alta presión. El motor también proporciona al liquido una velocidad relativamente alta, que puede transformarse en presión en una parte estacionaria de la bomba, conocida como difusor. En bombas de alta presión pueden emplearse varios motores en serie, y los difusores posteriores a cada motor pueden contener aletas de guía para reducir poco a poco la velocidad del liquido. En las bombas de baja presión, el difusor suele ser un canal en espiral cuya superficie transversal aumente de forma gradual para reducir la velocidad. El motor debe ser cebado antes de empezar a funcionar, es decir, debe estar rodeado de liquido cuando se arranca la bomba.

La gran holgura ofrecida en este tipo de bombas al paso de los fluidos, hace que estas resulten adecuadas para la manipulación de fluidos que lleven en suspensión partículas sólidas, y además permiten el estrangulado o aun el cierre temporal de la válvula de la tubería de descarga (de impulsión). En este caso extremo, el fluido simplemente gira en el interior de la caja y absorbe la energía cedida por el motor. La absorción total de la energía eleva rápidamente la

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temperatura del fluido y la de la bomba lo suficiente para poder causar el desajuste de las partes móviles en poco tiempo. En general las bombas centrífugas son más fáciles de construir que las bombas alternativa de desplazamiento positivo, o las rotatorias. La bomba centrífuga resulta especialmente más apta para la manipulación de líquidos viscosos que la bomba alternativa, aunque es menos adecuada que la bomba rotatoria.

Las ventajas primordiales de una bomba centrífuga son la simplicidad, el bajo costo inicial, el flujo uniforme ( sin pulsaciones), el pequeño espacio necesario para su instalación, los costos bajos de mantenimiento, el funcionamiento silencioso y su capacidad de adaptación para su uso con impulsos por motor o turbina. Además tiene gran capacidad por el poco rendimiento a bajo flujo, y por eso su empleo esta limitado a las grandes plantas. No exigen gran espacio, y para líquidos no viscosos los rendimientos son comparables a los de otros tipos para mayores capacidades.

Bomba centrifuga, disposición, esquema y perspectiva.

Este es en general, el funcionamiento de una bomba centrifuga aunque existen distintos tipos y variantes.

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La estructura de las bombas centrifugas es análoga a la de las turbinas hidráulicas, salvo que el proceso energético es inverso; en las turbinas se aprovecha la altura de un salto hidráulico para generar una velocidad de rotación en la rueda, mientras que en las bombas centrifugas la velocidad comunicada por el rodete al liquido se transforma, en parte, en presión, lográndose asi su desplazamiento y posterior elevación

Tipos de bombas centrifugas:

- Bombas de Voluta:

En esta el impulsor de descarga en se encuentra en una caja en espiral que se expande progresivamente, proporcionada en tal forma que la velocidad del liquido se reduce en forma gradual. Por este medio, parte de la energía de velocidad del liquido se convierte en presión estática.

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 liquido a medida que el espacio entre el rodete y la carcasa aumenta.

La carcasa en este tipo de bombas es de voluta o espiral y no tienen paletas difusoras.

La voluta recibe el líquido que sale del impulsor y transforma la mayor parte de la energía cinética en energía de presión. El área de la sección transversal de la voluta aumenta progresivamente en el arco de 360º descrito en torno al impulsor.Debido a que la voluta no es simétrica existe un des−balance de presiones a lo largo de la misma, lo cual origina una fuerza radial muy considerable en caso de que la bomba trabajara fuera del punto de rendimiento optimo la magnitud de este empuje radial puede compensarse con un aumento del diámetro del eje con unsobre−dimensionamiento de los cojinetes, lo que encarece la bomba.

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- Bomba difusor:

En este tipo de bombas las paletas direccionales estacionarios rodean el motor o impulsor en una bomba tipo difusor. Los pasajes con expansión gradual cambian la dirección del flujo del líquido y convierten la energía de velocidad a columna de presión.

Las bombas con difusores fueron muy utilizadas al inicio del desarrollo de las bombas centrifugas pero fueron perdiendo importancia al perfeccionarse las técnicas para construir carcasas.Las bombas con difusor presentan el serio inconveniente de proporcionar el choque entre las partículas de agua a la entrada de difusor, cuando la bomba trabaja en un punto deferente al de diseño. Si existe una alteración en el funcionamiento de la bomba, en relación a lo considerado en el diseño, cambia el ángulo de salida de los diferentes líquidos, pero no se altera el ángulo de los difusores, presentándose el choque entre partículas, con la consecuente perdida de eficiencia de la máquina.

- Bombas turbina:

También se conocen como bombas de vórtice, periféricas y regenerativas; en este tipo se producen remolinos en el líquido por medio de las paletas a velocidades muy altas dentro del canal anular en el que gira el impulsor. El líquido va recibiendo impulsos de energía. La bomba del tipo difusor de pozo profundo, se llaman frecuentemente bombas turbinas.

Estas bombas tienen un amplio campo de aplicaciones en industrias, minas, contraincendios, abastecimiento de agua a presión domesticos y municipales, de alimentación de calderas, etc. Son muy apropiadas para ser accionadas por motor diesel.

- Bombas de flujo mixto y axial:

Las bombas de flujo mixto desarrollan su columna parcialmente por fuerzas centrífugas y parcialmente por el impulsor de las paletas sobre el líquido. El

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diámetro de descarga de los impulsores es mayor que el de entrada. Las bombas de flujo axial desarrollan su columna por la acción de impulso o elevación de las paletas sobre el líquido. El diámetro del impulsor es el mismo en el lado de succión y en el de descarga. Una bomba de impulsor es un tipo de bomba axial.

Clasificación según aplicación:

Aun cuando no todas las bombas centrífugas están clasificadas por un nombre genérico que designa su aplicación final, un gran número de ellas incluyen este término relacionado con su servicio. Así, las bombas centrífugas pueden llamarse de alimentación de caldera, de propósito general, de sumidero, pozo profundo, de refinería, de circulación, etc. En general, cada una tiene características especificas de diseño, así como los materiales que el constructor recomienda para el servicio particular.

Hay aun otra subdivisión basada en las características estructurales y generales; tales como unidades horizontales y verticales, diseños de acoplamiento directo, impulsores de succión simple y doble, carcasas divididas horizontalmente, etc.

Bomba de circulación y residual.

Bomba Vertical y Horizontal:

El eje de rotación de una bomba puede ser horizontal o vertical, (rara vez inclinado). De esta disposición se derivan diferencias estructurales en la construcción de la bomba que a veces son importantes, por lo que también las aplicaciones de los dos tipos de construcción suelen ser, a menudo, distintas y bien definidas.

- Bombas Horizontales:La disposición del eje de giro horizontal presupone que la bomba y el motor se hallan a la misma altura; éste tipo de bombas se utiliza para funcionamiento en seco, exterior al líquido bombeado que llega a la bomba por medio de una tubería de aspiración.

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Las bombas centrífugas, sin embargo, no deben rodar en seco, ya que necesitan del líquido bombeado como lubricante entre aros rozantes e impulsor, y entre empaquetadura y eje.Como no son auto aspirantes requieren, antes de su puesta en marcha, el estar cebadas; esto no es fácil de conseguir si la bomba no trabaja en carga, estando por encima del nivel del líquido, que es el caso más corriente con bombas horizontales, siendo a menudo necesarias las válvulas de pie, (aspiración), y los distintos sistemas de cebado.Como ventajas específicas se puede decir que las bombas horizontales, (excepto para grandes tamaños), son de construcción más barata que las verticales y, especialmente, su mantenimiento y conservación es mucho más sencillo y económico; el desmontaje de la bomba se suele hacer sin necesidad de mover el motor y al igual que en las de cámara partida, sin tocar siquiera las conexiones de aspiración e impulsión.

Estas son estudiadas para poder extraer las partes rotativas sin necesidad de desmontar las tuberías. Son adecuadas para industrias, riegos, minas, aire acondicionado, etc.

- BOMBAS VERTICALESLas bombas con eje de giro en posición vertical tienen, casi siempre, el motor a un nivel superior al de la bomba, por lo que es posible, al contrario que en las horizontales, que la bomba trabaje rodeada por el líquido a bombear, estando, sin embargo, el motor por encima de éste.

- BOMBAS VERTICALES DE FUNCIONAMIENTO EN SECO:En las bombas verticales no sumergidas, el motor puede estar inmediatamente sobre la bomba, o muy por encima de ésta. El elevarlo responde a la necesidad de protegerlo de una posible inundación o para hacerlo más accesible si, por ejemplo, la bomba trabaja en un pozo. El eje alargado puede ser rígido o flexible por medio de juntas universales, lo que simplifica el siempre difícil problema del alineamiento.Se emplean muy a menudo las mismas bombas horizontales modificadas únicamente en sus cojinetes.

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La aspiración es lateral, (horizontal); en las bombas grandes, frecuentemente, es por abajo, aunque a veces se transforma en lateral mediante un simple codo.La ventaja de las bombas verticales, es que requieren muy poco espacio horizontal que las hace insustituibles en barcos, pozos, etc; sin embargo se necesita un espacio vertical superior suficiente para permitir su cómodo montaje y desmontaje.Para bombas de gran caudal, la construcción vertical resulta en general más barata que la horizontal. Las bombas verticales se emplean normalmente en aplicaciones marinas, para aguas sucias, drenajes, irrigación, circulación de condensadores, etc.

- BOMBAS VERTICALES SUMERGIDAS:El funcionamiento sumergido de las bombas centrífugas elimina el inconveniente del cebado, por lo que el impulsor se halla continuamente, aún parado, rodeado por el líquido a impulsar y, por lo tanto, la bomba está en disposición de funcionar en cualquier momento.El control de la unidad requiere únicamente la puesta en marcha del motor de accionamiento, sin necesidad de dispositivos adicionales de cebado previo.La aspiración, que es siempre por abajo, se hace a una cierta profundidad con respecto al nivel libre del líquidoSi esta profundidad es menor de lo debido, 2 ó 3 veces el diámetro del orificio de aspiración, se pueden crear en la superficie vórtices o remolinos por cuyo centro se introduce aire en la bomba, con la consiguiente pérdida de caudal y deficiente funcionamiento.El eje del que van provistas estas bombas, va guiado normalmente por cojinetes de fricción separados a intervalos regulares (de 1,5 a 3 metros) y lubricados por aceite, grasa, o el mismo líquido bombeado; en este último caso, el eje se suele disponer en el interior de la tubería de impulsión vertical, cerca del motor, en que ésta se desvía horizontalmente mediante un codo adecuado.En los casos de lubricación por grasa o aceite, el eje va dentro de un tubo portador de los cojinetes, siendo este conjunto, a su vez, exterior o interior a la tubería de impulsión.La otra solución tiene la ventaja de requerir un menor espacio, siendo en ambos casos innecesaria la empaquetadura, lo que constituye también una circunstancia muy favorable, dados los inconvenientes que ésta lleva a veces consigo.Las bombas sumergidas tienen la ventaja de ocupar un espacio horizontal mínimo, sólo el necesario para acomodar el motor vertical y la impulsión, siendo incluso ésta a veces subterránea.Las ventajas hidráulicas son evidentes al desaparecer todos los problemas de aspiración que constituyen el principal inconveniente en el funcionamiento de las bombas centrífugas.Desde un punto de vista mecánico, esta disposición presenta grandes inconvenientes con respecto a la horizontal. Las bombas son inicialmente más caras y su mantenimiento mucho más elevado, ya que cualquier reparación exige el desmontaje de la bomba para izarla a la superficie.

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El eje alargado, somete a los cojinetes a un trabajo duro que sobre todo, si están lubricados por agua o líquidos sin grandes propiedades lubricantes, hace que su vida sea corta e imprevisible.Los tipos más importantes de bombas verticales sumergidas son, las bombas de turbinas verticales o de pozo profundo, las bombas de hélice y las bombas de voluta sumergidas.Las bombas verticales son para elevación de liquidos en industrias, riegos, abastecimientos de aguas, minas, productos petroquímicos, instalaciones contraincendios, aire acondicionado, aguas marina, etc.

Bombas de Eje Vertical.

Bombas de Turbina Verticales:Entre las bombas sumergidas, las más importantes son las llamadas de pozo profundo, de sondeo o de turbina vertical, que fueron desarrolladas para la

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explotación de pozos, perforaciones y sondeos de diámetro reducido. Esta circunstancia limita forzosa−mente la altura por etapa, lo que conduce al concepto de bombas multicelulares para reducir el espacio.El impulsor de aspiración simple, puede ser radial o diagonal, según las condiciones de servicio y su construcción cerrada o semi abierta. Los impulsores semi abiertos, sin embargo, aparte de su mayor empuje axial, hasta el 50% mayor, requieren un ajuste vertical más cuidadoso durante el montaje.El conjunto de difusores del cuerpo de bomba y la tubería de impulsión, cuelgan del cabezal sobre el que va montado el motor, constituyendo el codo de desviación de la impulsión. A veces, los difusores se recubren interiormente de un esmalte especial que disminuye la rugosidad de la fundición y las pérdidas hidráulicas consiguientes, aumentando el rendimiento, dotando de una cierta uniformidad a las distintas unidades, lográndose una mejor resistencia a la corrosión y a la abrasión.La construcción de estas bombas permite montar el número de etapas deseado, que puede llegar a 20 o más, añadiendo simplemente difusores e impulsores semejantes uno sobre otro, lo que dota de cierta elasticidad a las aplicaciones, con las consiguientes ventajas de estandarización, disponibilidad de repuestos, etc.; no obstante, estas bombas participan de las desventajas mencionadas para las bombas verticales sumergidas, de ser caras y exigir unos costes de mantenimiento elevados.Las bombas verticales de turbina han llegado a un grado de perfección notable con rendimientos altos y determinadas ventajas hidráulicas; aunque empezaron siendo empleadas exclusivamente para riegos en pozos y perforaciones, sus aplicaciones industriales aumentan cada vez más, siendo en la actualidad más numerosas que las agrícolas, por lo que la denominación de bombas de pozo profundo va desapareciendo para adaptarse a la de bombas de turbina vertical. Dentro de este tipo se pueden distinguir las bombas provistas de eje alargado y accionadas por motor sumergible dispuesto inmediatamente por debajo de la bomba o bombas buzo.

BOMBAS DE TURBINA VERTICALES DE MOTOR NORMAL SUPERIOR:En estas bombas, el eje va por el interior de la tubería de impulsión, desnudo si la lubricación es por aceite, o dentro de un tubo protector si la lubricación es por agua de una fuente externa.El conjunto de impulsores y eje soportado por los cojinetes de empuje están colocados en el mismo cabezal o en la parte superior del motor, si su eje y el de la bomba están rígidamente acoplados (motores de eje hueco).Con estas bombas se pueden alcanzar unos 200 m.c.a., pero los problemas que ocasiona cualquier imperfección en la rectitud del eje, que influye en gran manera en la vida de los cojinetes y en la vibración del funcionamiento, crecen enormemente con la longitud del eje. Se puede considerar que la seguridad del eje es proporcional a su rigidez o resistencia a la flexión.

BOMBAS DE TURBINA VERTICALES DE MOTOR SUMERGIDO:Con objeto de evitar las desventajas que se derivan de la excesiva longitud del eje, en las bombas sumergidas se han desarrollado motores eléctricos capaces de

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funcionar a su vez rodeados de líquido y de dimensiones tales que les permite ir montados en el interior del pozo.De esta forma, colocando los motores inmediatamente por debajo de la bomba, desaparece la necesidad del eje, cojinetes y tubo protector, por lo que la columna puede ser de menor diámetro para pérdidas de carga semejantes.Los motores pueden ser de funcionamiento en seco con cierre hermético, o inundados, en cuyo caso los aislamientos han de tener características muy especiales. Las ventajas del motor sumergido se hacen apreciables, sobre todo, en pozos muy profundos de más de 30 m, o bien inclinados o curvados. El espacio requerido en la superficie es, evidentemente mínimo e incluso nulo con descarga subterránea.Las desventajas son un menor rendimiento y menor vida del motor y la necesidad ineludible del desmontaje total para cualquier revisión o reparación de la bomba o del motor.

BOMBAS VERTICALES DE HÉLICE:Para manejar grandes caudales con pequeñas alturas se usan, a menudo, bombas hélice en posición vertical y funcionamiento sumergido. La simplicidad de estas bombas llega algunas veces a ser máxima, consistiendo sólo en el impulsor axial abierto provisto de un eje vertical, que gira dentro de la columna o tubería de impulsión.A veces pueden llevar un difusor o algunos álabes directores; a la entrada se pueden disponer también álabes directores, en alguna de estas bombas, con objeto de evitar o aminorar una pre−rotación excesiva de la vena líquida en la aspiración, que puede dar lugar a remolinos o vórtices en la superficie del líquido.El eje puede estar lubricado por aceite, en cuyo caso va dispuesto dentro del correspondiente tubo protector con los cojinetes de apoyo.El impulsor puede ir en voladizo o bien tener cojinete inferior, que aunque constituye un pequeño estorbo para la aspiración, tiene un papel importante dada la estrecha tolerancia radial entre el impulsor y la tubería que le rodea.En ciertas bombas de este tipo es posible desmontar desde arriba el eje y el impulsor, sin necesidad de retirar la columna, facilitándose algo la accesibilidad y el mantenimiento, lo que es posiblemente el más grave inconveniente de las bombas sumergidas.Estas bombas son utilizadas comúnmente para elevar grandes caudales de agua a bajas alturas, en elevaciones de agua de rio, riego, desagües de lagos, arrozales, desecación de terrenos, refrigeración centrales eléctricas, aguas marinas, etc.

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Bombas con impulsor de flujo axial, radial, y mixto:

Se consideran como bombas centrifugas al conjunto de las propiamente centrífugas o radiales, en las que la energía se cede al líquido esencialmente mediante la acción de la fuerza centrífuga, hasta las axiales, en las que la energía se cede al líquido por la impulsión ejercida por los álabes sobre el mismo.En las bombas centrífugas radiales la corriente líquida se verifica en planos radiales, en las axiales en superficies cilíndricas alrededor del eje de rotación y en las diagonales se verifica radial y axialmente, denominándose también de flujo mixto.El tipo de una bomba, según esta primera clasificación, que atiende al diseño hidráulico del rodete impulsor, viene indicado por su velocidad específica en el punto de máximo rendimiento de la curva característica.El número específico de revoluciones nq no varía para un impulsor determinado, aunque lo haga su velocidad de giro n, ya que q y Hm se modifican también al mismo tiempo.Cada impulsor tiene una velocidad específica determinada, si bien ésta depende también del sistema difusor. El valor de nq tampoco cambia al alterar las dimensiones absolutas de un impulsor; todos los impulsores de rendimiento aceptable que tienen una misma velocidad específica son geométricamente semejantes, aunque pueden tener ligeras variaciones en el ángulo de salida, forma del álabe, etc.

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La velocidad específica del impulsor es un índice de su geometría y proporciona una idea de sus dimensiones principales. La relación entre los diámetros de entrada y salida d1 /d2 , es (dentro de ciertos límites) directamente proporcional a nq y era uno de los índices utilizados antes de que se impusiera el concepto de velocidad específica.La forma de los álabes en los impulsores de flujo radial es, en general, curvada hacia atrás con respecto al sentido de giro, b2 < 90º, y con superficies de simple curvatura, siendo la generatriz paralela al eje de rotación; en los impulsores helicoidales, los álabes son de doble curvatura y en los axiales tienen, además, un determinado perfil aerodinámico.

Las bombas centrifugas diseñadas comúnmente para el bombeo de agua fría o caliente en sistemas de reducción, de circuitos de calefacción, agua caliente sanitaria, etc.

Relación de rendimiento de diversas bombas centrifugas y su velocidad especifica:

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Bombas de impulsor abierto, semiabierto y cerrado:

Teniendo en cuenta su diseño mecánico o estructural, se pueden distinguir tres tipos de impulsores:a) De álabes aislados (abiertos)b) Con una pared o disco lateral de apoyo (semiabiertos)c) Con ambas paredes laterales (cerrados).

Rodete de bomba diagonal abierta y rodete de bomba cerrado tipo Francis

Cerrado de doble aspiración Semiabierto.

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

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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 necesariaEn 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.

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 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.Para el servicio con líquidos abrasivos algunas veces se disponen placas laterales de desgaste de fácil intercambio, construidas con materiales especiales como el acero inoxidable que tiene mayor dureza, que no resulta costoso, ya que el cuerpo de la bomba sigue siendo de fundición.La escasa tolerancia lateral del impulsor hace que una posible desviación del eje pueda tener graves consecuencias, al igual que las dilataciones o contracciones anormales, que en esta situación tienen mucha mayor importancia que en los impulsores cerrados.

El empuje axial en los impulsores abiertos es mayor que en los cerrados, pues la parte anterior está sometida a una presión media menor; para paliar este defecto se les provee de álabes posteriores, que disminuyen en gran manera la presión media en la cara posterior.

También sirven para evitar que el líquido quede estancado cerca del eje y empaquetaduras, ya que si aquel fuese abrasivo podría resultar muy perjudicial.El flujo a través de los agujeros de equilibrio en los impulsores abiertos provistos de álabes posteriores es, a menudo, de sentido contrario al normal en los cerrados, es decir, el líquido entra en ellos del lado de la aspiración.

Las ventajas del impulsor abierto sobre el cerrado son:a) La menor tendencia a obstruirse que le hace adecuado para líquidos sucios.b) El menor roce hidráulico del disco, al tener sólo una pared girando, de lo que se deduce un buen rendimiento.

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c) Una mayor accesibilidad de los álabes para el mecanizado, lo que permite conseguir mejores acabadosd) Una mayor facilidad de construcción, con modelos más sencillos, por lo que se puede utilizar una mayor variedad de materiales constructivos con un coste menor de fabricación.

Aunque al principio los impulsores se hacían abiertos, de doble aspiración, hoy en día han caído en desuso por dificultades de ajuste y sólo se fabrican los de aspiración simple.

Impulsores cerrados: Los impulsores cerrados tienen alabes colocados entre dos paredes laterales, anterior o de aspiración y posterior, el estrecho margen de tolerancia existente para evitar fugas de retroceso entre la impulsión y la aspiración suele ser axial y está constituida por unas superficies anulares muy próximas, situadas alrededor del orificio de aspiración (oído del impulsor) y formadas por los aros de cierre, uno estacionario montado en el cuerpo y el otro que gira montado en el impulsor.La principal ventaja de esta solución es que los aros de cierre se pueden cambiar fácilmente cuando se desgastan, recuperando la tolerancia primitiva, evitando así fugas mayores.Respecto al desgaste, se pueden hacer de materiales especiales para el funcionamiento y servicio particularmente duras.A menudo, en vez de estos aros dobles se utiliza sólo un aro montado en el cuerpo, de forma que la superficie rozante móvil pertenece al propio impulsor; en estos casos, en el impulsor se deja material suficiente para poder rectificar su superficie desgastada, si procede, cambiando el aro del cuerpo por uno nuevo de diámetro ligeramente diferente, de forma que deje el juego conveniente con el impulsor.Los impulsores de doble aspiración llevan aros de cierre en los dos oídos; sus ventajas son, ausencia de empuje axial, una menor NPSHr y una mayor capacidad de aspiración. Se pueden considerar como dos impulsores de aspiración simple, opuestos y en paralelo.Los impulsores de aspiración simple, cuando están provistos en la parte posterior de cámara de equilibrado del empuje hidráulico axial en comunicación con la aspiración a través de los agujeros de equilibrio, sólo tienen aros a ambos lados, lo que implica una desventaja para el equilibrado que, hidráulicamente, es bastante eficaz.Los impulsores cerrados pueden resistir mucho mejor cualquier flexión del eje, o contracciones y dilataciones mayores de las previstas, por lo que son más adecuados para servicios de altas temperaturas. Tienen la desventaja de que sus canales son normalmente inaccesibles para cualquier tipo de mecanizado, lo que exige métodos constructivos especiales, más difíciles, con modelos más complicados que en los abiertos. Hidráulicamente, el rozamiento de disco al tener el impulsor dos paredes, es doble que en los abiertos, pero las pérdidas por fugas son menores.La posibilidad de obstrucción con líquidos sucios es mayor y para ello se diseñan impulsores especiales con oído de gran área, canales lo más amplios posibles,

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pequeño número de álabes, 2 ó 3, y éstos con los bordes de entrada redondeados.

Bombas de desplazamiento POSITIVO

Características principales:Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro. El movimiento del desplazamiento positivo consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen de una cámara. Por consiguiente, en una máquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energía no tiene necesariamente movimiento alternativo (émbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio (rotor).Sin embargo, en las máquinas de desplazamiento positivo, tanto reciprocantes como rotatorias, siempre hay una cámara que aumenta de volumen (succión) y disminuye volumen (impulsión), por esto a éstas máquinas también se les denomina Volumétricas.

Ventaja de las bombas positivas:Las bombas positivas tienen la ventaja de que para poder trabajar no necesitan "cebarse, es decir, no es necesario llenar previamente el tubo de succión y el cuerpo de la bomba para que ésta pueda iniciar su funcionamiento, tal como acontece en las bombas centrífugas. En las bombas positivas, a medida que la bomba por sí misma va llenándose de líquido, éste va desalojando el aire contenida en la tubería de succión, iniciándose el escurrimiento a través del sistema cuando ha acabado de ser desalojado el aire.

Bombas reciprocantes:El funcionamiento de una Bomba Reciprocante depende del llenado y vaciado sucesivo de receptáculos de volumen fijo, para lo cual cierta cantidad de agua es obligada a entrar al cuerpo de la bomba en donde queda encerrada momentáneamente, para después ser forzada a salir por la tubería de descarga. De lo anterior se deduce, en términos generales, que el gasto de una Bomba Reciprocante es directamente proporcional a su velocidad de rotación y casi independiente de la presión de bombeo.Como el proceso de llenado y vaciado sucesivo de receptáculos de volumen fijo requiere fricción por resbalamiento entre las paredes estacionarias del receptáculo y las partes móviles, estas bombas no son apropiadas para manejar líquidos que contengan arenas o materias en suspensión. Además, la variación cíclica del gasto de descarga puede obligar al empleo de Cámara de aire y de grandes tuberías.Estas bombas son relativamente de baja velocidad de rotación, de tal manera que cuando tienen que ser movidas por motores eléctricos deben ser intercaladas trasmisiones de engranes o poleas para reducir la velocidad entre el motor y la bomba.

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Clasificación:· Bombas de émbolo recíprocante.· Bombas de embolo reciprocante de descarga variable.· Bombas reciprocantes de diafragma.De acción directaDe potencia

Bomba de diafragma:Ocasionalmente, las bombas reciprocantes están provistas de un diafragma flexible recíprocamente en vez de un émbolo o pistón reciprocante, con lo cual se elimina la fricción y las fugas en el punto donde el émbolo atraviesa la caja de empaque. El movimiento del diafragma es obtenido mediante una cama excéntrica y una palanca; las válvulas de succión y de descarga trabajan en forma ordinaria. Tales bombas son muy comunes en la actualidad para levantar combustible de los tanques posteriores de los automóviles a los carburadores de los mismos.

Bombas de embolo:En una bomba reciprocante, comúnmente llamada de embolo o de presión, la manivela o cigüeñal gira con una velocidad uniforme, accionada por el motor, el embolo o pistón se mueve hacia adelante y hacia atrás en el cuerpo del cilindro; en el golpe hacia afuera un vacío parcial detrás del émbolo permite a la presión atmosférica que obra sobre la superficie el agua en el pozo hacer subir el agua dentro del tubo de acción, la cual, pasando por la válvula de succión llena el cilindro; en el golpe hacia adentro, la válvula de succión se cierra y el agua es presionada a salir hacia el tubo de descarga.

Bomba reciprocante de embolo de descarga variable:En sistemas de transmisión de circuito hidráulico cerrado, es algunas veces necesaria una forma de bomba cuyo gasto de descarga pueda ser variado sin cambiar la velocidad de rotación. Tal bomba está indicada en la figura, tiene un cierto número de cuerpos cilíndricos paralelos A, hechos formando un bloque B, que gira mediante engranes alrededor de un eje central.

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Los pistones o émbolos están articulados a un anillo D que es mantenido en contacto con un platillo E, el cual puede inclinarse fuera de la perpendicular; de este modo cuando el anillo D gira en conjunto con el bloque de cilindros, también se balancea e imparte el movimiento reciprocante necesario a los pistones o émbolos.En estas bombas no son necesarias las válvulas que tienen las bombas de émbolo antes descritas; en su lugar tienen dos entradas o ranuras semicirculares que obturan las extremidades de los cilindros, una de las entradas está conectada a la tubería de succión y la otra a la de descarga. Así todos los cilindros del bloque en el lado en que suben los émbolos, que es cuando se mueven éstos hacia afuera, son puestos en comunicación directa con la tubería de succión, mientras que el líquido descargado de los cilindros en los cuales bajan los émbolos, tienen salida libre al tubo de descarga.A fin de variar el gasto de descarga de la bomba, es necesario alterar la carrera de los émbolos, lo cual puede hacerse cambiando el ángulo de inclinación del plato E. Para este objeto el plato está montado sobre ejes, de tal modo que él puede mecerse alrededor de un eje horizontal, transversal al eje principal de la bomba.Mientras más normal se hace el plato E, menor será la descarga, hasta que ésta cesa por completo cuando el plato E, es paralelo a F. Si se sigue variando la inclinación, el escurrimiento vuelve a tener lugar; pero ahora en sentido contrario, saliendo el líquido por el tubo en que antes se hacía la succión.Debido al hecho de que estas bombas son empleadas exclusivamente para manejar aceite y de que todas las partes móviles están ahogadas en aceite, a pesar del número de superficies de fricción que tienen, alcanzan una alta eficiencia, de un ochenta por ciento o más. La presión media usual de trabajo es de unos 35 kg/cm2.

Bombas rotatorias:Estas bombas, no tienen válvulas ni partes reciprocantes; el movimiento del líquido es efectuado por la acción combinada de dos elementos giratorios semejantes a las ruedas dentadas

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Diseños normales típicos de bombas:

Bombas de propósito general: estas están construidas generalmente para manejar líquidos frescos y limpios a temperaturas ambiente o moderadas. Generalmente de un solo paso, estas unidades pueden ser de carcasa divida y aditamentos normales; igualmente buenas para un gran número de servicios. Algunas son de varios impulsores, mientras que otras manejan líquidos que contienen sólidos en suspensión.

Bombas Múltiples:

Las unidades horizontales de este diseño, están construidas con carcasa ya sea del tipo barril o del tipo horizontalmente dividido. La carcasa del tipo barril se usa más comúnmente en diseños de alta presión con cuatro o más pasos, mientras que la carcasa dividida se usa para presiones que varían desde bajas hasta moderadamente altas con cualquier número de pasos.

Bombas acopladas directamente:

Estas combinan la bomba y su motor en una sola unidad, proporcionando una bomba compacta, maciza y eficiente.

Bombas inatacables:

Pueden o no tener impulsores de paleta, y estas unidades manejan líquidos de drenaje, de proceso en fábricas de papel, líquidos viscosos y otros similares que contengan sólidos.

Bombas turbinas regenerativas:

Estas tienen limitaciones perfectamente definidas en cuanto a columna y capacidad mas allá de las cuales no puede competir económicamente con la bomba centrífuga usual. Sin embargo, dentro de su margen de aplicación tienen ventajas apreciables, incluyendo buenas características de succión, capacidad muy elevada y buena eficiencia.

PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS:

Para obtener los resultados deseados, las características de las bombas deben ser compatibles con las condiciones reales de funcionamiento. Antes de aplicar una bomba, conviene hacer un análisis de las características del sistema de funcionamiento, en el cual deben tenerse en cuenta los siguientes factores:

1. Capacidad con descripción de las posibles variaciones 2. Presiones máxima y mínima, pulsaciones y variaciones 3. Plan completo de las condiciones de succión 4. Margen de la temperatura de funcionamiento 5. Propiedades del liquido: densidad, viscosidad, corrosión, abrasión y

comprensibilidad 6. Accionamiento y control 7. Clasificación del servicio en continuo o intermitente

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Los caracteres mecánicos de las bombas son impuestos por las condiciones de la operación, como presiones, temperaturas, condiciones de succión y liquido bombeado. Los caracteres hidráulicos son inherentes a cada tipo de bomba y están influidos por la densidad, viscosidad, tipo de accionamiento y tipo de control.

El diseño mecánico se basa en la presión que ha de manejarse y es importante la revisión de los valores máximos, cargas de choque y variaciones de presión antes de elegir la bomba. Los materiales utilizados para las partes componentes deben determinarse de acuerdo con las exigencias de resistencia mecánica, resistencia a la corrosión y a la erosión o a la combinación de estas. Las velocidades en los pasajes de la bomba son mucho más altas que las que se dan en las tuberías y vasijas de presión, con la consecuencia de que los efectos corrosivos o abrasivos del liquido. Es posible que la duración de la bomba sea muy limitada a causa del alto grado de corrosión y erosión, y a veces está justificado el empleo de materiales resistentes en las zonas críticas. También las temperaturas por encima de 120º C o por debajo de –18º C pueden afectar a la construcción. Las temperaturas elevadas exigen el enfriamiento por agua de los cojinetes y las cajas de empaquetadura; las bajas temperaturas requieren materiales de resistencia adecuados a la temperatura de funcionamiento.

La mayor parte de las dificultades en las bombas provienen de las incorrectas condiciones de succión más que de otra causa. La perdida de succión, la vaporización, el relleno parcial o la cavitación, llevan consigo una carga normal sobre la bomba y ocasionan alto costo de mantenimiento poca duración y funcionamiento irregular.

Los líquidos limpios fríos y no corrosivos con acción lubricante no presentan problemas. Los líquidos no lubricantes, como el propano, y las mezclas abrasivas, como los catalizadores pulverizados, deben mantenerse fuera del contacto con las empaquetaduras por un líquido aislante inyectado en el anillo de engrase o dentro de un casquillo de inyección para lubricar la empaquetadura y evitar que los sólidos se incrusten en ella.

La viscosidad del líquido que se bombea afecta igualmente a la potencia requerida y a la velocidad de bombeo. Las bombas de vaivén trabajan muy bien los líquidos viscosos pero pueden ser necesarias válvulas extra de succión para reducir las pérdidas y la bomba puede funcionar a una velocidad más baja. Las bombas rotatorias de alta presión no son económicas para líquidos extremadamente viscosos. La capacidad y el diseño de las bombas centrífugas se basan en una viscosidad igual a la del agua y son muy sensibles al aumento de viscosidad.

Las velocidades relativamente altas conducen a perdidas por turbulencia.

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H

Q

CURVAS CARACTERISTICAS.

Las curvas características de las bombas son relaciones gráficas entre la carga, el

gasto, potencia y rendimiento. Excepto cuando se trata de bombas de muy

pequeño tamaño, es indispensable conocer las curvas características antes de

adquirir una bomba, Ya que solo así podremos saber el comportamiento de ella

una vez instalada en un determinado sistema hidráulico.

Curva QH

En esta curva se lleva en abscisa el gasto y en ordenada la carga total, a

velocidad constante

El valor de H que resulta para Q = 0 es la presión que desarrolla la bomba cuando

la válvula de salida está totalmente cerrada y es generalmente un 15 % a un 30%

superior a la presión normal. Las bombas centrifugas al contrario de las de

émbolo, permiten que se cierre la válvula de salida pues su presión de

estrangulamiento es limitada y su caja resiste perfectamente esa presión.

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H H

Q Q

H

Q

H

Q

Las curvas pueden ser crecientes o decrecientes denominadas estables o

inestables

Curva estable Curva inestable

Las bombas de curva QH inestable tienen grandes problemas para ponerlas en

paralelo debido a que cuando está funcionando en la parte alta de la curva, la

otra no puede entrar en servicio ya que su presión es menor.

También se habla de curvas planas o inclinadas según sea la pendiente. Las

bombas de curva QH inclinadas son más convenientes cuando las

condiciones de altura de elevación son variables, ya que para una variación

dada de H la variación de Q es mucho menor que en el caso de una curva

plana.

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HP

Q

Curva Potencia – Gasto

Se puede observar que el mínimo de potencia se produce para un gasto cero o

sea con válvula de salida cerrada. La potencia se gasta sólo en sostener el agua

contra la válvula y no hay consumo de energía para hacerla circular por el sistema.

Esa potencia es aproximadamente un 50% - 60% de la potencia normal de

funcionamiento. Se comprende que no solo es posible cerrar la válvula de salida

sino que es conveniente debido a que se tiene el mínimo de energía.

Efectivamente en las grandes instalaciones se hacen partir bombas con la válvula

totalmente estrangulada y se va abriendo poco a poco.

Se debe tratar en lo posible que la curva de potencia sea plana en la zona de

funcionamiento cuando la carga es variable, es decir, que la potencia sea

ligeramente diferente a la de funcionamiento normal.

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Rendimiento - Gasto

Q

En abscisas se lleva el gasto y en ordenadas el rendimiento en porcentaje,

siempre con la velocidad constante. Para Q=0, =0 y llega a su máximo para la

condición de funcionamiento normal. Luego empieza a descender. Las

pérdidas de rendimiento de una bomba pueden ser:

- Hidráulicas, debido a pérdidas de carga al escurrir el liquido

- Mecánicas, debido a rozamiento mecánicos

- De filtración, debido a que una pequeña cantidad de agua se filtra desde el

lado de alta presión hacia el lado de baja presión.

El ideal es que la curva sea plana en el tramo que nos interesa. El rendimiento

puede ser tan alto con de 92% para bombas grandes y tan pequeño como el 10%

y aún el 5% para las bombas chicas.

La potencia, que es igual al producto del gasto por la altura, sería proporcional al

cubo de la velocidad. Esto suponiendo que se mantenga constante el rendimiento.

En realidad el rendimiento mejora ligeramente al aumentar la velocidad debido a

que la potencia hidráulica aumenta con el cubo mientras que las pérdidas de carga

aumentan con el cuadrado o con una potencia un poco inferior a 2.

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H

Q

H

Q

H0

Curva de carga del sistema.

Si consideramos el sistema hidráulico dentro del cual opera la bomba, podemos

dibujar una curva que nos dé en abscisas el gasto y en ordenadas las pérdidas de

carga totales, es decir la suma de las pérdidas de carga por frotamiento en las

cañerías ( JL) y de las pérdidas de carga de tipo singular ∑ k

V 2

2 g , evidentemente

esta curva debe pasar por el origen.

Si hacemos que esta curva, en vez de partir desde cero, corte al eje de las

ordenadas en el punto Ho igual a la altura estática de elevación total, tendremos lo

que se denomina curva de carga del sistema. En otras palabras la curva anterior

se ha trasladado paralelamente en la cantidad Ho.

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H

Q

h

hb

q

Curva de carga de la bomba

Curva de carga del sistema

Esta curva para cada valor del gasto nos da la altura manométrica total de

elevación. Es muy sencilla de construir y bastan tres a cuatro puntos ya que su

forma es aproximadamente parabólica. Depende exclusivamente de las

características hidráulicas del sistema.

Punto de funcionamiento de una bomba

Si combinamos la curva de carga del sistema con la curva Q-H de la bomba,

obtenemos el punto de intersección de ambas, las características de

funcionamiento, es decir el gasto y la altura con las cuales funcionará la bomba

Supongamos ahora que se estrangula parcialmente la válvula de salida o una

válvula cualquiera del sistema. En ese caso la curva de carga del sistema variará

como se indica con la línea de segmentos. Se obtiene así mayor altura de

elevación de la bomba, pero menor gasto.

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H

Q

Ho

Ho

1 2

4

A

B

Q

H

Operación en serie y en paralelo

En muchas instalaciones las bombas deben trabajar en serie y en paralelo. A

continuación veremos cómo se combinan las curvas características de cada

unidad cuando funcionan en conjunto.

a- Bombas en serie

Supongamos dos bombas gemelas en serie, es decir que la impulsión de una

bomba llega a aspiración de la otra. En este caso el gasto que circula por ambas

bombas es el mismo y para cada gasto se obtiene el doble de la carga

correspondiente a una bomba. La curva Q-H resultante se obtiene duplicando para

cada gasto la carga correspondiente Q1A=AB.

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36

Ho

Curva del conjunto

Curva de carga del sistema

A B

1 2 3

Si la curva de carga del sistema es la indicada con línea de segmentos, podemos

observar que el gasto que se obtiene con las dos bombas es inferior al doble de

que se obtiene con una sola 0-2 < 2(0-1).

Del mismo modo la altura correspondiente a las dos bombas es inferior del doble

de la correspondiente a una sola 2-4 < 2(1-3).

El rendimiento se obtiene para cada Q de la curva correspondiente a una bomba.

En efecto la potencia es

QHη para una bomba. Para dos será 2

QHη o sea

Q2Hη

siendo H la altura que corresponde a cada bomba en serie.

La curva de potencia se obtiene para cada gasto, sumando las potencias de

ambas bombas.

La puesta en serie de dos bombas de distintas características es posible, pero

ofrece dificultades. Se debe instalar la de mayor capacidad como primera etapa,

ya que si no fuera así podría faltar alimentación a la bomba más potente.

b- Bombas en paralelo

El caso de bombas en paralelo se presenta frecuentemente en la práctica. Las

elevadoras se proyectan generalmente con dos o más unidades que pueden

funcionar en paralelo. Las curvas resultantes se transforma como sigue:

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Q-H. Para construir la curva resultante para 2 bombas gemelas en paralelo, se

suman los gastos para cada carga. O sea la curva parte del mismo punto en el eje

de la H y se verifica que 1-2 = 2-3.

Al combinarla con la curva de carga del sistema, como la de segmentos, se puede

ver que el gasto que dan las bombas gemelas en paralelo es inferior al doble del

que da una sola:

0-B <2(0-A)

A pesar de que las bombas sean gemelas, siempre existen pequeñas diferencias,

de modo que las curvas QH difieren ligeramente.

Se produce así una distribución de gastos desequilibrada, lo que acentúa si las

curvas QH son planas. Por esta razón, cuando se trata de bombas que van a

trabajar en paralelo es preferible que la curva QH sea inclinada.

La potencia del conjunto es igual a la suma de las potencias de cada bomba, de

modo que para cada gasto llevamos la suma de las potencias en ordenadas.

El rendimiento es el mismo que corresponde a una sola bomba

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Terminología:

Altura estática de aspiración: Es la diferencia entre la superficie del liquido a

elevar y el eje de la Bomba

Altura estática de impulsión: Es la diferencia de niveles entre el eje de la

bomba y la cota piezométrica superior. En el caso de la cañería que entrega

a un estanque superior esa cota piezométrica coincide con la superficie del

liquido, si la entrada es ahogada.

Altura estática de elevación total : Es la diferencia entre las cotas

piezométricas inferior y superior

Altura dinámica: Son las alturas estáticas más las pérdidas de carga. Se

habla de altura dinámica de aspiración, de impulsión y altura dinámica total

de elevación.

Aspiración:

Las bombas pueden ser instaladas bajo o sobre el nivel del liquido que será

elevado. Cuando la bomba está instalada sobre el nivel del agua existe aspiración,

es decir se produce un cierto grado de vacío que hace subir el liquido. La altura de

elevación máxima teórica de una bomba sería de 10.33 m al nivel del mar. Sin

embargo esta altura jamás se alcanza debido a:

a) Pérdidas de carga por frotamiento y pérdidas especiales de carga en la

aspiración.

b) Presión de vapor. Cuando la presión absoluta es inferior a la presión de vapor

correspondiente al líquido que se eleva, se produce vaporización y se

interrumpe el escurrimiento. La tensión de vapor es variable con la

temperatura (aumenta con ella) y por esta razón no es conveniente tener

aspiración cuando se trata de agua caliente.

c) Presiones de vapor para el agua a distintas temperaturas ( presiones

absolutas)

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t ºC P Kg/cm2 t ºC P Kg/cm2

0 0.0062 55 0.1602

5 0.0089 60 0.2028

10 0.0125 65 0.2547

15 0.0174 70 0.3175

20 0.0238 75 0.3929

25 0.0322 80 0.4828

30 0.0431 85 0.5894

35 0.0572 90 0.7149

40 0.0750 95 0.8620

45 0.0974 100 1.0330

50 0.1255

d) Cavitación: Debido al descenso de la presión de aspiración, se separan

burbujas de vapor de agua, las que al ser sometidas a presiones altas dentro

de la bomba se rompen y chocan contra las paredes produciendo gran ruido y

la rápida destrucción de la bomba

Naturalmente mientras mayor es la altura sobre el nivel del mar a la cual funciona

la bomba, menor debe ser la altura de aspiración.

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Carga neta de succión

En las instalaciones de cierta importancia o cuando se trata de condiciones

especiales de aspiración es necesario tener en cuenta la llamada carga positiva de

succión que se abrevia N.P.S.H. (net positive suction head)

Se llama carga neta de succión requerida a la altura de columna que se requiere

para hacer escurrir el liquido hacia la bomba sin producir inconvenientes de

cavitación. Es un valor experimental y lo dan los fabricantes para cada tipo de

bomba.

La altura de presión atmosférica debe ser igual a la altura de aspiración más las

pérdidas de carga, más la presión de vapor y más la carga neta de succión.

Puede suceder que la suma de la carga neta de succión, pérdidas de carga y

presión de vapor sea mayor que la altura de presión atmosférica.

En estas condiciones no puede existir altura de aspiración sino que la bomba se

deberá colocar bajo el nivel del agua de modo que exista una carga positiva de

aspiración

Se habla también a veces de carga neta de succión disponible que no depende de

la bomba sino del sistema hidráulico. Es la diferencia entre la altura de presión

atmosférica y la altura de aspiración más las pérdidas de carga más la presión de

vapor. El ingeniero puede calcular este valor de acuerdo con las condiciones en

que funciona la bomba y pedir a la fábrica, una bomba cuya carga neta de

succión requerida sea como máximo la disponible.

Debe quedar bien claro que la carga neta de succión requerida es una

característica de la bomba, en cambio la carga neta de succión disponible

depende del sistema hidráulico dentro del cual funcionará la bomba

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Cebado

Se llama cebado a la operación que consiste en extraer el aire de la cañería de

aspiración y de la bomba para que quede llena con líquido. Se puede realizar esta

operación por medio de dos sistemas:

a) Llenando la cañería con liquido ya sea desde una fuente exterior o bien desde

una cañería de impulsión mediante un By-Pass

b) Extrayendo el aire por medio de una bomba de vacío

Las bombas pequeñas tienen en su cuerpo un pequeño embudo por donde se

puede agregar agua para cebado.

La cañería de aspiración debe tener en su extremo inferior una válvula de pie que

es una válvula de retención que permite mantenerla llena de liquido.

Es de gran importancia que la cañería de aspiración sea perfectamente

hermética, ya que si entra un 1% de aire, la capacidad de la bomba disminuye en

un 10% y si entra el 10% de aire se pierde totalmente el cebado. Se puede decir

que el 90% de las fallas de las bombas se deben a filtraciones de aire en la

aspiración.

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Conclusión.Después de haber obtenido esta gran información podemos concluir que cuando escuchamos de bombas no necesariamente nos referimos a un armamento o articulo para destrucción esta es una palabra mucho más amplia que abarca una gran gama de productos que podemos tener frente a nosotros y utilizar diariamente

Entre los tipos de bombas podemos encontrar de embolo alternativo, de embolo rotativo, roto dinámicas en donde en las primeras se bombea una determinada cantidad de fluido y la tercera obtiene su nombre gracias a un elemento rotativo llamado rodete

Una bomba es de desplazamiento positivo, cuando su órgano propulsor contiene elementos móviles de modo tal que por cada revolución se genera de manera positiva un volumen dado independiente de la contrapresión de salida

Las bombas también pueden ser clasificadas en bombas de desplazamiento positivo y bombas de desplazamiento no positivo

Las bombas de desplazamiento positivo guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro.

Las bombas positivas tienen la ventaja de que para poder trabajar no necesitan "cebarse, es decir, no es necesario llenar previamente el tubo de succión y el cuerpo de la bomba para que ésta pueda iniciar su funcionamiento

Las bombas pueden ser instaladas bajo o sobre el nivel del líquido que será elevado. Cuando la bomba está instalada sobre el nivel del agua existe aspiración, es decir se produce un cierto grado de vacío que hace subir el líquido

Entre las bombas de desplazamiento positivo podemos encontrar bombas rotatorias, de leva y pistón, de engranajes externos, de engranajes internos, lobulares, de tornillo

Entre las bombas de desplazamiento no positivo podemos encontrar a las bombas centrifugas las cuales tienen un motor de paletas giratorio sumergido en el liquido, este entra en la bomba cerca del eje del motor y las paletas lo arrastran hacia sus extremos de alta presión

Las bombas centrifugas también pueden ser clasificadas en bombas de voluta, bombas difusor, bombas turbina, bombas de flujo mixto y axial

Las bombas también pueden ser clasificadas según sus características estructurales y generales; tales como unidades horizontales y verticales,

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diseños de acoplamiento directo, impulsores de succión simple y doble, carcasas divididas horizontalmente, etc.

Las curvas características de las bombas son relaciones gráficas entre la carga, el gasto, potencia y rendimiento.

Bibliografía.

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La información utilizada para lograr producir este material de apoyo y estudio fue obtenida de:

http://www.watson-marlow.com.mx/index-es.html?gclid=CN_9xZqUwpMCFQoDGgodoEwpBw

http://www.bombas-ideal.com/contrainc.html http://www.bombas-ideal.com/horizontales.html http://www.bombas-ideal.com/multicel.html http://www.monografias.com/trabajos14/bombas/bombas.shtml http://www.mitecnologico.com/iem/Main/

ConceptoYClasificacionDeLasBombas http://www.elriego.com/informa_te/materiales_riego/Bombas/

bomb_agricultura_clasificacion.htm http://tarwi.lamolina.edu.pe/~dsa/TBombas.htm