BOMBAS RECIPROCANTES Una bomba reciprocante es de desplazamiento positivo, es decir, reciben un volumen fijo de líquido en condiciones de succión, lo comprime a la presión de descarga y lo expulsa por la válvula de descarga. En estas bombas se logra por el movimiento alternativo de un pistón, embolo o de diafragma. 

Las bombas reciprocantes no son cinéticas como las centrifugas y no requieren velocidad para producir presión, pues se puede obtener presiones altas a bajas velocidades. 

Esta es una de las ventajas de la bomba reciprocante en particular para manejar pastas aguadas abrasivas y líquidos muy viscosos.

Como estas bombas, originalmente, eran para impulsarlas con vapor, como la mayor parte de las bombas, se les llamaba bomba de vapor, no porque bombearan vapor, sino porque éste las impulsaba.

Desde hace bastantes años se han utilizado otros gases como fluidos-motores. El gas combustible que, en otra forma, se enviaría con un regulador de presión para servicio de la planta, a menudo se envía a la bomba de acción directa para que funcione “gratis”.asi se puede comenzar a clasificar estas bombas en bombas de acción directa que se impulsa con un fluido-motor por medio de presión diferencial y en bombas de potencia que se hace alternar el elemento de bombeo con una manivela o un cigüeñal. Esta bomba se mueve con un propulsor con eje rotatorio, como motor eléctrico, de combustión interna o turbina.

Existen básicamente dos tipos de de bombas reciprocantes: * Bombas de acción directa: (movidas por vapor), es una varilla o barra común la que une el pistón de la propia bomba con el pistón de motor de vapor (elemento que produce la potencia necesaria mediante el vapor para mover la bomba); las mismas se construyen del tipo simple (un pistón) y del tipo dúplex (dos pistones).

* Bombas de potencia: (movidas por elementos motrices), contienen un cigüeñal movido, a su vez, por una caja de engranajes, la cual transmite la potencia por el elemento motriz (normalmente un motor eléctrico). El cigüeñal transmite el movimiento a un pistón llamado comúnmente “patín” mediante la acción de la biela. Finalmente el patín transmite la fuerza requerida al pistón de la bomba mediante una barra que los conecta fuertemente. A la velocidad constante, las bombas de potencia proporcionan un flujo casi constante para una amplia variación de altura de carga con sobrada eficiencia.

CaracterísticasLa descarga del flujo de las bombas reciprocantes es pulsante, dependiendo la pulsación, de la característica y tipo de bomba reciprocante usada. En las bombas de accionamiento directo, que operan a una velocidad normal, el flujo es estable

hasta el final del recorrido del pistón. En este punto, el pistón se fiara e invierte el recorrido. Teóricamente el recorrido es cero (O) en ese punto.

A medida que aumenta la velocidad de una bomba reciprocante, aumenta también su capacidad, siempre y cuando el fluido llene simultáneamente la cavidad producida por el pistón a succionar.

La velocidad y capacidad de las bombas son afectadas por Ia viscosidad del fluido, y por la temperatura del agua bombeada, la velocidad de un fluido varía apreciablemente con los cambios de temperatura pero muy poco con los cambios de presión, por esto el valor de la viscosidad de un liquido debe ir acompañado del valor de la temperatura a la cual fue determinada.

Razones para utilizar Bombas Reciprocantes.La justificación para seleccionar una bomba reciprocante, en vez de una centrífuga o una rotatoria debe ser el costo; no sólo el costo inicial sino el costo total, incluso los costos de energía y mantenimiento. Algunas aplicaciones se prestan mejor para bombas reciprocantes. Los servicios típicos incluyen limpieza conagua a alta presión (10 000 psig), inyección de glicoles (1 000 psig), carga con amoniaco (4 000 psig). Otra aplicación en donde es casi obligatoria la bomba reciprocante es para pastas aguadas abrasivas o materiales muy viscosos a más de unas 500 psig. Los ejemplos son desde pasta aguada de carbón hasta mantequilla de maní.

La mejor característica de la bomba de potencia es su alta eficiencia, pues suele ser de 85 a 94 %. La pérdida de 10% incluye todas las que ocurren en las bandas, engranes, cojinetes, empaquetaduras y válvulas.

La característica de la bomba reciprocante es que la en función de la velocidad y es más o menos independiente de la presión de descarga. Por ello, potencia de velocidad constante que mueve psig podrá manejar cerca de 3 000 psig.

La bomba de acción directa tiene algunas ventajas más que la bomba de potencia. Se usa para aplicaciones con alta presión y bajo flujo. Las presiones de descarga suelen ser ente 300 y 5 000 psig, pero pueden exceder 10 000 psig. La capacidad es proporcional a la velocidad entre el punto “al freno” y la máxima, sin que importe la presión de ahogo. La velocidad se controla con la estrangulacióndel fluido-motor. Suelen ser autocebantes, en particular el tipo de bajo volumen del espacio de funcionamiento.

En las bombas de acción directa casi no influyen las condiciones desfavorables, como vapores corrosivos, pues no tienen cubierta de cojinetes, caja de cigüeñal o depósito de aceite, salvo las que necesitan un lubricador. Algunas bombas de acción directa que quedaron cubiertas por una inundación accidental, han seguido funcionando sin efectos dañinos. Estas bombas son silenciosas, de fácil

mantenimiento y sus bajas velocidades y construcción fuerte les dan larga duración.

Las bombas de potencia y de acción directa, con conexiones y accesorios especiales para trabajo a baja velocidad se han empleado con buenos resultados para pastas aguadas abrasivas. La baja eficiencia térmica de las bombas de acción directa suele, a veces, ser una ventaja. Cuando se las acciona con vapor, se pierde muy poco calor entre la entrada y la descarga. La temperatura en el escape es la misma que se obtiene con estrangulación. En los casos en que se estrangula vapor a alta presión a una presión más baja para calentamiento, por ejemplo, para desaerear agua de alimentación de calderas, el vapor se puede utilizar para mover una bomba de acción directa y el vapor en el escape se utiliza para el calentamiento. En este caso, el lado de potencia (anillos de pistón, válvulas, etc.) funciona sin lubricación para que el vapor de la descarga no contenga aceite.

Una mejor forma de clasificar las bombas es:

Las bombas reciprocantes, por lo general, se clasifican por sus características: Extremo de impulsión, es decir, potencia o acción directa. Orientación de la línea de.centros del elemento de bombeo, es decir,

horizontal o vertical. Número de carreras de descarga por ciclo de cada biela, es decir, acción

sencilla o doble acción. Configuración del elemento de bombeo: pistón, émbolo o diafragma. Número de varillas o bielas de mando, es decir, símplex, dúplex o

múltiplex.

Componentes del extremo del líquidoTodas las bombas reciprocantes tienen uno o más elementos de bombeo (pistón, émbolo o diafragma) que alternan hacia dentro y afuera de las cámaras de bombeo para producir su acción. Cada cámara incluye, cuando menos, una válvula de succión y una de descarga. Estas son válvulas que se abren por la presión diferencial del líquido.

El extremo del líquido es la parte de la bomba en que se efectúa el bombeo. Los componentes comunes en todos ellos son el cilindro para líquido, el elemento de bombeo y las válvulas.

El cilindro para líquido es la pieza que retiene la presión en el extremo para líquido y es la parte más importante de la cámara de bombeo. Suele incluir o soportar a todos los demás componentes del extremo del líquido.

Cuando se emplea pistón, los elementos selladores se mueven; cuando se emplea émbolo, son estacionarios. Un pistón debe sellar contra un cilindro o camisa dentro de la bomba. El émbolo sólo debe sellar en el prensaestopas y sólo toca la empaquetadura y, quizá, los bujes (casquillos) del prensaestopas.

Las válvulas de la bomba reciprocante se abren por la presión diferencial del líquido y son del tipo de retención, de una gran variedad de formas, como de bola, hemisférica, de disco y de asientos cónicos (Fig. 6).

Componentes del extremo de potenciaEl extremo de potencia de la bomba es donde está instalado el propulsor. Su función es convertir el movimiento rotatorio de la máquina motriz en movimiento alternativo en el extremo para líquido.

PARTES DE UNA BOMBAS RECIPROCANTES* Empaquetadura: Un material usado para proveer un sello alrededor del émbolo, vástago del pistón, o pistón. 

La duración de una empaquetadura normal es de unas 2500 horas aunque se han logrado hasta 18000 horas con el uso de prensaestopas. Una corta duración de estas se debe a factores como lubricación insuficiente, alta velocidad o alta presión, empaquetadura muy apretada o muy floja.

* Prensaestopas: Una cavidad cilíndrica a través de la cual el vástago del pistón se mueve de forma reciprocante y en el cual se controlan las fugas de fluido debido a la empaquetadura. 

* Válvulas: se abren por la presión diferencial del líquido y son del tipo de retención, de una gran variedad de formas, como de bola, hemisférica, de disco y de asientos cónicos.

* Anillo de cierre hidráulico: Si hay que inyectar un lubricante, líquido sellador o líquido para lavado en el centro de la empaquetadura, se necesitan un anillo de cierre hidráulico o una jaula de sello. El anillo produce un espacio anular entre los anillos de empaquetadura para que el líquido inyectado circule con libertad hasta la superficie de la biela.

* Pistón: se trata de un émbolo que se ajusta al interior de las paredes del cilindro mediante aros flexibles llamados segmentos o anillos, efectúa un movimiento alternativo, obligando al fluido que ocupa el cilindro a modificar su presión, después de la empaquetadura es el componente que necesita reemplazo mas rápido.se tienden a endurecer aplicándoles revestimiento de cromo cobalto. Todo esto para tener alta resistencia a la corrosión y dureza. * Bastidor: Es el componente principal del extremo de potencia, soporta todas las demás piezas motrices y, por lo general, el extremo de líquido.

* Cigüeñal: La función del cigüeñal en la bomba de potencia es la misma que en un motor de combustión, excepto que la aplicación de energía es en sentido opuesto. A veces suele usarse un árbol de levas para cumplir esta función. 

* Cojinetes: Los cojinetes principales soportan el eje o árbol en el bastidor de potencia. La biela se impulsa con un codo o muñón del cigüeñal en un extremo e impulsa una cruceta en el otro. La cruceta sólo tiene movimiento alternativo y el cigüeñal sólo movimiento rotatorio y los conecta la biela. 

* Cruceta: es similar en construcción y movimiento a un pistón en un motor de combustión interna está montada en una biela corta o bieleta y el segundo extremo de ella está conectado en la biela del émbolo o del pistón.

* Biela: un elemento mecánico que sometido a esfuerzos de tracción o compresión, transmite el movimiento articulando a otras partes de la máquina. En un motor de combustión interna conectan el pistón al cigüeñal. 

Características del flujoCuando el elemento de bombeo se retrae de la cámara de bombeo, el líquido que hay dentro de ella se expande y se reduce la presión. Como la mayor parte de los líquidos no son comprensibles, se requiere muy poco movimiento del elemento para disminuir la presión. Cuando la presión disminuye lo suficiente a menos de la presión de succión, entonces la presión diferencial (o sea la presión mde succión menos la presión en la cámara) empuja la válvula de succión y la abre. Esto ocurre cuando elelemento se mueve con lentitud, por lo cual la válvulaabre en forma gradual y suave según aumenta la veioc,- dad del elemento. Después, el líquido circula por la válvula y sigue al elemento en su carrera de succión. Cuando el elemento desacelera cerca del final de su carrera,la válvula de succión vuelve a su asiento en forma gradual y cuando se detiene el elemento, se cierra la válvula. Después, el elemento invierte su movimiento y empieza su carrera de descarga. Se comprime el líquido atrapado en la cámara de bombeo hasta que la presión en la cámara excede la presión de descarga en una cantidad suficiente para empezar a separar la válvula de descargaen su asiento; la acción de esta válvula es la mismaque la de sución. La velocidad de flujo de una bomba símplex de doble

acción, de acción directa, se ilustra en la figura 9a. La velocidad del líquido que entra y sale de la bomba cae a cero, dos veces por ciclo de bombeo. La bomba acelera con rapidez hasta su velocidad máxima, la mantiene ydesacelera cerca del final de la carrera. La velocidad de flujo en la bomba dúplex de doble acción, de acción directa, es casi constante (Fig. 9b). Un lado se pone en marcha antes de que se detenga el otro y el traslapo que se produce, con las válvulas bien ajustadas, produce un flujo suave en los tubos de succión ydescarga. En la bomba símplex de acción directa, se ajusta la válvula deslizable en el extremo de potencia para cambiar la longitud de la carrera. Si la válvula se desplaza antes de tiempo se reduce la longitud de la carrera; a menudo, la inversión de la carrera es tan rápida que ocurre un choque hidráulico.Esto no ocurre en una bomba dúplex. Cada pistón de impulsión controla la válvula del otro pistón. Esto reduce el movimiento muerto en el mecanismo de válvulasy hace que el segundo lado empiece a funcionar más’ pronto, pero no altera la longitud de carrera en ninguno de los lados. La longitud de carrera en la bomba dúplex se determina por la cantidad de amortiguación en cada extremo de cada cilindro. En las bombas grandes, a veces se instalan válvulas amortiguadoras para regular la longitud de la carrera y ésta no es ajustable. En una bomba de potencia, la velocidad del elemento (pistón, émbolo o diafragma) varía más o menos deacuerdo con el seno del ángulo del muñón o codo del cigüeñal. Sería una función senoidal perfecta si la longitud de la biela fuera infinita. Dado que la velocidad dellíquido en la tubería es proporcional a la velocidad del émbolo se puede trazar como porcentaje del promedio (Fig. 10). En la bomba dúplex de acción sencilla, los codos del cigüeñal están desplazados 180°, por lo cual no hay traslapode las carreras de succión o descarga. Esto produce el perfil ilustrado y la velocidad varía entre cero y 160 % de la velocidad promedio, dos veces por revolución. Cuando se agrega un solo elemento de bombeo ocurreuna reducción importante en la velocidad. La bomba de potencia tríplex tiene los codos de cigüeñal desplazados 120’ y el taslapo de 60’ hace que dos elementos descarguen o succionen líquido en forma simultánea la mitad del tiempo. Por ello, el perfil resultante de velocidad es la suma de las tres ondas senoidales traslapadas, pero deformadas. La variación en eficiencia es sólo 25% dela promedio, la velocidad máxima es 82% de la velocidad promedio y la máxima es de 107 % . Para una capacidad promedio de 100 gpm los tubos de succión ydescarga tendrían capacidades mínimas de 82 gpm y máximas de 107 gpm.Una bomba tríplex produce seis impulsos por revolución, debido a las jorobas que ocurren durante el trasla-po de dos elementos de bombeo. Las bombas cuádruplex rara vez se fabrican porque el perfil resultante develocidad, con sus codos desplazados 90°, tiene mayorvariación que en la tríplex.La bomba quíntuplex tiene los codos del cigüeñal desplazados 72O con lo cual hay dos o tres elementos traslapadosen todo momento. La velocidad sólo varía un 7 % (5 % por abajo y 2 % por arriba de la velocidad promedio).Igual que en las tríplex, el número de impulsos porrevolución es el doble del número de elementos de bombeo. Las bombas de potencia se construyen también con siete y nueve elementos de bombeo y sus variaciones de velocidad son de 4 % y 2 % En resumen, las variaciones en la velocidad de las bombas de potencia son:

No. de elementos Variación ende bombeo de Tipo de la variación,acción sencilla bomba 7%2 Dúplex 1603 Tríplex 255 Quíntuplex 77 Séptuplex 49 Nónuplex 2Al comparar estas cifras, se podría creer que la bomba tríplex produciría variaciones en la presión de alrededor de ll6 parte de la dúplex y la quíntuplexalrededor de 1/3 parte de las de la tríplex. En realidad, si el flujo fuera totalmente turbulento y la fricción el único factor que influyera en la presión, entonces las relacionesde variación de presión serían el cuadrado de estas fracciones en funcionamiento a baja velocidad. Esto no ocurre con velocidades moderadas porque interviene la carga de aceleración.

Carga de aceleraciónDebido a que la circulación en los tubos de succión y descarga no es constante, hay que acelerar y desacelerar cierto número de veces por cada revolución del cigüeñal. Dado que el líquido tiene inercia se requiere para producir la aceleración y retorna al sistema al ocurrir la desaceleración. Sin embargo, se debe tener en cuenta preveer suficiente exceso de presión para acelerar el líquido en la succión para evitar que Cavite en dicho tubo.

Se puede calcular la masa del líquido en el tubo de succión, su aceleración y la fuerza requerida y convertirlas a presión o energía por unidad de masa.

En donde ha = carga de aceleración, ft de líquido que se bombea; L = longitud real (no equivalente) del tubo de succión, ft; V = velocidad del líquido en el tubo de succión, ft/s; N = velocidad de rotación del cigüeñal, rpm; C = constante que depende del tipo de bomba; k = constante que depende de la comprensibilidad del líquido y g = constante de la gravedad, 32.2 ft/s2. Los valores numéricos de las constantes C y k son:

Ejemplo: Una bomba tríplex con émbolo de 3 in de diámetro y 5 in de carrera funciona a 250 rpm y bombea 109 gpm de aceite pobre con una densidad relativa de 0.78. La tubería de succión es un tramo de tubo cédula 40 de 6 in de diámetro y 40 ft de longitud. En los 40 ft está incluida la longitud real (no la longitud equivalente) de codos y tes. Determínese la carga de aceleración. Se calcula que la velocidad en el tubo de succión es de 1.2 1 ft/s y se hará un cálculo conservador al dejar que k = 1.5. Por tanto, al sustituir los valores correspondientes en la ecuación (1) se encuentra:

Por tanto, se requiere una carga de 16.5 ft para acelerar la columna de 40 ft de líquido. Al convertir esta carga a unidades de presión se obtiene:

La ecuación anterior solo es válida para tubos de succiones cortos es decir no más de 50 ft ya que dará resultados inexactos esto se debe a que no se tiene en cuenta los factores de elasticidad y velocidad de ondas de presión del sistema.

Si dos o más bombas funcionan en paralelo con un tubo común de succión, para calcular la carga de aceleración para el tubo común se supone que todas las bombas están en sincronía 0 sea que funcionan como si fueran una sola bomba

grande. Se suman las capacidades de todas las bombas para determinar la velocidad en la tubería.

Carga neta positiva de succiónLa carga neta positiva de succión, NPSH, se define como la diferencia entre la presión de succión y la presión de vapor, medida en la boquilla de succión con la bomba en marcha. En una bomba reciprocante, se necesita la NPSH para separar la válvula de succión de su asiento y para contrarrestar las pérdidas por fricción y la carga de aceleración en el extremo de líquido. Debido a que una parte importante de la NPSH requerida (NPSH)R se emplea para abrir la válvula, en particular a baja velocidad de la bomba y debido a que es un requisito de presión más bien que de carga, la (NPSH)R, en una bomba reciprocante se suele expresaren unidades de presión. Por ejemplo, si una bomba de potencia requiere 2 psi de NPSH (4.6 ft) cuando bombea agua, también requerirá 2 psi de NPSH para bombear 9.2 ft de propano.

Eficiencia mecánica: bomba de potenciaLa eficiencia mecánica (llamada también eficiencia de la bomba) de una bomba de potencia se define como la relación entre la potencia de salida, Po y la potencia de entrada P, y en forma de ecuación es:

En donde ɳm = eficiencia mecánica total de la bomba; Q = capacidad, gpm; AP = presión de descarga menos presión de succión, psi; p; = potencia de entrada del propulsor, hp.

Por lo general, la potencia de entrada incluye las pérdidas en una propulsión con bandas (correas) o integral con engranes, pero no las pérdidas en una unidad con engranes separadas o de velocidad variable.

La eficiencia me chica depende de la velocidad y la carga.

Eficiencia mecánica: bomba de acción directaEn la bomba de acción directa, la eficiencia mecánica es la relación entre la fuerza aplicada al líquido por el pistón o el émbolo y la fuerza aplicada al pistón propulsor o de mando por el fluido motor. Dado que la mayor parte de estas bombas son de doble acción, se utilizan las presiones diferenciales en ambos extremos de ellas y dado que las pérdidas por fricción de fluido en las válvulas y orificios se incluyen en las de la bomba, estas presiones se miden en los orificios de entrada y de salida. Al expresarlas en forma de ecuación se tiene:

En donde: ɳm= eficiencia mecánica de la bomba, AL= superficie del pistón o émbolo para líquido, APL= presión diferencial a través del extremo del líquido, AL= superficie del pistón propulsor y APD= presión diferencial a través del extremo de potencia.

La superficie de la biela suele ser pequeña en relación a la del pistón y a menudo no se la tiene en cuenta. Sin embargo, se la debe tener en consideración cuando la superficie de la biela es parte importante de la superficie del pistón.

Bombas de emboloLas bombas de desplazamiento positivo alternativo están conformadas por un motor, un cilindro, un émbolo, un vástago, una biela, una manivela, una válvula de succión y una válvula de impulsión; funcionan bajo el principio de desplazamiento positivo que consiste en el movimiento de un fluido (incompresible) causado por la disminución del volumen en una cámara.

Esta bomba funciona por medio del movimiento del émbolo, el cual se encarga de aumentar y disminuir el volumen; al momento de que éste aumenta de volumen, se crea un vacío, el cual succiona desde una tubería de succión (que está controlada por un válvula de succión) al fluido que se desea desplazar; después el émbolo disminuye el volumen de la cámara y el fluido (al ser incompresible) tiene a salir por una tubería de descarga (que también es controlada por una válvula llamada de descarga).

Un aspecto importante de las bombas de desplazamiento positivo alternativo, es que su caudal no varía con respecto a la presión sino en función del volumen de la cámara o de las revoluciones que desarrolla debido a su funcionamiento, puesto que al desplazar un volumen, la presión puede aumentar o disminuir, pero el volumen permanecerá igual, por lo tanto el caudal será el mismo, lo cual hace que ésta teóricamente pueda trabajar con presiones infinitas, sin embargo esta presión es limitada a los materiales con la que esté construida la bomba, por ejemplo, sí se quiere construir una bomba cuyas presiones sean mayores a 25 bar su utilizan bombas de émbolo buzo, es decir; el émbolo es más robusto y de mayor longitud a diferencia de uno convencional.

Estas bombas se pueden clasificar según el número de émbolos que tengan o su funcionamiento, las cuales son simplex y multiplex, también como de simple efecto o doble efecto; las bombas de simple efecto son aquellas donde el funcionamiento es el ya antes descrito, mientras que las de doble efecto hacen el mismo funcionamiento pero también utilizando el volumen ocupado por el vástago, lo cual provoca, por ejemplo, que el pistón hace una carrera de descarga del lado derecho, del lado izquierdo hará una carrera succión, y viceversa; las bombas simplex son básicamente bombas de simple efecto, mientras que las multiplex son bombas compuestas de dos o más bombas ya sea de simple efecto o doble efecto, siendo las más conocidas las dúplex (doble efecto), las tríplex, las cuádruplex etcétera, estas bombas son para regular la salida del caudal, puesto que en una simplex el caudal es intermitente, siendo la triplex la bomba con el caudal más constante.

Eficiencia Volumétrica de una bomba de émbolo:

Gasto ideal o teórico:

Gasto efectivo:

Presión dinámica o de inercia que tiene lugar en las tuberías de descarga y de succión de una bomba de émbolo:

o 

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.

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 de Diafragma

Una bomba dosificadora de diafragma es una bomba de potencia, reciprocante, que desplaza un volumen predeterminado de líquido en un tiempo especificado.Esta bomba es de desplazamiento positivo; a veces se la llama de volumen controlado, proporcionadora o para inyección de productos químicos. La propulsión suele ser externa, de velocidad fija o variable. La bomba tiene un diafragma flexible, con un lado en contacto directo con el líquido de proceso; se pueden utilizar uno o más diafragmas que pueden ser planos o configuradosy su impulsión puede ser hidráulica o mecánica. 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 puedan ocasionar erosión. Un diafragma de material flexible no metálico, puede soportar mejor la acción corrosiva o erosiva que las partes metálicas de algunas bombas reciprocantes. La bomba también tiene un mecanismo para cambiar el desplazamiento efectivo. Las bombas dosificadoras sepueden clasificar como se indica en la figura 1. En la figura 2 se muestra una bomba símplex, de control manual, con acoplamiento hidráulico. Los extremos de líquido, válvulas y mecanismo de ajuste de carrera son los principales componentes de las bombas de diafragma. Permiten que sean de cero fugas, con

insensibilidad del caudal a los cambios en la presión, gran precisión de los ajustes de flujo y la posibilidad de separar la cámara de bombeo del resto de la bomba.DiafragmasLos diafragmas de accionamiento hidráulico pueden aislar y transmiten el movimiento hidráulico de un líquido a otro. Los diafragmas deben soportar flexiones máximas con esfuerzos inferiores a su límite de resistencia,sin que importe la longitud de la carrera y deben ser de suficientes espesor y densidad para que no penetre el líquido en ellos.

Criterios para selecciónLas bombas dosificadoras de diafragma se seleccionanpara aplicaciones en donde se necesitan las siguientes características:

Hay que evitar las fugas o la contaminación cruzada entre el líquido que se bombea y otros fluidos.

El flujo no se debe alterar con las variaciones en la presión de descarga. Se requiere gran exactitud para controlar la capacidad de salida. La cámara de bombeo debe estar separada del resto de la bomba.

RigidezEl flujo promedio debe permanecer constante cuando cambia la presión en el sistema. Cuando cambia la carga del sistema, habrá un cambio en la capacidad de la bomba. una bomba para 10 gpm que puede descargara 100 psi, podría tener los siguientes cambios Tipo de bombaReciprocanteRotatoriaCentrífugaCantidad de cambio0.01 gpm con 10 psi0.3 gpm con 10 psi3 gpm con 10 psiEstos datos indican que la bomba reciprocante es la más “rígida”, es decir tiene mínima susceptibilidad a los cambios en la capacidad cuando varía la presión de descarga. La razón principal es que la fuga por las válvulas de retención y sellos de émbolos en las bombas reciprocantes es más o menos baja.ExactitudLa tercera razón para seleccionar una bomba dosificadora de diafragma es la facilidad con la cual se puede ajustar la capacidad con exactitud para las condiciones requeridas Funcionamiento remoto (a distancia)En una bomba dosificadora de diafragma es posible tener la cámara de bombeo en un lugar distante. Esta necesidad puede surgir cuando se trabaja con temperaturas muy altas o muy ba,jas o se mane.jan líquidos radiactivos,estériles o peligrosos, gases licuados y metales líquidos. Los productos a temperaturas menores a 40°F y mayores de 180°F, en casi todos los casos, ocasionan condiciones difíciles de funcionamiento en las bombas con diaf’ragma

hidráulico. El aceite hidráulico se puede volver muy viscoso a bajas temperaturas y descomponerse a altas temperaturas. Para operar esas bombas sin problemas con temperaturas extremosas y en aplicaciones para productos peligrosos,se pueden seleccionar diversas combinaciones de válvulas y extremos de líquido para que funcionen remotos (a distancia) de la caja de engranes y el pistón dosificador de la bomba, las válvulas pueden retener los productos a altas temperaturas y mantener una gradiente para aislar el diafragmay el líquido hidráulico. Se pueden manejar líquidos que no se vuelvan demasiado viscosos o se congelen a temperatura ambiente. Este sistema también es útil para líquidos que tienen gases disueltos o arrastrados. Tales bombas son muy comunes en la actualidad para levantar combustible de los tanques posteriores de los automóviles a los carburadores de los mismos.

Materiales de construcciónDebido a que la bomba de diafragma está exenta de fugas, a menudo se selecciona cuando el líquido que se maneja es corrosivo o abrasivo. Los componentes de la bomba que no están en contacto directo con el líquidose suelen hacer con hierro fundido, acero, aluminio, bronce o plástico. Su tamaño se determina para absorber las cargas y minimizar las flexiones y deformaciones para mantener la exactitud de la dosificación y resistir las condicionesseveras de trabajo. El extremo de líquido presenta un problema muy diferente.Los fabricantes de bombas tienen datos de la resistencia a la corrosión de diversos materiales que sólo se publican como guía y están basados en la experiencia del fabricante y los datos de pruebas de usuarios y proveedoresde los materiales. Ya que el usuario conoce los productos químicosy las condiciones de operación, debe ser quien haga la selección final de los materiales. Las piezas de la bomba en contacto con el líquido bombeadoson el extremo de líquido, cubiertas y topes de válvulas, diafragma y válvulas, asientos y juntas; y son de maquinado de precisión para producir un sellamiento que no permita fugas.

Aplicaciones

Las aplicaciones típicas de las bombas reciprocantes son:

Carga de glicoles.El etilenglicol o el trietilenglicol se bombea a un absorbedor a unas 1 000 psig para eliminar la humedad del gas natural. El glicol absorbe el agua, se lo estrangula a presión atmosférica y se lo calienta para eliminar el agua. Después, se enfría y se devuelve con la bomba al absorbedor. Para este servicio se utilizan bombas de potencia con motor y reciprocantes de acción directa.

Carga de aminas.La monoetanolamina, otras aminas y los absorbentes patentados eliminan el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de carbono del gas natural. Se bombea el

absorbente hacia un absorbedor a unas 1 000 psig y produce una acción similar a la de los glicoles. En las plantas grandes para tratamiento de gas se suelen utilizar bombas centrífugas; en las pequeñas, son más adecuadas las bombas de potencia propulsadas por motor eléctrico.

Petróleo pobre.El aceite para absorción se utiliza igual que los glicoles y aminas pero absorbe los hidrocarburos como butano, propano y etano del gas natural.

Inyección de agua salada.Un método que se utiliza mucho para la recuperación secundaria de petróleo y gas en los campos casi agotados, es inundar los yacimientos con agua, por lo general, agua salada en pozos periféricos para obligar a los hidrocarburos a moverse hacia el pozo central. En los campos pequeños se utilizan bombas de potencia.

Eliminación de agua salada.Se suelen utilizar bombas de potencia para bombear el agua salada a un pozo para eliminarla. Otra aplicación en donde es casi obligatoria la bomba reciprocante es para pastas aguadas abrasivas o materiales muy viscosos a más de unas 500 psig. Los ejemplos son desde pasta aguada de carbón hasta mantequilla de cacahuate (maní).

Limpieza. El agua a presiones entre 7 000 y 10 000 psig enviada con bombas de potencia se utiliza para lavar equipos y estructuras.

Pastas aguadas. Se emplean bombas de potencia y de acción directa par manejar pastas aguadas como mantequilla de cacahuate, detergentes, plásticos, carbón y minerales pulverizados en procesos y tuberías. Las presiones pueden llegar hasta unas 10 000 psig y las temperaturas a unos 700°F

Homogeneización. La leche y otros productos alimenticios y no alimenticios se homogeneizan para hacerlos uniformes y evitar la separación. Gran parte de la homogeneización se logra al bombear el material con una bomba de potencia de émbolo hasta una alta presión y, luego, con la estrangulación con una 0 más válvulas especiales.

VENTAJAS DE LAS BOMBAS RECIPROCANTES  Son adecuadas para el manejo de liquido viscoso  Son poco susceptible a la presencia de gas en el liquido  Manejan cantidades consistentes  Tienen alta eficiencia (85% a 95%)  Se usa para aplicaciones con altas presiones y bajo flujo  Son autocebantes  Son silenciosas  Fácil mantenimiento  Adaptabilidad a ser movidas manualmente o por moto

Son de larga duración debido a su construcción fuerte 

DESVENTAJAS DE LAS BOMBAS RECIPROCANTES  Presentan flujo pulsante y por ello se debe tener cuidado en el diseño del

sistema  Baja eficiencia térmica  Requieren lubricantes 

* Baja descarga * Baja eficiencia comparada con las bombas centrifugas * Muchas partes móviles * Requieren mantenimiento a intervalos frecuentes * Succión limitada * Costo relativamente alto para la cantidad de agua suministrada -