BOMBAS
Parte 1
La necesidad de bombear los fluidos surge de la necesidad de transportar éstos de un lugar a otro a través de ductos o canales. El movimiento de un fluido a través de un ducto o canal se logra por medio de una transferencia de energía: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Gravedad Desplazamiento Fuerza centrifuga Fuerza electromagnética Transferencia de cantidad cantidad de movimiento Impulso mecánico COMBINACION DE LAS ANTERIORES
Desplazamiento
La descarga de un fluido de un recipiente mediante el desplazamiento parcial o total de su volumen interno con un segundo flujo o por medios mecánicos
Fuerza centrifuga
Produce energía cinética mediante la acción de una fuerza centrifuga y, a continuación convertir parcialmente esta energía en presión, mediante la reducción eficiente de la velocidad, del fluido en movimiento
Fuerza electromagnética
Cuando el fluido es un buen conductor eléctrico, es posible aplicar un campo electromagnético en torno al ducto del fluido, de tal modo que se genere una fuerza impulsora que provocará el flujo.
Transferencia de cantidad de movimiento
La desaceleración de un fluido (fluido impulsor) con objeto de transferir su cantidad de movimiento a otro (fluido bombeado) es un principio utilizado comúnmente en el manejo de materiales corrosivos, en el bombeo desde profundidades inaccesibles o para el vaciado.
Medición del rendimiento
La cantidad de trabajo útil que cualquier dispositivo de transporte de fluidos ejecuta de 1. 2.
El gasto masa de fluido a través de él (capacidad) La presión diferencial total medida inmediatamente antes y después del dispositivo, expresada como la altura de la columna equivalente de fluido en condiciones adiabáticas (carga o presión)
Capacidad Unidades
SI para líquidos ó gases m 3/h, USA para líquidos gal/min USA para gases ft 3/min
Al manejar gases la capacidad debe estar íntimamente relacionada con T y P prevalecientes.
Carga dinámica total (H) La carga dinámica total (H) de una bomba es la carga total de descarga hd menos la carga total de succión hs
Carga Total de Succión
Es la lectura hgs de un manómetro en la brida de succión de una bomba (corregido para que este acorde con la línea central de la bomba) más la lectura barométrica y la carga de velocidad hvs en el punto de colocación del medidor: hs=hgs + atm + hvs Si la presión manométrica en el succionador es menor que la atmosférica , requerirá la colocación de un vacuómetro cuya lectura se utilizará para hgs con un signo negativo. Antes de la instalación, es posible estimar la carga total de succión como sigue: hs=hss-hfs En donde h ss=carga estática de succión y hfs=carga de fricción en la succión
Carga Estática de Succión
La carga o presión estática de succión hss es la distancia vertical medida desde la succión libre de la fuente del líquido a la línea de centro de la bomba más la presión absoluta en dicha superficie.
Carga Total de Descarga h d Es la lectura hgd de un medidor en el extremo de la descarga de una bomba (corregida al eje de la bomba*) más la lectura barométrica, mas la carga de velocidad hvd en el punto de fijación del medidor: hd=hgd+atm+hvd Si la presión de descarga manométrica esta por debajo de la atmosférica, la lectura del vacuómetro se utiliza como h gd con un signo negativo. Antes de la instalación es posible estimar la carga total de descarga a partir de la estática de descarga hsd, y la carga de fricción de la descarga hfd: hd=hsd+hfd
* En las bombas verticales, la corrección se debe hacer hasta el orificio del impulsor de succión
Carga Estática de Descarga hsd
La carga o presión estática de descarga hsd es la distancia vertical medida desde la superficie libre del líquido en el receptor hasta la línea de centro de la bomba, más la presión absoluta en la superficie del líquido.
La Carga Estática Total hts
Es la diferencia de las cargas estáticas de descarga y succión
Velocidad
Puesto que la mayor parte de los líquidos son prácticamente incompresibles , existe una relación definida entre la cantidad que fluye por un punto dado en un tiempo determinado y la velocidad de flujo. Q=Av
En unidades SI:
v (para ductos circulares)=354Q/d 2
v =promedio de la velocidad de flujo m/s
Q=cantidad de flujo m 3/h D=diámetro interior del ducto cm
En unidades usuales en USA:
v (para ductos circulares)=0.409Q/d 2
v =promedio de la velocidad de flujo ft/s
Q=cantidad de flujo gal/min D=diámetro interior del ducto in.
Viscosidad
En los líquidos que fluyen, es preciso tomar en cuenta la existencia de fricción interna o la resistencia interna al movimiento relativo de las partículas de fluido. Por lo común, la viscosidad disminuye al elevarse la temperatura Los líquidos viscosos tienden a incrementar la potencia que se requiere en la bomba, reducir la eficiencia de esta última, su carga y su capacidad, y a hacer aumentar la fricción en las líneas de tuberías.
Trabajo Efectuado Durante el Bombeo Si queremos mover un líquido debemos efectuar un trabajo Una bomba puede elevar un líquido a una altura mayor , forzarlo entrar en un recipiente a mayor presión, proporcionar la presión requerida para vencer la fricción de la tubería, o cualquier combinación de éstas.
Potencia Desarrollada:
Es el producto de 1) la carga dinámica total, y 2) la masa del líquido bombeada en un tiempo dado. En SI:
kW=HQρ/3.670 x 105 kW potencia desarrollada de la bomba H carga dinámica total en m Q=capacidad m 3/h ρ = densidad en kg/m 3
Cuando la carga dinámica total H se expresa en pascal, entonces
kW=HQ/3.599 x 10 6 kW potencia desarrollada de la bomba H carga dinámica total en m Q=capacidad m 3/h ρ = densidad en kg/m 3
En unidades usuales en USA:
hp=HQs/3.960 x 10 3 hp potencia desarrollada de la bomba H carga dinámica total en ft Q=capacidad gal(USA)/min s = gravedad especifica
Cuando la carga dinámica total H es expresada en libras fuerza por pulgada cuadrada:
hp=HQ/1.714 x 103
Eficiencia de la Bomba
Eficiencia de la bomba=(potencia desarrollada)/(potencia suministrada)
Limitaciones de Succión de Una Bomba Cada vez que la presión de un líquido cae más allá de la presión de vapor correspondiente a su temperatura, el líquido tenderá a evaporarse. Cuando esto sucede dentro de una bomba en operación, las burbujas de vapor serán arrastradas hasta un punto de mayor presión donde súbitamente colapsarán (cavitación) La cavitación de una bomba, trae como consecuencia erosión del metal, vibración, flujo reducido, pérdida de eficiencia y ruido
Para evitar la Cavitación
Es necesario mantener que la carga de succión positiva disponible (NPSH) A sea mayor que la (NPSH)R para la capacidad deseada.
Clasificación de las bombas Podemos clasificarlas según dos consideraciones especiales:
Dependiendo de las características del movimiento de líquidos Dependiendo del tipo o aplicación especifica para los cuales se ha diseñado la bomba
CENTRIFUGA
Voluta Difusor Turbina regenerativa Turbina vertical Flujo mixto Flujo axial (impulsor)
Un solo paso Pasos múltiples
ROTATORIA Engrane Álabe Leva y pistón Tornillo Lóbulo Bloque de vaién
Reciprocante Acción directa Potencia
Incluyendo Manivela y volante
Diafragma Rotatoria-pistón
Simple Duplex
Triplex Quádruplex Quintuplex etc.
Generalmente podemos encontrar esta clasificación:
Dinámicas. La energía es agregada continuamente para incrementar la velocidad del fluido . Desplazamiento. La energía al fluido es suministrada periódicamente por medio de fuerzas de una o mas elementos móviles
Selección de la Bomba Al escoger bombas para cualquier servicio, es necesario saber qué líquido se va a manejar, cuál es la carga dinámica total, las cargas de succión y descarga y, en la mayor parte de los casos, la temperatura, la viscosidad, la presión de vapor y la densidad relativa. En la industria química, la tarea de selección de bombas se complica con frecuencia, todavía más, por la presencia de sólidos en el líquido y las características de corrosión del líquido que exigen materiales especiales de construcción. Los sólidos pueden acelerar la erosión y corrosión, tener tendencia a aglomerarse o pueden exigir un manejo delicado para evitar la degradación indeseable.
Límites de operación
Debido a la gran variedad de tipos de bombas y la cantidad de factores que determinan la selección de cualquiera de ellas para una instalación específica, el diseñador debe eliminar primero todas las que no ofrezcan posibilidades razonables.
Materiales de construcción de las bombas
En la industria química, la selección de los materiales de construcción de bombas está de acuerdo con las consideraciones sobre corrosión, erosión, seguridad del personal y contaminación del líquido. La experiencia de los fabricantes es muy valiosa en la selección de materiales.
Presencia de Sólidos
Cuando se requiere una bomba que maneje líquidos que contienen sólidos en suspensión, debe considerarse una serie de requisitos muy particulares. Es factible que no sólo se requiera un buen comportamiento hidráulico y el empleo adecuado de materiales de construcción selectos Las dimensiones de los pasajes internos de la bomba son consideraciones básicas. Deben evitarse las bolsas y puntos muertos donde puedan acumularse los sólidos. Los claros internos muy pequeños son indeseables a causa de la abrasión. Deberá contarse con conexiones para la limpieza del equipo en uso continuo o intermitente.
Presencia de sólidos (cont.)
Las instalaciones que requieren el manejo de sólidos en suspensión con un mínimo de rompimiento o degradación de los sólidos, como las bombas que alimentan las prensas filtradoras, exigen una atención especial, ya sea que se requieran bombas de desplazamiento positivo o bombas centrífugas. La adaptabilidad al mantenimiento sencillo es una característica de importancia creciente en la economía actual. No son raras las instalaciones de bombas químicas que requieren un mantenimiento anual de dos o tres veces el monto de la inversión original. En la mayor parte de los casos, esto se debe a una mala selección.
Costo de la Bomba
El espacio no permite presentar datos adecuados de costos respecto a los muchos tipos de bombas existentes. No obstante, para dos de las variedades más comunes es posible proporcionar valores representativos.
Costo del equipo a = Costo del equipo b (Ia/Ib) (Capacidad a/Capacidad b) 0.6
Bombas Centrifugas
La bomba centrifuga es el tipo que se utiliza más en la industria química para transferir líquidos de todos los tipos — materias primas, materiales de fabricación y productos acabados —, así como también para los servicios generales de abastecimiento de agua, alimentación a los quemadores, circulación de condensadores, regreso de condensado, etc. Estas bombas están disponibles en una variedad amplia de tamaños, en capacidades de 0.5 m 3/h a 2 x l0 4 m3/h (2 gal/min a 105 gal/min), y para cargas de descarga (presiones) desde unos cuantos metros a aproximadamente 48 MPa (7000 lbf/in 2 ). El tam añ o y el ti p o m ás ad ecu ado p ara u n a apli cac ión d ad a sólo se pueden determinar m ediante un estud io de in g eni ería d el p ro b lem a.
Las ventajas primordiales de una bomba centrífuga son la sencillez, el bajo costo inicial, el flujo uniforme (sin pulsaciones), el pequeño espacio necesario para su instalación, los costos bajos de mantenimiento, el funcionamiento silencioso y su capacidad de adaptación para su empleo con unidad motriz de motor eléctrico o de turbina.
Una bomba centrífuga, en su forma más simple, consiste en un impulsor que gira dentro de una carcasa. El impulsor consta de cierta cantidad de hojas, ya sea abiertas o resguardadas, montadas sobre un árbol o eje que se proyecta al exterior de la carcasa. Los impulsores pueden tener ejes de rotación horizontales o verticales, para adaptarse al trabajo que se vaya a realizar. Por lo común, los impulsores resguardados o de tipo cerrado suelen ser más eficientes. Los impulsores del tipo abierto o semiabierto se emplean para líquidos viscosos o que contengan materiales sólidos, así como también en muchas bombas pequeñas, para servicios generales. Los impulsores pueden ser del tipo de succión simple o doble, simple si el líquido entra por un lado, doble, si entra por los dos lados.
Las carcasas son de tres tipos generales, pero consisten siempre en una cámara en la que gira el impulsor, con una entrada y una salida para el líquido que se bombea. La forma más simple de las carcasas es la circular, que consiste en una cámara anular en tormo al impulsor; no se ha hecho ningún intento por superar las pérdidas debidas a los choques y remolinos que se producirán cuando entra a la cámara el líquido que sale del impulsor con velocidades relativamente elevadas. Es raro que se utilicen esas carcasas.
Las carcasas de volutas en espiral toman esa forma, con un área de sección transversal creciente al acercarse a la salida. Las volutas convierten eficientemente la energía de velocidad que el impulsor imparte al líquido en energía de presión. En las bombas de turbina o de tipo de difusor se utiliza un tercer tipo de carcasa. En este último, se interponen difusores o paletas de guía entre el impulsor y la cámara de la carcasa. En las bombas de este tipo que están bien diseñadas, las pérdidas son mínimas y la eficiencia se puede mejorar en un amplio intervalo de capacidades. Esta construcción se utiliza con frecuencia en las bombas de etapas múltiples y cargas elevadas.
Curvas Características Los ingenieros Q y A determinan sus necesidades de una bomba específica sobre la base de los caudales y presiones, a partir de un análisis del sistema del proceso. Aunque la presión y el caudal o flujo pueden variar entre un valor de operación y el de diseño, los requisitos de la bomba, que se suelen basar en presión diferencial o carga en pies del líquido circulante, se suelen considerar como un solo valor de referencia. Pero las bombas no funcionan así. Las bombas, que son básicamente transmisoras de energía, producen la carga mediante la fuerza centrífuga aplicada al líquido cuando entra al ojo o centro del impulsor y avanza por los conductos en el impulsor hacia la carcasa y sale por una boquilla de descarga.
Esto produce una carga que varía según la cantidad de líquido que entra al ojo del impulsor. Por lo general, la carga se reduce cuando aumenta el caudal (Curva A) y como regla, la carga máxima ocurre en el punto de paro o corte, en el cual hay cero flujo, como si se hubiera cerrado una válvula en la salida de la bomba.
A: H-Q B: HP-Q C: Eficiencia-Q
La curva del caballaje al freno de la bomba (Curva B) es el producto del flujo, carga diferencial y eficiencia (Curva C). El punto más alto en la curva de caballaje al freno que se podría esperar con un análisis de la curva de carga-capacidad y de los requisitos del sistema, indicará el caballaje que se debe especificar para la propulsión de la bomba. El caballaje al freno requerido para funcionamiento normal caerá más allá del pico de la curva de eficiencia, porque los fabricantes de bombas tratan de suministrar una bomba que funcione a su máxima eficiencia o cerca de ella.
Las bombas centrifugas de etapa simple Existen en capacidades de hasta 1.136x 104 (50000 gal/min) o más, para cargas (presiones) de hasta 488 m (1600ft). Pueden encontrarse en una gran variedad de diseños para usos particulares
Bombas de proceso
Este término se aplica en forma general a unidades sencillas montadas sobre pedestal con impulsores sobre salientes de succión sencilla y una caja de empaque sencillo también. Estas bombas se diseñan para facilitar el desmantelamiento y accesibilidad en el manejo, con sellos mecánicos o empaques, construidas especialmente para el manejo de líquidos corrosivos o difíciles de manejar. Los fabricantes construyen bombas de procesos horizontal y vertical en forma específica, pero no exclusiva para la industria química. Las normas B73.1 —1977 y B73.2—1975 de ANSI, se aplican a bombas horizontales y verticales , respectivamente.
Bombas Verticales: Pozo Húmedo : inmersas Pozo Seco: Montadas externamente
Las bombas horizontales están disponibles en capacidades hasta 900 m 3/h (4000 gal/min) Las bombas verticales están diseñadas en capacidades hasta 320 m3/h (1400 gal/min) Ambos tipos de bombas se fabrican para cargas de hasta 120 m (400 ft). En las normas ANSI se pretende que cualquier bomba de cierta capacidad nominal y carga dinámica total a una determinada velocidad giratoria, sea dimensionalmente intercambiable respecto al tamaño , montaje, ubicación de las boquillas de succión y descarga, eje de entrada placa de la base y el material de los refuerzos. Existen bombas químicas en gran variedad de materiales. Las que más se emplean son las metálicas. Aun cuando se pueden obtener en hierro, bronce y hierro con accesorios de bronce, se están utilizando cada vez más bombas de hierro dúctil, acero y aleaciones de níquel. También existen bombas de vidrio, hierro recubierto de vidrio, carbón, caucho, metal re cubierto de caucho, cerámica y gran variedad de materiales plásticos ,para usos especiales.
Bombas de succión doble, de etapa simple
Estas bombas se emplean para servicios generales de circulación y abastecimiento de agua y para servicios químicos de manejo de líquidos no corrosivos para el hierro o el bronce. Existen en capacidades que van desde aproximadamente 5.7 m3/h (25 gal/min) hasta 1.136 x 104 m3/h (50,000 gal/min) y para cargas de hasta 304 m (1000 ft). Estas unidades se fabrican con hierro, bronce y hierro con accesorios de bronce. Otros materiales aumentan los costos y, cuando se requieren, las bombas químicas estándar suelen resultar más económicas
Bombas de Acoplamiento Cerrado
Las bombas con motor eléctrico incluido o a veces, de impulso por turbina de vapor, reciben el nombre de bombas de acoplamiento cerrado. Estas unidades, son compactas y apropiadas para gran variedad de servicios en los que los materiales estándar de hierro y bronce resultan satisfactorios. Capacidades hasta de 450 m3/h Cargas hasta 73 m Hay unidades de dos etapas para cargas hasta 150 m
Bombas de motor encapsulado
Este tipo recibe una atención considerable en la industria química. Estas unidades son diseños de acoplamiento cerrado en las que la cavidad que aloja al rotor del motor y la carcasa de la bomba se encuentran interconectadas. Como resultado de esto, los cojinetes del motor funcionan en el líquido del proceso y se eliminan todos los sellos. Puesto que el liquido que se maneja es el lubricante de las piezas móviles, no pueden tolerarse los sólidos abrasivos. Existen bombas de motor encapsulado de etapa simple para flujos de hasta 160 m3/h (700 gal/mm) y cargas de hasta 76 m (250 ft). Hay también unidades de dos etapas para cargas hasta de 183 m (600 ft). Las bombas de motor encerrado se están utilizando mucho para el manejo de disolventes orgánicos, líquidos orgánicos para transferencia de calor y aceites ligeros, asi como también para muchos líquidos limpios, tóxicos o peligrosos, o para instalaciones en las cuales las fugas constituyen un problema económico importante.
Bombas de sumidero o sentina
Son pequeñas bombas verticales de etapa simple que se utilizan para el drenaje de sumideros o pozos poco profundos. Tienen la misma construcción general que las bombas verticales de proceso, pero no se diseñan para condiciones severas de funcionamiento.
Bombas centrifugas multietapas
Estas bombas se utilizan, en forma general, para servicios donde se requieren cargas (presiones) mayores que las generadas por una bomba de impulsor simple. Todos los impulsores se encuentran dispuestos en serie y el líquido pasa de un impulsor a otro y finalmente llega a la descarga de la bomba La carga total en estas condiciones será la suma de las cargas o presiones de los impulsores individuales. Algunos ejemplos de este tipo de bombas son las de pozo profundo, las bombas para suministro de agua a alta presión, las de alimentación a quemadores o calderas, aquellas contra incendios y las de carga a procesos de refinerías.
Las bombas multietapas pueden ser del tipo voluta , con impulsores de etapa sencilla o doble o del tipo difusor ; pueden tener carcasas horizontales se paradas, o cuando la presión es extremadamente alta, 20 a 40 MPa (3000 a 6000 lbf/in) una carcasa exterior tipo barril con carcasas internas de dimensiones menores para los difusores, pasajes internos, etc.
Tipo Voluta
Tipo Difusor
Las bombas de flujo axial (propulsor)
Son esencial mente unidades de capacidad muy elevada baja carga. Normalmente, se diseñan para flujos de más de 450 m3/h (2000 gal/mm), contra cargas de 15 m (50 ft) o menos. Se emplean en forma muy adecuada en los sistemas de circulación de lazo cerrado, donde la carcasa de la bomba se convierte simplemente en un codo de línea. Una de las instalaciones más comunes es la de circulación de calandria
Bombas de Turbina
El término de bomba de turbina se aplica a unidades con impulsores de flujo mixto (o sea, parte axial y parte centrífuga). Estas unidades existen en capacidades de 20 m3/h (100 gal/mm) y superiores, para cargas de hasta aproximadamente 30 m (100 ft) por etapa. Las bombas de turbina suelen ser casi siempre verticales.
Bombas regeneradoras
También con frecuencia se denominan bombas de turbina, por la forma del impulsor; emplean una combinación de impulso mecánico y fuerza centrífuga para producir cargas de varios centenares de metros (ft) a bajos volúmenes por lo común de menos de 20 m 3/h (100 gal/min). El impulsor, que gira a alta velocidad con pequeños franqueos, tiene muchos pasajes radiales cortos, fresados a cada lado de la periferia. Se labran a máquina canales similares en las superficies coincidentes de la carcasa. Al entrar, el líquido se dirige a los pasajes del impulsor y sigue un patrón en espiral en torno a la periferia, pasando alternativamente del impulsor a la carcasa y recibiendo impulsos sucesivos, conforme avanza.
Bombas de Desplazamiento Positivo
Mientras que la carga dinámica total desarrollada por una bomba centrífuga de flujo axial o mixto se ve determinada exclusivamente para cualquier flujo dado por la velocidad a la que gira, las de desplazamiento positivo y las que se aproximan al desplazamiento positivo, producirán de manera ideal cualquier carga que se les imponga mediante restricciones al flujo en el lado de la descarga.
En realidad, desdeñando las pérdidas, la carga máxima obtenible se ve determinada por la potencia disponible en el mecanismo de propulsión y la resistencia de las piezas de la bomba. Se coloca generalmente en el lado de la descarga de todas las bombas de desplazamiento positivo una válvula automática de alivio que abre cuando se excede la presión normal de trabajo o la presión máxima de descarga.
Las eficiencias generales de las bombas de desplaza miento positivo son más elevadas que las de los equipos centrífugos, porque se minimizan las pérdidas internas. La flexibilidad de cada unidad para el manejo de una gama amplia de capacidades se ve limitada, hasta cierto punto. Las bombas de desplazamiento positivo pueden ser del tipo reciprocante o rotatorio. En todas las bombas de desplazamiento positivo, una cavidad o cavidades están alternativamente llenas y vacías del fluido bombeado.
Bombas reciprocantes o de movimiento alternativo Hay tres clases de bombas reciprocantes o de movimiento alternativo:
de pistón, de émbolo y de diafragma.
En general, la acción de las piezas de transferencia del líquido en esas bombas es la misma, puesto que se hace que avance y retroceda en una cámara un pistón cilíndrico, un émbolo, o un diafragma redondo. El dispositivo va equipado con válvulas para la entrada y la descarga del líquido que se bombea y el funcionamiento de dichas válvulas se relaciona de manera definitiva con los movimientos del pistón.
Las válvulas de succión y descarga de todas las bombas reciprocantes de diseño moderno son operadas por diferencia de presión; es decir, cuando la bomba está en su etapa o carrera de succión y la cavidad de la bomba está aumentando de volumen, la presión disminuye dentro de la cavidad permitiendo que la presión de succión más alta abra la válvula de succión, con lo que se inicia la admisión del líquido dentro de la bomba. Al mismo tiempo que sucede esto, la mayor presión en la línea de descarga mantiene cerrada la válvula de descarga. De manera similar, en la etapa de descarga, cuando la cavidad de la bomba decrece en volumen, la presión máxima desarrollada en la misma mantiene cerrada la válvula de succión y abierta la de descarga, para expulsar el líquido de la bomba hacia la línea de descarga.
Eficiencia total
La eficiencia total de estas bombas varía del 50% para bombas pequeñas hasta aproximadamente 90% o más para las de mayor dimensión.
Las bombas reciprocances, excepto cuando se emplean para servicios de medición, suelen contar con cámaras de gas en el lado de la descarga, con objeto de limitar las pulsaciones en la presión y de esta manera asegurar un flujo uniforme en la línea de descarga Además, muchas instalaciones requieren también cámaras de agitación en el lado de la succión. El arreglo de la tubería debe estudiarse cuidadosamente, con objeto de determinar su ubicación y dimensiones más eficaces. Si se utilizan cámaras de agitación, se deben tener las precauciones adecuadas para mantenerla cámara cargada con gas. Una cámara de agitación llena con líquido no tiene validez. También es adecuado contar con un indicador de nivel de líquido, con objeto de verificar la cantidad de gas en la cámara.
Las bombas reciprocantes pueden ser diseñadas con cilindro sencillo o múltiple. Las que tienen cilindro múltiple, cuentan con todos los cilindros en paralelo para incrementar la capacidad. Las bombas del tipo de pistón pueden ser de acción sencilla o doble. Las bombas de émbolo siempre son de acción sencilla.
Bombas de Pistón Bombas Simplex de acción doble Bombas Duplex de acción doble
Bombas símplex de acción doble
Pueden ser de acción directa (o sea, conectadas directamente a un cilindro de vapor) o de impulso de potencia (mediante la leva y el volante acoplados a la cruceta de una máquina de vapor).
El pistón consta de los discos A y B, con los anillos de empaque C entre ellos. En el punto D se muestra un eje de bronce para el cilindro de agua. Las válvulas de succión son E1, y E2. Las válvulas de descarga son F1 y F2.
Bombas dúplex de acción doble Estas bombas difieren primordialmente de las del tipo símplex porque tienen dos cilindros de agua cuyo funcionamiento se encuentra coordinado. Estas bombas pueden ser de acción directa, impulsadas por vapor o impulsadas mediante la potencia de un motor, con levas y volantes.
Bombas de Potencia
Estas tienen un cigüeñal movido por una fuente externa (generalmente un motor eléctrico), banda o cadena. Frecuentemente se usan engranajes entre el motor y el cigüeñal para reducir la velocidad de salida del elemento motor. El extremo liquido que puede ser del tipo de pistón o émbolo desarrollara una presión elevada cuando se cierra la válvula de descarga. Por esta razón es común el proporcionar una válvula de alivio para descarga, con objeto de proteger la bomba y su tubería. Las bombas de acción directa se detienen cuando la fuerza total en el pistón del agua iguala a la del pistón de vapor; las bombas de potencia desarrollan una presión muy elevada antes de detenerse. Esta es varias veces la presión de descarga normal de las bombas de potencia. Las bombas de potencia se encuentran particularmente bien adaptadas para servicios de alta presión y tienen algunos usos en la alimentación de calderas, bombeo en líneas de tuberías, procesos de obtención de petróleos y aplicaciones similares.
Las bombas de diafragma Funcionan de manera similar a las de pistón y émbolo. Su construcción es diferente, debido a que el miembro impulsor de movimiento alternativo o reciprocante es un diafragma flexible fabricado de metal, caucho o material plástico. La ventaja principal de este dispositivo es la eliminación de todos los sellos y empaques expuestos al liquido bombeado. Esta es una ventaja importante en los equipos que deben manejar líquidos tóxicos o peligrosos. Con el tiempo se pueden presentar fallas en el diafragma
Bombas rotatorias En las bombas rotatorias, el desplazamiento del liquido se produce debido a la rotación de uno o más miembros dentro de una carcasa estacionaria. Puesto que son necesarios franqueos internos, aunque pequeños, en todas estas bombas, con excepción de unos cuantos tipos especiales de ellas, la capacidad disminuye al incrementarse la presión diferencial de la bomba. Estas bombas no puede decirse en realidad que sean de desplazamiento positivo; no obstante, en muchos aspectos, se les puede considerar en esa forma La selección de los materiales de construcción para las bombas rotatorias es de vital importancia; los materiales deben ser resistentes a la corrosión, compatibles cuando una parte actúe contra otra y tener resistencia a la abrasión.
Las bombas rotatorias, que generalmente son unidades de desplazamiento positivo, consisten de una caja fija que contiene engranajes, aspas, pistones, levas, segmentos, tornillos, etc., que operan con un claro mínimo. En lugar de "arrojar" el liquido, como en una bomba centrífuga, una bomba rotatoria lo atrapa, lo empuja contra la caja fija. La bomba rotatoria descarga un flujo continuo. Aunque generalmente se les considera como bombas para líquidos viscosos, las bombas rotatorias no se limitan a este servicio solo, pueden manejar casi cualquier liquido que este libre de sólidos abrasivos.
Tipos de Bombas Rotatorias
Leva y Pistón Engranajes Externos Engranajes Internos Lobulares Tornillo De Aspas
Bombas de Leva y Pistón También llamadas "Bombas de émbolo rotatorio", consisten de un excéntrico con un brazo ranurado en la parte superior. La rotación de la flecha hace que el excéntrico atrape el 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 engranajes externos Estas constituyen el tipo rotatorio mas simple. Conforme los dientes de los engranajes se separan en el lado de succión de la bomba , el liquido llena el espacio entre ellos. Este se conduce en trayectoria circular hacia fuera y es exprimido al engranar nuevamente los dientes.
Bombas de engranajes internos Este tipo tiene un motor con dientes cortados internamente y que encajan en un engrane loco, cortado externamente. Puede usarse una partición en forma de luna creciente para evitar que el liquido pase de nuevo al lado de succión de la bomba.
Bombas lobulares
Éstas se asemejan a las bombas del tipo de engranajes en su forma de acción, tienen dos o mas motores cortados con tres, cuatro, o mas lóbulos en cada motor Los motores se sincronizan para obtener una rotación positiva por medio de engranajes externos. Debido al que el liquido se descarga en un numero mas reducido de cantidades mayores que en el caso de la bomba de engranajes, el flujo del tipo lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de engranajes.
Bombas de tornillo o de gusano Estas bombas tienen de uno a tres tornillos roscados convenientemente que giran en una caja fija. Las bombas de un solo tornillo tienen un motor en forma de espiral que gira excéntricamente en un estator de hélice interna o cubierta. Las bombas de dos y tres tornillos tienen uno o dos engranajes locos, respectivamente, el flujo se establece entre las roscas de los tornillos, y a lo largo del eje de los mismos.
Bombas de aspas Las bombas de aspas oscilantes tienen una serie de aspas articuladas que se balancean conforme gira el motor, atrapando al liquido y forzándolo en el tubo de descarga de la bomba. Las bombas de aspas deslizantes usan aspas que se presionan contra la carcaza por la fuerza centrífuga cuando gira el motor. El liquido atrapado entre las dos aspas se conduce y fuerza hacia la descarga de bomba.
Aspas oscilantes
Aspas Deslizantes
Las bombas de chorro Son una clase de dispositivos de manejo de líquidos que utilizan la cantidad de movimiento de un fluido para desplazar otro. Los eyectores y los Inyectores son los dos tipos de bombas de chorro que interesan a los ingenieros Q y A.
El eyector, denominado también sifón o eductor, se diseña para la utilización en operaciones en las que la carga contra la que se realiza e bombeo es baja y menor que la carga del fluido utilizado para bombear. El inyector es un tipo especial de bomba de chorro, que funciona por medio de vapor y se utiliza para la alimentación de calderas y otros servicios similares, en donde el flujo que se bombea se descarga aun espacio que se encuentra a la misma presión que el vapor utilizado para hacer funcionar el inyector.
En la figura se muestra un diseño simple de bomba de chorro del tipo de eyector. El fluido de bombeo entra por la tobera situada a la izquierda y pasa por la tobera Venturi del centro, para salir por la abertura de descarga, a la derecha. Al entrar a la tobera Venturi, desarrolla una succión que hace que se capte parte del fluido de la cámara de succión en la corriente y que salga por la descarga.
La eficiencia de una bomba de chorro o de eyector es baja, de sólo unos pocos puntos de porcentaje. La carga desarrollada para el eyector es también baja, excepto en los tipos especiales. El dispositivo tiene la desventaja de que diluye el fluido bombeado, al mezclarlo con el fluido de bombeo. En los inyectores de vapor para la alimentación de calderas y equipos similares, donde se recupera el calor del vapor, la eficiencia se acerca al 100%. El sifón o eyector simple se utiliza mucho, a pesar de su baja eficiencia, para transferir líquidos de un depósito a otro ,elevar ácidos, álcalis o líquidos que contengan sólidos de naturaleza abrasiva y para vaciar sumideros.
BOMBAS ELECTROMAGNÉTICAS La necesidad de circulación de metales líquidos como medios de transferencia calorífica en sistemas de reactores nucleares hizo que se desarrollaran bombas electromagnéticas. Todas las bombas electromagnéticas utilizan el principio motor —el de que un conductor en un campo magnético, que lleva una corriente que fluye en ángulo recto conl a dirección del campo, recibe una fuerza mutuamente perpendicular tanto al campo como a la corriente —. En todas las bombas electromagnéticas, el fluido es el conductor. Esta fuerza, dirigida de manera adecuada en el fluido, se manifiesta como presión cuando el fluido esté contenido de manera adecuada. El campo y la corriente se pueden producir de muchas maneras diferentes y utilizarse la fuerza en distintas formas.
