Industriales: Bombas y sus clases

Tecnología. Tipos: centrífugas, rotatorias, reciprocantes y de desplazamiento positivo

  • Enviado por: Edwin Morejón
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CLASIFICACION DE LAS BOMBAS

 

Las bombas se clasifican según las consideraciones generales diferentes:
1. La que toma en consideración la características de movimiento de los líquidos.
2. La que se basa en el tipo de aplicación especifica para los cuales se ha diseñado la bomba.
Clases y tipos.-  Hay tres clases de bombas en uso común del presente: centrífuga, rotatoria y reciprocante. Nótese estos términos se aplican solamente a la mecánica del movimiento de líquido y no al servicio para el que se a diseñado una bomba.

 

Características generales.-  En la tabla 1.1 se encuentran las clases de bombas según su característica, por ejemplo , para encontrar una bomba para manejar capacidades relativamente pequeñas de líquidos claros y limpios con una columna alta de, hay que remitirse a la tabla.

 

En cualquier problema de este tipo, hay que recordar que la columna de succión no debe exceder el limite máximo recomendado.

 

BOMBAS CENTRÍFUGAS

 

Bombas de tipo Voluta.- Aquí (Fig. 1-2) el impulsor descarga en una caja espiral que se expande progresivamente, proporcionada en tal forma que la velocidad del líquido se reduce en forma gradual. Por este medio, parte de la energía de velocidad del líquido se convierte en presión estática.

 

Bombas de Tipo Difusor.- Los álabes direccionales estacionarios (Fig. 1-3) rodean al rotor o impulsor en. una bomba del tipo de difusor. Esos pasajes con expansión gradual cambian la dirección del flujo del líquido y convierten la energía de velocidad a columna de presión.

 

Bombas de Tipo Turbina.- También se conocen como bombas de vértice, periféricas y regenerativas; en este tipo se producen remolinos en el líquido por medio de los álabes a velocidades muy altas dentro del canal anular en el que gira el impulsor. El líquido va recibiendo impulsos de energía (Fig.1-4). Las bombas del tipo difusor de pozo profundo, se llaman frecuentemente bombas turbinas. Sin embargo, asemejan a la bomba turbina regenerativa en ninguna y no deben confundirse con ella.
Tipos de Flujo Mixto y de Flujo Axial.- Las bombas de flujo mixto desarrollan su columna parcialmente por fuerza centrifuga y parcialmente. por el impulsor de los álabes sobre el líquido (Fig. 1-5). El 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 (Fig. 1-6).

 


El diámetro de! impulsor es el mismo en el lado de succión y en el de descarga. Una bomba de impulsor es un tipo de bomba de flujo axial.

 

Velocidad Especifica.-  Éste es un índice del tipo de bomba, que usa la capacidad de columna que se obtiene en el punto de eficiencia máxima. Determina el perfil o forma general del impulsor. En números, la velocidad especifica es la velocidad, en revoluciones por minuto a la cual un impulsor deben girar si su tamaño se reduce para dar un gastó de un litro por segundo contra una columna de un metro. Los impulsores para columnas altas tienen generalmente una velocidad específica baja. Los impulsores para columnas reducidas tienen generalmente una velocidad específica alta.
Según lo indica la Fig. -17, cada diseño de impulsor tiene una región de velocidad específica para la cual está mejor adaptado. Estas regiones son aproximadas, sin divisiones bien definidas entre ellas. La Fig. 1-7 da las relaciones generales entre la forma de impulsor eficiencia y capacidad. Las limitaciones de succión para las diferentes bombas están relacionadas con la velocidad específica. Éstas se discutirán después, para las diversas condiciones de operación.
 Curvas Características.- A diferencia de las bombas de desplazamiento positivo (rotatorias y reciprocantes), una bomba centrifuga que se opera a velocidad constante puede suministrar cualquier capacidad de cero A un máximo, dependiendo de la columna, diseño y succión. Las curvas características (Fig. 1-8) muestran la relación existente entrena de bomba, capacidad, potencia y eficiencia para un diámetro de impulsor especifico y para un tamaño determinado de carcasa.
Es habitual dibujar la columna, potencia y eficiencia en función de la capacidad a velocidad constante, como en la Fig. 1-8. Pero en casos especiales es. Posible señalar en las gráficas tres variables cualesquiera contra una cuarta.
La curva de capacidad de columna, conocida como HQ (Fig. 1-8), muestra la relación entre la capacidad de columna total, y puede ser creciente, decreciente, con gran inclinación o casi horizontal, dependiendo del tipo de impulsor usado y de su diseño. En A en la Fig. 1-8 la columna desarrollada por la bomba es de 43.80 m de liquido, capacidad de 67 lps A 36.50 m de columna R la capacidad de la bomba sube a 98.8 lps.

 


BOMBAS ROTATORIAS

 

las bombas rotatorias que generalmente son unidades de desplazamiento positivo, consisten de una caja fija que contiene engranes, aspas, pistones, levas, segmentos, tornillos, etc., que operan con un claro mínimo. En lugar de "aventar" el liquido como en una bomba centrifuga, una bomba rota. toña lo atrapa, lo empuja contra la caja fija en forma muy similar a como lo hace el pistón de una bomba reciprocante. Pero, a diferencia de una bomba de pistón, 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 sólo. Pueden manejar casi cualquier liquido que esté libre de sólidos abrasivos. Incluso puede existir la presencia de sólidos duros en el liquido si una chaqueta de vapor alrededor de la caja de la bomba los puede mantener en condición fluida.

 

TIPOS DE BOMBAS ROTATORIAS

 

Bombas de Leva y Pistón. También se llaman bombas de émbolo rotatorio, y consisten de un excéntrico con un brazo ranurado en la parte superior (Fig. 2-1).
La rotación de la flecha hace que el excéntrico atrape el liquido contra la caja. Conforme continúa la rotación> el liquido se fuerza de la caja a través de la ranura a la salida de la bomba.

 

Bombas de Engranes Externos. Éstas constituyen cl tipo rotatorio más simple. Conforme los dientes de los engranes se separan en el lado el líquido llena el espacio, entre ellos.
Éste se conduce en trayectoria circular hacia afuera y es exprimido al engranar nuevamente los dientes. Los engranes pueden tener dientes simples, dobles, o de involuta. Algunos diseños tienen agujeros de flujo radiales en el engrane loco, que van de la corona y del fondo de los dientes a la perforación interna.
Éstos permiten que el liquido se comunique de un diente al siguiente, evitando 'a formación de presiones excesivas que pudiesen sobrecargar las chumaceras y causar una operación ruidosa.

 


Bombas de Engrane Interno. Este tipo (Fig. 2-3) tienen un rotor con dientes cortados internamente y que encajan en un engrane loco, cortado externamente. Puede usarse (Fig.2-3)
una partición en forma de luna creciente para evitar que el líquido pase de nuevo al lado de succión de la bomba.
Bombas Lobulares .- Éstas se asemejan a las bombas del tipo de engranes en su forma de acción, tienen dos o más rotores cortados con tres, cuatro, o más lóbulos en cada rotor (Fig.s 2-4 a 2-6).
Los rotores se Sincronizan para obtener una rotación positiva por medio de engranes externos, Debido a que el líquido se descarga en un número más reducido de cantidades mayores que en el caso de la bomba de engranes, el flujo del tipo lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de engranes. Existen también combinaciones de bombas de engrane y lóbulo.

 

Bombas de Tornillo. Estas bombas (Figs. 2-7 a 2-8) tienen de uno a tres tornillos roscados convenientemente que giran en una caja fija. Existe un gran número de diseños apropiados para varias aplicaciones.
Las bombas de un solo tomillo tienen un rotor en forma espiral que gira excéntricamente en un estator de hélice interna o cubierta. El rotor es de metal y la hélice es generalmente de hule duro o blando, dependiendo del líquido que se maneje.
Las bombas de dos y tres tornillos tienen uno o dos engranes locos, respectivamente, el flujo se establece entre las roscas de los tornillos, y a lo largo del eje de los mismos. Pueden usarse tornillos con roscas opuestas para eliminar el empuje axial en la bomba.
Bombas de Aspas. Las bombas de. aspas oscilantes (Fig. 2-10) tienen una serie de aspas articuladas que se balancean conforme gira el rotor, atrapando al líquido y forzándolo en el tubo de descarga de la bomba. Las bombas de aspas deslizantes (Fig. 2-11) usan aspas que se presionan contra la carcasa por la fuerza centrifuga cuando gira el rotor. El liquido atrapado entre las dos aspas se conduce y fuerza hacia la descarga de la bomba.

 

Otros Diseños. Las bombas de block de vaivén (Fig. 2-12) tiene un motor cilíndrico que gira en una carcasa concéntrica. En el interior del rotor se encuentra en un bloque que cambia en posición de vaivén y un pistón reciprocado por un perno loco colocado excéntricamente, produciendo succión y descarga.
La bomba de junta universal (Fig. 2-13) tiene un pequeño tramo de flecha en el extremo libre del rotor, soportado en una chumacera y a 80 grados con la horizontal. El extremo opuesto del rotor se encuentra unido al motor. Cuando el rotor gira, cuatro grupos de superficies planas se abren y cierran para producir una acción de bombeo o cuatro descargas por. revolución.
Un excéntrico en una cámara flexible (Fig. 2-14) produce la acción de bombeo exprimiendo al miembro flexible contra la envoltura de la bomba para forzar el líquido hacia la descarga. Las bombas de tubo flexible (Fig. 2-15) tienen un tubo de hule que se exprime por medio de un anillo de compresión sobre un excéntrico ajustable. La flecha de la bomba, unida al excéntrico, lo hace girar. Las bombas de este diseño se construyen con uno o dos pasos. Existen otros diseños de bombas de tubo flexible.

 


CARACTERISTICAS DE BOMBAS ROTATORIAS

 

Sí se desprecian los escapes, las bombas rotatorias descargan un gasto constante independiente de las presiones variables de descarga. Así, la curva usual HQ es prácticamente una línea horizontal (Fig. 2-16).

 

El desplazamiento de una bomba rotatoria varia en forma directamente proporcional con la velocidad, sólo que la capacidad puede verse afectada por viscosidades y otros factores. Los líquidos gruesos y viscosos pueden limitar la capacidad de la bomba en altas velocidades debido a que el líquido no puede fluir a la carcasa con la rapidez necesaria para llenarla completamente.

 

El deslizamiento o pérdida en capacidad por los claros entre la carcasa y el elemento rotatorio, suponiendo viscosidad constante varía al aumentar la presión de descarga. Por ejemplo, en la Fig. 2-16, a 600 r.p.m. y O kg./cm2 de presión de descarga, la capacidad es de 6.82 lps. Pero a 21 kg/cm2 y a la misma velocidad, la capacidad es de 5.8 lps. La diferencia, 1.0 lps es el deslizamiento o pérdida.

 

La potencia requerida por una bomba rotatoria, curva característica PQ, aumenta con la viscosidad del líquido (Fig.2-17). La eficiencia disminuye con aumento en viscosidad. Esto puede también ser verdad, naturalmente, con otras clases de bombas. Pero, ya que las rotatorias tienen un uso general para líquidos viscosos, es importante recordar estas características. La Fig. 2-17 muestra las curvas características HQ y PQ para una bomba rotatoria del tipo de engrane y perno.

 

Tablas de Características. Igual que con las bombas centrifugas, frecuentemente se usan las tablas de características para dar los datos necesarios sobre la capacidad de la bomba, potencia necesaria y columna. Muchas tablas de características Para las bombas rotatorias contienen también una columna para viscosidad, mostrando el efecto de una viscosidad aumentada o disminuida sobre el comportamiento de la bomba. La Tabla 2-1 muestra datos típicos de comportamiento para una bomba rotatoria de tres tornillos.

 

Clasificación. El término genérico bombas rotatorias se usa casi exclusivamente en esta clase. Pocos fabricantes clasifican sus bombas en función de su aplicación. En su lugar, señalan una lista de aplicaciones posibles para un tipo dado. Esta práctica es diferente a la que se usa para bombas centrifugas, en donde se coloca mayor énfasis a la aplicación que a la clase o tipo o construcción de bomba.

 

Aplicaciones de Bombas. La mayor parte de las bombas rotatorias son autocebantes y pueden, de ser necesario, trabajar con gas o aire. Las aplicaciones típicas incluyen el paso de líquido de todas las viscosidades, procesos químicos, alimento, descarga de barcos, lubricación a presión, pintura a presión, sistemas de enfriamiento, servicio de quemadores de aceite, manejos de grasa, gases licuados (propano, butano, amonio, freón, etc.), y un gran número de otros servicios industriales. Cuando han de bombearse líquidos a temperaturas arriba de 82 grados C, debe consultarse al fabricante para obtener sus recomendaciones.

 

Bombas de paletas

 

Las bombas de paletas pueden ser:

 

1. de paletas deslizantes, con un número variable de ellas montadas en un rotor ranurado. Según la forma de la caja se subdividen en bombas de simple, doble o triple cámara, si bien raramente se emplean tales denominaciones. La mayoría de bombas de paletas deslizantes son de una cámara (monocelulares) Como estas máquinas son de gran velocidad, de capacidades pequeñas o moderadas y sirven para fluidos poco viscosos, se justifica el siguiente tipo en ¡a clasificación;

 

2. bomba pesada de paleta deslizante, con una sola paleta que abarca todo el diámetro. Se trata de una bomba esencialmente lenta, para líquidos muy viscosos;
3. bombas de paletas oscilantes, cuyas paletas se articulan en el rotor. Es otro de los tipos pesados de bomba de paleta;
4. bombas de patetas rodantes, también con ranuras en el rotor pero de poca profundidad, para alojar rodillos de elastómero en lugar de paletas. Se trata de un modelo patentado;
5, bomba de leva y paleta, con una sola paleta deslizante en una ranura mecanizada en la caja cilíndrica y que, al mismo tiempo, encaje en otra ranura de un anillo que desliza sobre un rotor accionado y montado excéntricamente. El rotor y el anillo ejercen el efecto de una leva que inicia el movimiento de la paleta deslizante. As se elimina el rascado de las superficies. Se trata de una forma patentada que se emplea principalmente como bomba de vacío (t'Genevac")'
6. bomba de paletas flexibles, que abrazan un rotor de elastómero de forma especial, giratorio dentro de una caja cilíndrica. En dicha caja va un bloque en media luna que procura un paso excéntrico para el barrido de las patetas flexibles del rotor. Su clasificación como "bomba

 


BOMBAS RECIPROCANTES

 

Las bombas reciprocantes son unidades de desplazamiento positivo descargan una cantidad definida de liquido durante el movimiento del pistón o émbolo a través de la distancia de carrera. Sin embargo, no todo el líquido llega necesariamente al tubo de descarga debido a escapes o arreglo de pasos de alivio que puedan evitarlo. Despreciando éstos, el volumen del líquido desplazado en una carrera del pistón o émbolo es igual al producto del área del pistón por la longitud de la carrera.

 

TIPOS DE BOMBAS RECIPROCANTES

 

Existen básicamente dos tipos de bombas reciprocantes las de acción directa, movidas por vapor y las bombas de potencia. Pero existen muchas modificaciones de los diseños básicos, construidas para servicios específicos en diferentes campos. Algunas Se clasifican como bombas rotatorias por
los fabricantes, aunque en realidad utilizan ~ movimiento reciprocante de pistones o émbolos para asegurar la acción de bombeo.

 

Bombas de Acción Directa. En este tipo, una varilla común de pistón conecta un pistón de vapor y uno de líquido (Fig. 3-1) o émbolo (Fig. 3-3).

 


Las bombas de acción directa se construyen, simplex (un pistón de vapor y un pistón de líquido, respectivamente) y dupkx (dos pistones de vapor y dos de líquido). Los extremos compuestos y de triple expansión, que fueron usados en alguna época no se fabrican ya como unidades normales.

 

Las bombas de acción directa horizontales simplex y dúplex, han sido por mucho tiempo muy apreciadas para diferentes servicios, incluyendo alimentación de calderas en presiones de bajas a medianas, manejo de lodos, bombeo de aceite y agua, y muchos otros. Se caracterizan por la facilidad de ajuste de columna, velocidad y capacidad. 'Tienen buena eficiencia a lo largo de una extensa región de capacidades (Tabla 3-1). Las bombas de émbolo (Fig. 8-8) se usan generalmente para presiones más altas que los tipos de pistón (Fig. 3-1 y Fig. 3-2). Al igual que todas las bombas reciprocantes, las unidades de acción directa tienen un flujo de descarga pulsaste.
Bombas de Potencia. Estas (Figs. 3-4 a la 3-7) tienen un cigüeñal movido por una fuente externa generalmente  un motor eléctrico, banda o cadena. Frecuentemente se usan engranes entre el motor y el cigüeñal para reducir la velocidad de salida del elemento motor.
Cuando se mueve a velocidad constante, las bombas de potencia proporcionan un gasto casi constante para una amplia variación de columna, y tienen buena eficiencia (Tabla 3-2).

 

El extremo líquido, que puede ser del tipo de pistón o émbolo, desarrollará una presión elevada cuando se cierra la válvula de descarga Por esta razón, es práctica 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 my elevada antes de detenerse. La presión de parado 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, proceso de petróleos y aplicaciones similares.

 

Las bombas de potencia del tipo manivela volante 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 más económica y compacta y requiere menos mantenimiento. Las bombas de potencia del tipo émbolo de alta presión pueden ser horizontales o verticales (Figs. 8-5 y 8-7). Generalmente se usan para prensas hidráulicas, procesos de petróleos y servicios similares. Sin embargo, hay otros diseños que también encuentran uso para los mismos servicios. La Fig. 3-6 muestra una bomba de potencia del tipo de pistón. Las bombas de potencia de alta presión (Fig. 3-8) son generalmente verticales. pero también se construyen unidades horizontales.

 


Bombas del Tipo Potencia de Baja Capacidad. Estas unidades (Figs. 3-9 a 3-12) 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 proceso 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 (Figs. 3-9 a 3-11). La unidad en la Fig. 3-12 usa un diafragma para bombear el liquido que se maneja, pero el diafragma está 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. Existen muchos diseños de bombas de desplazamiento variable. Ésas se discutirán en capítulos posteriores, sobre aplicación de bombas.

 

Bombas del Tipo de Diafragma. La bomba combinada de diafragma y pistón en la Fig. 3-12 generalmente se usa sólo para capacidades pequeñas. Las bombas de diafragma (Figs. 3-13 a 3-15) 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 de rocío de diafragma de alta velocidad y pequeño desplazamiento de la Fig. 3-16 está provista de una succión del tipo discoidal y válvulas de descarga. Ha sido diseñada para manejar productos químicos.

 

CARÁCTERISTICAS DE LAS BOMBAS RECIPROCANTES

 

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

 

Bombas de Acción Directa Simplex. Las bombas de vapor que operan a velocidad normal tienen una curva de descarga como la que se muestra en la Fig. 3-21a. El flujo es constante hasta el final de la carrera, en donde el pistón del líquido se detiene y regresa. Sin una cámara de colchón, el flujo teóricamente cesa cuando el pistón se detiene. Sinembargo, una cámara de aire evita esto, dando las características mostradas. Las bombas de acción directa dúplex de vapor tienen generalmente la descarga de un cilindro desplazada media carrera con respecto a la del otro. Los dos se juntan para dar la línea continua en la Fig. 3-21b que tiene el doble de depresiones que la bomba simple, pero los puntos de las depresiones nunca se encuentran más abajo que los de una bomba de acción directa simplex.

 

Bombas de Potencia. Las curvas de descarga para las bombas de potencia toman la forma de ondas soidales dales (Fig. 3-22) debido a que los pistones o émbolos están movidos por manivela. El flujo de descarga no cambia en forma tan pronunciada como en las bombas de acción directa. Las bombas

 

de potencia simplex de doble acción, correspondientes a las curvas de la Fig. 3-22a, tiene un gasto máximo de 60 por ciento mayor que su gasto medio. El flujo mínimo se encuentra 100 por ciento abajo del flujo medio. Esto significa que en algún punto durante cada ciclo de bombeo, el flujo de la bomba es cero. Pero el flujo de la línea de descarga puede ser prácticamente constante, dependiendo del diseño de la tubería y de la cantidad y clase de capacidad de colchón que se usa.
La bomba dúplex, de doble acción, cuya curva está mostrada en la Fig. 3-22b tiene un gasto máximo de 26.7 por ciento arriba de su flujo medio; el mínimo es 21.6 por ciento abajo del medio.

 

Medios para Variar la Capacidad. Existe una infinidad de medios para variar la capacidad de las bombas reciprocantes pequeñas. Al comenzar este capítulo se han descrito algunos de ellos. Sin embargo, para bombas de grandes potencias, no existen tantas variaciones. Quizás se debe a que hay menos variaciones en los diseños de bombas reciprocantes.
El descargador de la válvula de succión de la Fig. 8-44a da una reducción rápida pero gradual en el líquido entregado desde gasto máximo a gasto cero, en no más de una revolución de la bomba. El aumento se hace en la misma forma, y es accionado neumáticamente. La salida del transformador de carrera en la Fig. 8-44h, es infinitamente variable. Puede disponerse para variar el movimiento del émbolo manual o automáticamente desde cero a máxima carrera.

 

Clasificaciones de Bombas de Vapor. Desde el punto de vista del tipo, el Instituto de Hidráulica, clasifica las bombas de vapor como simples, dúplex, horizontales, verticales, simples (extremo de vapor) compuestas en tandem, manivela volante, compuestas mixtas (sólo manivela y volante) y bombas comerciales, simples o dúplex. En este capítulo se ilustran algunas de estas bombas. Las bombas comerciales son las bombas de vapor de pistón empacado del tipo de placa de válvula de acción directa, horizontales, con aditamentos normales del fabricante individual, de 80 cm de carrera más o menos.

 

Las bombas de vapor pueden señalarse también por los materiales que se usan en su construcción. Las bombas con aditamentos de bronce (símbolo BF) tienen varillas de pistones de bronce (excepto el dispositivo de empaque del extremo del pistón), pistones o émbolos de hierro, válvulas de bronce o recubiertas de hule, asientos de válvulas de liquido en bronce, así como protectores, resortes y cilindros de liquido en hierro o acero. Las bombas de pistón BF, incluyen cilindros de liquido con cubierta de bronce. Este tipo de bomba en el empaque del émbolo tiene huellas y empaques del émbolo con camisas de bronce.

 

 Las bombas con todos los aditamentos de bronce (símbolo FBF) tienen varillas de pistón en bronce (excepto el empaque del extremo del émbolo), émbolos o pistones para líquido de bronce, válvulas del liquido de bronce o hule, émbolos o pistones del liquido en bronce, válvulas del líquido de bronce o hule, asientos de las válvulas del liquido de bronce, protectores y resortes también de bronce, cilindros del liquido de hierro o acero. Las bombas FBF con empaque de pistón, incluyen cilindros encamisados en bronce. Estas mismas bombas incluyen cuellos y empaques de pistón encamisados en bronce.

 

Las bombas resistentes a ácidos (símbolo AR) tienen todas sus partes en contacto directo con el líquido que manejan, hechas de materiales resistentes a la corrosión, con propiedades adecuadas a la aplicación específica. En bombas todas de bronce (símbolo AB), todas las partes de la unidad que están en contacto directo con el liquido que manejan se hacen de bronce. Las bombas totalmente de hierro (símbolo Al>, tienen, todas sus partes, en contacto directo con el liquido, hechas de metal ferroso.

 

Clasificación de Bombas de Potencia. El Instituto de Hidráulica clasifica las bombas de potencia como simples, dúplex, triplex, múltiplex, horizontales y verticales. Se usan cuatro clasificaciones de materiales en el Instituto, para las bombas de potencia. Las bombas con aditamentos de bronce (símbolo BF) están formadas de varillas de pistón de bronce (excepto el extremo del empaque del' émbolo) émbolos o pistones de hierro para líquido, válvulas para líquido de bronce o hule, asientos de válvulas de liquido, protectores o resortes de bronce, cilindros de hierro o acero para liquido. Las bombas del empaque de pistón BF incluyen cilindros para líquido encamisados en bronce, incluyen también cuellos y empaques del émbolo encamisados en bronce. Los bombas totalmente con aditamentos de bronce (símbolos FBF) constan de varillas de pistones en bronce (excepto los extremos empacados del émbolo) pistones del líquido o émbolos de bronce, válvulas de bronce o hule para e~ liquido, asientos de válvulas del liquido, protectores y resortes de bronce, cilindros de hierro o acero para liquido. Las bombas FBF de pistón, incluyen cilindros recubiertos de bronce para liquido, mientras que las bombas FBF de émbolo, requieren empaques y cuellos del émbolo, encamisados en bronce.

 

Las bombas resistentes al ácido (símbolo AR) tienen todas aquellas partes que entran en contacto con el liquido, hechas de materiales resistentes a la corrosión, con propiedades adecuadas para la aplicación específica. Las bombas todas de bronce (símbolo AB) tienen todas aquellas partes que entran en contacto directo con el liquido hechas en bronce. Las bombas todas de hierro (símbolo Al) tienen todas las partes que entran en contacto con el liquido hechas de material ferroso.

 

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

 

Las bombas de desplazamiento positivo abarcan dos de los grupos principales, a saber:
1. las alternativas y
2. las rotativas o rotoestáticas
Esta clasificación no es completa. Así, mientras que las bombas alternativas tienen características esencialmente de desplazamiento positivo, no todas las bombas rotativas son máquinas de desplazamiento verdaderamente positivo. También hay algunas máquinas no rotativas o dispositivos que dan flujos positivos cuya modalidad de funcionamiento se sale del campo abarcado por las dos clasificaciones principales.
Las características principales de todas las bombas de desplazamiento positivo son: a, que la capacidad la determinan específicamente las dimensiones de la bomba y su velocidad de funcionamiento (por ejemplo, alternancias o rotación>, y b, que la capacidad o descarga logradas dependen muy poco de la altura desarrollada.

 


Las características básicas de H-Q se establecen, pues, a base de una serie de líneas verticales, cada una referida a una velocidad de funcionamiento específica para unas dimensiones dadas de la bomba (fig. 4-1). Los únicos limites son los impuestos por las consideraciones mecánicas e hidrodinámicas aplicables al tipo en cuestión. Por lo tanto, las prestaciones de las bombas de desplazamiento positivo variarán según el tipo y de ahí que deban estudiarse por separado.

 


Bombas alternativas (desplazamiento positivo)

 


Las curvas H-O están contenidas en un entorno circular, cuyos límites los establece la presión máxima de funcionamiento proyectada y la velocidad máxima. Esta presión máxima de funcionamiento depende de la resistencia de los componentes de la bomba sometidos a presión interna. La velocidad máxima la determinan consideraciones tales como los limites aceptables de la velocidad del pistón, el satisfactorio funcionamiento de las válvulas y el tiempo adecuado para que el lado de aspiración de la bomba se llene por completo con una carga de fluido.

 

Las limitaciones de la velocidad del pistón pueden afectar indirectamente la capacidad. Así para las velocidades de funcionamiento superiores quizá convenga reducir la carrera de la bomba, lo cual mermará su capacidad.
La cuestión de la aspiración introduce, a veces, un factor variable. Así, cuanto más viscoso sea el fluido, más tiempo puede ser necesario para asegurar el llenado satisfactorio sin vacíos o "rotura" del flujo.
Las características de trabajo de una bomba alternativa también varían por el desplazamiento, en forma de pérdidas crecientes con la altura. Así, las líneas H-Q tenderán a desviarse algo de la vertical. Asimismo, el ángulo superior del entorno suele resultar impracticable como zona de trabajo (fig.4-2).
Por lo menos teóricamente, el punto de funcionamiento de una bomba alternativa puede estar en cualquier punto del entorno delimitado por la presión máxima de trabajo y la máxima velocidad proyectadas. Las dimensiones de la bomba son datos de valor nominal ya que la capacidad depende del producto de las dimensiones por la velocidad. Así un valor de capacidad será específico de una velocidad de funcionamiento determinada. No obstante, el punto real de funcionamiento utilizado puede ser modificado por consideraciones de potencia absorbida, rendimiento y calentamiento del fluido.

 


La potencia hidráulica suministrada es directamente proporcional a la altura por el caudal (H x Q). Así, para una velocidad de funcionamiento dada (caudal constante) la potencia absorbida es igual al rendimiento por la altura. El rendimiento crece rápidamente al principio, con la altura, y luego  permanece sustancialmente constante. Por tanto, para que el rendimiento sea máximo, una bomba alternativa debería hacerse funcionar a valores de altura correspondientes al tramo plano de la curva de rendimiento. En tal caso, el rendimiento no variará mucho si la bomba funciona en un intervalo de alturas, o en un intervalo de caudales (es decir, a diferentes velocidades). Sin embargo, los valores del rendimiento sí varían ampliamente según los diferentes diseños de bomba.

 

Como la potencia absorbida es directamente proporcional a la altura, una bomba alternativa puede sobrecargarse. Con el exceso de potencia disponible, existe el riesgo de que la presión interna sea excesiva. Con una válvula de relajación se puede proteger la bomba. También se deduce que no es práctico el control del caudal por estrangulamiento de la descarga. La única manera de conseguir la variación del caudal consiste en alterar la velocidad de la bomba o el desplazamiento de la máquina. Este último método suele basarse en la variación de carrera, si bien hay otros métodos, como el de variación de los tiempos de la válvula y el uso de derivaciones (by-pass).

 

Cuanto más viscoso sea el fluido, mayor será la carga o altura necesaria y, por tanto, la potencia absorbida. Una considerable proporción de dicha potencia se disipará como altura y dará lugar a un aumento apreciable de la temperatura del fluido. Este fenómeno se autocompensa porque la viscosidad del fluido disminuirá al aumentar la temperatura. Pero, si se quiere mantener un buen rendimiento con fluidos más viscosos y limitar el incremento de temperatura a un grado aceptable, es frecuente rebajar la velocidad de bombeo (degradando la capacidad de la bomba) cuando se manejan fluidos viscosos. En la tabla 4-1 se resumen las recomendaciones típicas.
El caudal de una bomba alternativa es inherentemente pulsatorio. En las bombas motorizadas, el flujo de descarga es de características sinusoidales (fig. 4-3). Con una bomba de acción directa, la descarga es pulsatoria, pero con una modalidad de flujo básicamente constante en casi toda la carrera (fig. 4-4): Sin embargo, en ambos casos, el flujo se anula momentáneamente en ambas posiciones extremas de la carrera, cuando el pistón queda estacionario en el instante de inversión. Si la bomba es de simple efecto, el flujo de descarga sigue siendo nulo durante el período que ocupa la carrera de aspiración, lo cual exagera notablemente la naturaleza pulsatoria de dicho flujo.

 

Un sencillo método de suavizar el flujo en una bomba de doble efecto consiste en incluir una cámara amortiguadora hacia la que parte del flujo es forzado bajo presión y expulsado cuando la presión se anula. El efecto es un bucle de enlace, de flujo constante, durante el período entre el final de la carrera y el principio de la siguiente, con lo que se suavizan las pulsaciones (fig. 4-3). Esta solución es normal en bombas de un cilindro de doble efecto (simplex).

 

Otra forma de suavización consiste en emplear dos o más cilindros que trabajen desfasados. Así, con el flujo propio de una bomba de dos cilindros (duplex), las variaciones se reducen apreciablemente, incluso sin amortiguación. En el caso de bombas "triplex", el flujo aún es más suave y, cuando se llega al funcionamiento en "quintuplex", el flujo suele mantenerse dentro de un reducido porcentaje del flujo medio, aún sin amortiguación, lo cual permite despreciar el efecto de ondulación. Compárese esto con el 60 % por encima del flujo medio y el 100% (cero) por debajo del flujo medio, característica de flujo de una bomba simplex sin amortiguación.

 

La capacidad es directamente proporcional a la velocidad (carreras por minuto) para una bomba de dimensiones y carrera dadas. La velocidad puede expresarse directamente en carreras por minuto (en bombas de acción directa), o en rpm si se trata de bombas motorizadas. En las bombas accionadas por cigüeñal, dicha velocidad coincide con la del motor, pero no siempre es así en caso de otras formas de transmisión de potencia.