bombas-- yamid arteta fandiño

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DEFINICION DE BOMBAS SEGUN SU CRITERIO

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    Bombas Delubricacin

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    INTRODUCCIN

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    Las bombas son de gran importancia en eltrasiego de fuidos, debido a su capacidad deproducir vaco, con lo cual se puede empujarel fuido hacia donde se desee transportar.Existe una innidad de bombas las cualestienen distintas unciones, todo depende deltipo de fuido de la temperatura a la cual seva a transportar y la presin ue se soportar!"na bomba o una m!uina soplante

    centruga consta esencialmente de uno om!s rodetes provistos de !labes, montadossobre un !rbol giratorio y cerrados en elinterior de una c!mara de presin

    denominada cubierta

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    PRINCIPIO YCLASIFICACION

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    "n euipo de bombeo es un transormador de energa,mec!nica ue puede proceder de un motor el#ctrico,t#rmico, etc. $ la convierte en energa, ue un fuidoaduiere en orma de presin, de posicin y develocidad.

    %s se tendr!n bombas ue uncionen para cambiar la

    posicin de un cierto fuido. &or ejemplo la bomba depo'o proundo, ue adiciona energa para ue el aguadel subsuelo se eleve a la supercie.

    "n ejemplo de bombas ue adicionan energa depresin sera una bomba en un oleoducto, en dondelas cotas de altura as como los di!metros de tuberasy consecuentemente las velocidades uesen iguales,en tanto ue la presin uesen iguales, en tanto ue lapresin uese incrementada para poder vencer las

    perdidas de riccin ue se tuviesen en la conduccin

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    Existen bombas ue trabajan con presiones y alturas iguales ue(nicamente adicionan energa de velocidad. )in embargo a esterespecto hay muchas conusiones en los t#rminos presin y velocidadpor la acepcin ue llevan implcita de las expresiones uer'a*tiempo.En la mayora de las aplicaciones de energa conerida por la bombaes una me'cla de las tres. Las cuales se comportan de acuerdo conlas ecuaciones undamentales de la mec!nica de fuidos.

    Lo inverso a lo ue sucede en una bomba se tiene en una m!uinallamada com(nmente turbina, la cual transorma la energa de unfuido+ en sus dierentes componentes citadas en energa mec!nica.

    &ara una mayor claridad, buscando una analoga con las m!uinasel#ctricas, y para el caso especco del agua, una bomba sera ungenerador hidr!ulico, en tanto ue una turbina sera un motor

    hidr!ulico. ormalmente un generador hidr!ulico -bomba es accionado por un

    motor el#ctrico, t#rmico, etc. mientras ue un motor hidr!ulico-turbina acciona un generador el#ctrico.

    /rat!ndose de fuidos compresibles el generador suele llamarsecompresor y el motor puede ser una turbina de aire, gas o

    simplemente un motor t#rmico.

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    Existe una diversidad de clasicacin de bombas ue

    ocasionalmente puede causar conusin al intentarubicarlas dentro de un cierto tipo, clave u otra distincin,sin embargo la m!s adecuada para propsitos de estetrabajo es la proporcionada por el instituto de 0idr!ulicade los.E.".".

    Esta clasicacin toma en cuenta la orma cmo el fuidose despla'a dentro de los elementos de la bomba, aspara auellos en los ue el fuido se despla'a a presindentro de una carcasa cerrada, como resultados delmovimiento suavi'ada de un pistn o embolo, se le

    denomina 1bombas de despla'amiento positivo2,mientras ue las bombas en las cuales el fuido esdespla'ado por el movimiento circular de uno o variosimpulsores provistos de alabe, se les denomina 13ombas4entriugas2 y es en el presente trabajo a estas (ltimas a

    las ue se har! reerencia.

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    5especto a la orma sica de labomba se debe tener en cuenta ue

    existen bombas de eje hori'ontal overtical, ambas de empujes centros ode despla'amiento positivo, baja oalta velocidad , tambi#n laespecicacin de los materialesdeben ser compatibles con losluidos ue se bombear!n.

    "na practica com(n es denir lacapacidad de una bomba con eln(mero adimensional llamado

    velocidad especca

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    CLASIFICACION DEBOBAS

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    BOBAS DEDESPLA!AIENTO POSITI"O

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    Las bombas de despla'amiento sesuelen dividir en cuatro clasesgenerales6 7 de potencia reciprocante, 8 de vapor 9 rotatorias : sin pistones.

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    "na bomba de potencia es una bomba

    reciprocante impulsada por una uente deenerga externa aplicada al cig;e

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    Estas bombas se caracteri'an porsus ajustadas holguras deuncionamiento y por la ausencia dev!lvulas de succin y de descarga.

    =recuentemente, las bombasrotatorias slo se lubrican con elfuido ue se bombea. En las bombas

    sin pistones se utili'a la presindirecta de aire, gas o vapor sobre elfuido ue se bombea

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    Bombas #e $o%enciareci$rocan%es

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    Las bombas de potencia son m!uinas de

    despla'amiento positivo ue, a una velocidadconstante entregan esencialmente la mismacapacidad a cualuier presin dentro de la capacidaddel impulsor y la resistencia mec!nica de la bomba.La alta eciencia inherente de estas bombas es casi

    independiente de la presin y la capacidad, y slo esun poco m!s baja en una bomba peue

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    En algunas aplicaciones, esto crea un problema

    de control ue debe resolverse si se vara lavelocidad, se deriva a velocidad constante, o secarga y descarga la bomba en ormaintermitente. >uchas bombas de potencia se

    disponen para poder cambiar con acilidad eltama

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    Bombas &er%icales

    #e $o%encia

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    )e construyen con extremos de potencia totalmenteencerrados y autolubricados, protegidos en ormaeca' contra inltracin de fuido bombeado o laentrada de polvo de la atmsera circundante. Lasvelocidades del #mbolo bu'o hasta de :?? [email protected]? m/s), en las bombas de carrera corta con

    velocidades de rotacin de 9?? a B8? rpm. ,permiten la conexin directa con el impulsor o conuna transmisin de reduccin sencilla, en lugar delas transmisiones de doble reduccin ue se suelenreuerir con bombas antiguas de baja velocidad. En

    la gura se ilustra una bomba invertida, tpica, de C?a 7C?? bhp -9B a 77?? D. El m(ltiple de succin-7 se comunica con las v!lvulas de succin -8 uedirigen el fujo hacia las c!maras individuales de los

    #mbolos dentro del cilindro de trabajo -9.

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    F!lvulas similares de descarga -:, est!n alojadasen orma parcial en el m(ltiple de descarga -C enel lado opuesto del cilindro. El prensaestopas -G seextiende hacia arriba desde el cilindro y aloja el#mbolo bu'o -B, la empauetadura del embolo -Hy los bujes de alineacin -I. El collarn de

    prensaestopas -7? $ las tuercas y pernos delprensaestopas -77 y 78 mantienen a #ste en sulugar. El #mbolo est! conectado a la crucetasuperior y este conjunto, a su ve', se conecta a lascrucetas del extremo de potencia -7C mediantevarillas de traccin. El extremo de potencia est!autocontenido y protegido contra la contaminacindel aceite por medio de tapas de acceso con juntas-7B $ los tubos telescpicos -7H ue rodean las

    varillas de traccin.

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    La cruceta est! conectada a lasbielas -7I por medio del pasador dearticulacin -8?. La biela traslada elmovimiento rotatorio del cig;e

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    El dise&a,incluso con pie'as orjadas de alta resistencia.Jebido a estas cargas tan pesadas, el cig;e

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    bombas #e $o%encia'ori(on%ales

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    se abrican tambi#n en un rango semejante de

    tama

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    El extremo hori'ontal de potenciasuele ser de autolubricacin con un

    arrojador -7 ue se sumerge en elaceite y lo lleva hasta un sistema dedistribucin desde donde fuye porgravedad a todas las pie'as mviles.)in embargo, las bombashori'ontales ue uncionan avelocidades menores de 7GC r@min

    reuieren un sistema de lubricacin apresin, similar al ue se emplea enlas bombas verticales

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    /abla 74apacidades nominales tiplcas de bombas depotencia -especiales trplex, hori'ontales

    4arrera,pulg

    8 M 9 : C G

    mm G: BG 7?8 78B 7C8

    r@min GI? C9? :8? 9G? 9??

    bhp 8H G? 7?? 7C? 9??

    D 87 :: B: 77? 88?

    Eciencia, N

    HC HG HB HH I?

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    bombas #e $o%encia #e$is%n 'ori(on%al

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    son otro tipo de bomba reciprocante ue se ilustran en

    la gura 9. Esta bomba suele uncionar a velocidadesue van de C? a 8?? r@min. Las unidades construidascon engranes de una sola reduccin encerradas en elc!rter tienen el !rbol del pi

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    &ara servicio general, se emplea labomba hori'ontal de pistn entama&a.En el servicio paralos campos petroleros, a estasunidades las llaman bombas para

    Podos, y se emplean para ayudar a laperoracin de po'os. )e construyenen tama&a

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    Bombas $ara $resinmu) al%a

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    4onorme aumentan sustancial mente las presiones por arriba de7C ??? a 8? ??? lb@pulg8 -7?: a 79H >&a, hay ue reducir de modo

    dr!stico la velocidad del pistn o #mbolo a n de obtener unaduracin aceptable de la empauetadura y disminuir el n(mero deinversiones de presin y esuer'os cclicos ue avorecen las allaspor atiga.

    Esto conduce a cargas y tama

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    El cilindro impulsor o de baja presin es un cilindro hidr!ulicoconvencional de doble accin, con dimensiones para desarrollar el

    empuje deseado con una presin del aceite de no m!s de 8???Pb@pulg8 -79.I >&a. )e utili'an cuatro tama

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    bombas #e $o%encia #e

    ca$aci#a# &ariable

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    se emplean en aplicaciones donde se reuiere un gasto variablede fuido. El gasto variable se puede lograr 7 al variar lavelocidad de la bomba 8 al derivar la salida de la bomba deregreso hacia los sistemas de succin o, 9 al variar la longitudde la carrera de la bomba. Las velocidades de la bomba sepueden modicar con el uso de transmisiones de velocidadvariable.

    En la gura se ilustra un sistema de descarga de v!lvula desuccin sincroni'ada, utili'ado en los sistemas hidr!ulicos deltipo acumulador. Este aparato mantiene abierta mec!nicamentela v!lvula de succin durante la carrera de descarga de labomba, lo cual evita ue #sta genere suciente presin comopara abrir la v!lvula de descarga por tanto, la salida de labomba es cero. "n descargador de la v!lvula de succin permiteue la bomba opere de modo continuo a una velocidad,inici!ndose o deteni#ndose el gasto seg(n se reuiera. El fujono se puede variar ni estrangular con una v!lvula de succindescargada, slo se puede iniciar o detener

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    En la gura se ilustra el extremo de potenciade una bomba de carrera variable. Ksta tieneun yugo ajustable ue, cuando se mueve,hace variar la longitud de la carrera de la

    bomba. $a ue la salida de la bomba est!relacionada directamente con la carrera dela bomba, se cambia el gasto siempre uevare la carrera. Las bombas de carrera

    variable se pueden emplear para produciruna gran variedad de gastos a una velocidadconstante de la bomba

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    Bombas $ara $as%as

    a*ua#as )e utili'an bombas de potencia tanto verticales como hori

    'ontales de pistn para bombear diversas pastas aguadas.4uando se emplean bombas de #mbolo bu'o para eseservicio, hay ue modicar el prensaestopas y se necesitaun sistema para lavar a chorro el #mbolo a n de evitar uela pasta aguada contamine la empauetadura. La relacinentre la ra'n de desgaste de las pie'as respecto a lasvelocidades del fuido y a la abrasividad no ha sidoestablecida con rme'a y se debe determinar para cadapasta aguada ue se bombee. )e menciona el n(mero de>iller como indicador de la abrasividad de las pastasaguadas

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    Car*a o al%ura #e succinEl luido fuye

    hacia el lado de succin de una bomba comoresultado de la presin ejercida sobre #l. )i elluido est! expuesto a la atmsera, estapresin ser! la atmos#rica si el luido est! enun recipiente cerrado Qcomo es el caso de agua am!s de 878 R= -7?? R4 o luidos vol!tiles comoel amoniaco o el butanoS, la presin ser! la desaturacin correspondiente a la temperatura delluido. % estas presiones se les debe sumar una

    carga hidrost!tica positiva siempre ue lasupercie libre del luido est# a mayor nivel uela v!lvula de succin de la bomba.

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    Las bombas #e +mbolo bu(o #e al%a&eloci#a#reuieren considerablemente

    una carga neta positiva de succin mayorue las de baja velocidad y. a menudo, nouncionar!n con cualuier altura desuccin, ni siuiera con agua ria. %dem!s,

    el concepto C. la carga reuerida paraacelerar el luido en la tubera de succines un actor mucho mayor a velocidades derotacin m!s altas. 4on la

    ecuacin H T LVnC/gK,se da unaaproximacin emprica de esta cantidadpara las bombas con cig;e

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    Flu,o ) aceleracinEn la gura se muestra la variacin terica del fujopara diversos tipos de bombas seg(n se enlistan. Las bombas con unn(mero impar de manivelas tienen la misma variacin de fujo para los

    extremos de luido. de simple y doble accin. Las curvas de fujo para lasbombas s#ptuplex y nnuplex son semejantes a la curva de las untuplex,con m!s variaciones. pero m!s peue

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    Numero #e embolos

    %Tsimplex, de doble accion 7Uasto m!ximo sobre la media T CI.IGNUasto mnimo bajo la media T 7??.?N3 T J(plex, doble accin, bra'os a I?. entre s 8Uasto m!ximo sobre la media T 8G.B8NUasto mnimo bajo la media T 87.CGN

    4 T /rrplex, accin sencilla, bra'os a 78?. entre s 9Uasto m!ximo sobre la media T G.G:NUasto mlnimo bajo la media T 7H.:8NJ T Vuntuplex, accin sencilla, bra'os a B8. entre sP CUasto m!ximo sobre la media T 7.HHNUasto mlnlmo sobre la madia T C.G9N

    )#xtuplex, accin sencilla, bra'os a C7WO. entre sP BUasto m!ximo sobre la media T 7.8NUasto mlnlmo sobre la media T 8.HNnuplex, accin sencilla, bra'os a :?. entre s IUasto m!ximo sobre la media T ?.BNUasto mlnimo sobre la media T 7.CN

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    "ELOCIDADES DE LASBOBAS DE POTENCIA

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    En la tabla se dan los datos sobre bombas est!ndar yde dise

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    /abla 8 Felocidades aproximadas de las bombasde potencia

    4arrera 4arrera 4arrera

    pulg mm r@min pulg mm r@min pulg mmr@mi

    n

    8 G: H?? G 7C8 :?? 78 9?C 7??

    9 BG C?? B 7BH 99? 7H :CB B?

    C 78B :?? I 88I 88C 8: G7? G?

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    CAR-A SOBRE .BOLO BU!O La bomba de potencia se dise&a en donde lb@pulg8 ->&a es la presindierencial y % es el !rea del #mbolo o pistn, pulg8 -rnrn8 sobre lospistones de doble accin el !rea a de la biela se resta en la carrerahacia el rente.

    %l sistema de cojinetes se le asigna una capacidad nominal para unacarga especca a velocidad de dise

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    BOBAS A "APOR O DE

    CONDENSACION

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    En la bomba a vapor de accin directa, el pistn del vapor se conecta alpistn de la bomba por medio de una varilla sin movimiento de

    manivela. o hay corte ni expansin del vapor, ya ue se admite a unara'n constante en toda la carrera. Las pie'as en movimiento sonamortiguadas y llevadas hasta el reposo por el vapor atrapado en elextremo del cilindro de vapor al nal de cada carrera, con la presinplena del vapor sobre el lado opuesto del pistn. La velocidad real delpistn en movimiento es pr!cticamente constante durante el H? al I?N

    de la carrera. En las bombas sencillas y d(plex, se tiene una pausadenida al nal de cada carrera, lo ue es importante para el cierre delas v!lvulas del extremo del fuido. En la gura se ilustra el extremo devapor de una bomba d(plex. El pistn del vapor en cada lado est!conectado mec!nicamente a la v!lvula de vapor del lado opuesto. Jadoue hay cierta superposicin de las carreras, una bomba d(plexentregar! un fujo continuo de fuido sin fuctuacin marcada depresin. "na bomba d(plex reali'ar! de manera incorrecta una carreracorta al bombear un fuido vol!til si la carga de succin no es lasuciente como para evitar la vapori'acin instant!nea en el cilindrodel fuido

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    a%eriales $ermisibles$ara bombas

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    Liuido >aterial permisible Liuido >aterial permisible

    %ceite vegetal %,3,4,H,I,7?,77,7: Jienilo 4,9

    %cetato de etilo 4,I,7? Esencia de trementina-aguarras 3,4

    %cido clorhidrico 77,78 Uasoleo 3,4

    %cido nitrico C,G,B,H,I,7?,78 Uasolina 3,4

    %cido sulurico -hasta alGCNal7?N

    7?,77,78%,7?,77,78,7:

    UlicerinaFinagre

    %,3,4%,H,I,7?,77,78

    %cido tanico %,H,I,7?,77,7: Xarabe %,H,I,7?,77,78

    %cido de rutas %,H,I,7?,77,7: Xugo de caela'a %,3

    3arni' %,3,4,H,7: ata 3,4

    3enceno 3,4 &asta de papel %,3,4

    4arbonato de potasio 4 &egamento 3,4

    4erve'a %,H )almuera de agua de mar %,3,4

    4loruro de amonio I,7?,77,78,7: )almuera de cloruro de calcio 4

    4loruro de etileno %,H,I,7?,77,7: )almuera de cloruro de sodio %,4,H

    4loruro de magnesio %,H,I,7?,77,78 )oluciones para curtidura %,H,I,7?,77,78

    4loruro de potasio %,H,I,7?,77,7: )osa comercial 4

    creosota 3,4 /olueno 3,4

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    BOBAS DE "OLUEN

    CONTROLADO

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    La bomba de volumen controlado, llamada tambi#n bombadosicadora o proporcionadora, se emplea para despla'ar con

    precisin un volumen predeterminado de luido en un tiempoespecco. Esas bombas pueden producir presiones hasta de 9? ???lb@pulg8 -8?G >&a, dentro de Z*7 N de su capacidad nominal. El#mbolo o el pistn pueden hacer contacto directo con el fuido. Enla bomba de volumen controlado del tipo de diaragma, el cualpuede ser plano o tubular, est! en contacto directo con el fuido. El

    o los diaragmas pueden tener impulsin mec!nica o hidr!ulica Los diaragmas de accionamiento mec!nico se suelen emplear para

    presiones hasta de 8C? lb@pulg8 -7.B >&a y capacidades de 8Cgal@h -I: L@h. "na bomba con una relacin de reduccin de 7?67 sepuede ajustar con exactitud entre 7? y 7??N de su capacidadnominal.

    El mecanismo de impulsin tiene la capacidad para cambiar eldespla'amiento. Kste se cambia con un ajuste a mano o en ormaautom!tica, con una Ose

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    BOBAS ROTATI"AS

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    En las bombas rotativas se reuiere

    la conservacin de tolerancias muyprecisas entre las supercies dericcin para ue la eciencia

    volum#trica sea continua )uaplicacin principal es bombearpetrleo y sus derivados y otrosluidos ue tienen poder lubricantey alta viscosidad. /ambi#n seemplean para luidos de altasviscosidades hasta de 8 ??? ??? ))"

    -:: x 7?*: m@s

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    &or el di!metro de la descarga de una bomba

    rotativa se designa su tama

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    Bombas #e $ale%as

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    Las ugas en este tipo de bombas ocurren sobre las puntas y loscostados de las paletas. Estas ugas ocurren cuando las paletas est!n

    debajo de los dos estribos. Jebido a ue no se puede lograr ue laspuntas de las paletas ajusten en la cavidad del alojamiento en todas lasposiciones, las paletas tienen contacto lineal y poca resistencia a lasugas. El desgaste tambi#n puede ser serio a velocidades altas, salvo uelas paletas est#n sujetas en contra de la uer'a centruga. )i se aumentael n(mero de paletas, hay una reduccin considerable de las ugas.

    En la gura se ilustra una bomba de paletas guladas tpica. "n solo rotorgira dentro de una carcasa. El elemento de bombeo consta de paletasm(ltiples ue se desli'an en ranuras en el rotor. El rotor y la carcasa sonexc#ntricos. La uer'a centruga o la presin mantienen el extremoexterno de las paletas en contacto con la cavidad en la carcasa. Laspaletas son de acero endurecido, de bronce o no met!licas. Este tipo esusual para capacidades baja y moderada y para presiones bajas. 4uando

    la velocidad es alta o el luido ue se bombea tiene poco valorlubricante, ocurre desgaste r!pido en las puntas de las paletas y en lacarcasa. En algunas construcciones, las paletas tienen articulaciones enun extremo y uncionan en ranuras en la placa lateral.

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    Bombas #e $is%n

    e/c+n%rico

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    0ay muchas bombas de este tipo en servicio. La

    ue se ilustra en la gura es de !rbol sencillo concuerpo cilndrico y con un exc#ntrico oscilante yuna abra'adera. El contacto entre la abra'aderay el cuerpo se aproxima a un contacto casi enuna sola lnea. 4onorme avan'a el desgaste, lasugas se vuelven excesivas. Este tipo es (til paracapacidades peue

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    Bombas #e +mbolos

    ra#iales ) $la%ososcilan%es

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    La rotacin del cuerpo ue lleva los #mbolos conecta

    cada uno de ellos con el puerto de succincorrespondiente durante la carrera de succin del #mboloy con el puerto de succin en su carrera de descarga.Estos dise

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    bombas #e un solo %ornillo, el fuido se bombea ensentido axial entre las roscas engranadas internas delestator y del tornillo

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    %i$o lobulares una de las primeras construcciones ue se emplearon para bombas yventiladores rotativos. )on adecuadas paracapacidades medianas y grandes y presionesbajas. %l igual ue en la bomba del tipo de pistnoscilante, hay contacto lineal entre el impulsor y el

    cuerpo, y las ugas son excesivas a presiones altas.Los lbulos no son de accionamiento por smismos por tanto, estas bombas se debenconstruir con engranes piloto externos, uepuedan transmitir la mitad de la potencia utili'ada.

    desde el !rbol propulsor hasta el !rbol impulsado.

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    Las bombas #e en*ranesE1TERNOS

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    son del tipo de dos !rboles y de muy diversasconstrucciones. )e utili'an para casi todas las capacidadesy presiones. En muchos tipos, los engranes del rotor sonautom!ticos y no se necesita un engrane piloto. La ormam!s sencilla emplea engranes de dientes rectos. El grann(mero de dientes en contacto con la carcasa minimi'a lasugas alrededor de la perieria. La utilidad de los engranes

    de dientes rectos est! limitada porue atrapan luido en ellado de descarga en el punto donde se acoplan entre s losengranes, con lo cual resulta una operacin ruidosa y bajaeciencia mec!nica, en particular a altas velocidades derotacin. )e pueden proveer cavidades para descarga en

    las placas laterales para reducir los eectos del atrapamiento de luido. En otras bombas de este tipo, los engranesson helicoidales sencillos o helicoidales dobles de dientescon !ngulos de 7C a 9?R -?.8G a ?.C8 rad o m!s

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    Bombas #e en*ranes

    in%ernos

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    Diferencia de un diente.* En las bombas de este tipo, un impulsormontado en relacin exc#ntrica con el cuerpo acciona un engrane

    interno ue gira en el cuerpo o en los cojinetes montados en las placasdel extremo. El fujo es pr!cticamente continuo y sin inversiones. )epuede usar con altas velocidades de rotacin. En estas bombas, lasugas ocurren alrededor de la perieria de la corona, sobre las puntasde los dientes de los engranes cuando empie'an a acoplar y por laPnea de contacto cuando est!n acoplados por completo. Este tipo es

    adaptable en particular para altas presiones y altas velocidades, porejemplo para aceites con valor lubricante y de considerable viscosidad Diferencia de dos dientes.* En esta construccin, se utili'a un estribo o

    apoyo en una de las placas laterales para llenar el espacio abiertoentre el engrane externo y el interno. 4on esta construccin se reducenlas ugas, pero se reuiere el empleo de un engrane interno volado, lo

    cual restringe la aplicacin de las bombas para capacidades ypresiones peue

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    Bombas de pistn circunferencial. El

    fuido se bombea entre los espacios delas supercies del pistn no hay contacto real entre las supercies del pistn.

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    bombas #e %ornillo

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    un solo impulsor helicoidal, largo, de

    di!metro peue

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