CLASIFICACION DE CLASIFICACION BOMBAS BOMBAS HIDRÁULICAS A continuación se presenta la clasificación de los diferentes tipos de bombas. INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO BRITO OCAMPO DAVID EFRAIN
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Clasificación de las bombas hidráulicas.
La ciencia de la hidráulica se ha considerado desde los primeros días de la civilización humana. A pesar de su antigüedad, la hidráulica se constituye en una de las ramas de la ingeniería civil con mayor influencia en el desarrollo de las sociedades, porque a diario su utilización es vital para vencer distintos obstáculos o para desarrollar diferentes actividades, sin importar que todavía presenta algún grado de incertidumbre. Algunas de las actividades en las cuales se utiliza la hidráulica son por ejemplo la irrigación de cultivos y el suministro de agua para las comunidades en donde se hace indispensable el uso de algunos dispositivos, en los que se encuentra la bomba hidráulica. La definición de una bomba hidráulica que generalmente se encuentra en los t extos es la siguiente: "Una bomba hidráulica es un medio para convertir energía mecánica en energía fluida o hidráulica". Es decir las bombas añaden energía al agua. Cuando se pretende desarrollar una clasificación de los diferentes tipos de bombas hidráulicas se debe tener claridad en algunos términos para así poder evaluar los méritos de un tipo de bomba sobre otro. Dichos términos son:
Amplitud de presión: Se constituyen en los límites máximos de presión con los cuales una bomba puede funcionar adecuadamente. Las unidades son Lb/plg2. Volumen: La cantidad de fluido que una bomba es capaz de entregar a la presión de operación. Las unidades son gal/min. Amplitud de la velocidad: Se constituyen en los límites máximo y mínimo en los cuales las condiciones a la entrada y soporte de la carga permitirán a la bomba funcionar satisfactoriamente. Las unidades son r.p.m. Eficiencia mecánica: Se puede determinar mediante la relación entre el caballaje teórico a la entrada, necesario para un volumen especifico en una presión especifica y el caballaje real a la entrada necesario para el volumen especifico a la presión especifica. Eficiencia volumétrica: Se puede determinar mediante la relación entre el volumen teórico de salida a 0 lb/plg2 y el volumen real a cualquier presión asignada. Eficiencia total: Se puede determinar mediante el producto entre la eficiencia mecánica y al eficiencia volumétrica.
Para que la clasificación de los diferentes tipos de bombas sea más amena se presenta a continuación una tabla donde se muestran los criterios de clasificación de cada una de estas.
BOMBAS HIDRÁULICAS
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Amplitud
Eficiencia
Volumen
Velocidad
Volum.
5 Gal/min
500 rpm
80 %
75 – 80 %
1500 Lb/plg2
10 Gal/min
1200 rpm 80 %
75 – 80 %
2000 Lb/plg2
15 Gal/ min
Amplitud BOMBAS
Bomba de engrane Baja Presión
Bomba engrane 1500 Lb/plg2 Bomba engrane 2000 Lb/plg2
Presión 0 Lb/plg2
1800 rpm
Eficiencia Total
80 - 85% 90 %
Bomba Paleta 1000 2 equilib. 1000 Lb/plg Lb/plg2
3000 Lb/plg2 Bomba Pistón Placa empuje angular
Diseño Dynex
5000 Lb/plg2
6000 – 8000 Lb/plg2
1.1 – 55 Gal/min
1000 rpm
2 – 120 Gal/min
> 90 %
80 – 85 %
90 %
> 85 %
90 %
> 80 %
90 %
> 85 %
1200–1800 rpm 7.5 – 41 Gal/min
2.9 – 4.2 Gal/min
1200 – 2200 rpm
BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO En las que el principio de funcionamiento está basado en la hidrostática, de modo que el aumento de presión se realiza por el empuje de las paredes de las cámaras que varían su volumen. En este tipo de bombas, en cada ciclo el órgano propulsor genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, por lo que también se denominan bombas volumétricas.
Radiales o centrífugas, cuando el movimiento del fluido sigue una trayectoria perpendicular al eje del rodete impulsor
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Axiales, cuando el fluido pasa por los canales de los álabes siguiendo una trayectoria contenida en un cilindro.
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 líquido 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
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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 potencias del tipo émbolo de alta presión pueden ser horizontales o verticales.
MOVIMIENTO ALTERNATIVO Las bombas de movimiento alternativo deben tener, intercalado en su circuito, una campana de aire comprimido con el fin de igualar las pulsaciones del movimiento alternativo de la bomba, manteniendo la presión constante en las boquillas. Mediante la presión que genera la masa de aire de la campana se compensan los sucesivos movimientos de los pistones
Bombas de émbolo alternativo, en las que existe uno o varios compartimentos fijos, pero de volumen variable, por la acción de un émbolo o de una membrana. En estas máquinas, el movimiento del fluido es discontinuo y los procesos de carga y descarga se realizan por válvulas que abren y cierran alternativamente. Algunos ejemplos de este tipo de bombas son la bomba alternativa de pistón, la bomba rotativa de pistones o la bomba pistones de accionamiento axial
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ROTATORIAS
Bombas volumétricas rotativas o rotoestáticas, en las que una masa fluida es confinada en uno o varios compartimentos que se desplazan desde la zona de entrada (de baja presión) hasta la zona de salida (de alta presión) de la máquina. Algunos ejemplos de este tipo de máquinas son la bomba de paletas, la bomba de lóbulos, la bomba de engranajes, la bomba de tornillo o la bomba peristáltica miembros flexibles
BOMBAS DE ENGRANAJES EXTERNOS Estas constituyen el tipo rotatorio más simple. Conforme los dientes de los engranajes se separan en el lado de succión de la bomba, el líquido llena el espacio entre ellos. Este se conduce en trayectoria circular hacia fuera y es exprimido al engranar nuevamente los dientes.
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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 líquido pase de nuevo al lado de succión de la bomba.
BOMBAS LOBULARES Éstas se asemejan a las bombas del tipo de engranajes en su forma de acción, tienen dos o más motores cortados con tres, cuatro, o más lóbulos en cada motor. Los motores se sincronizan para obtener una rotación positiva por medio de engranajes externos. Debido al que el líquido se descarga en un número más reducido de cantidades mayores que en el caso de la bomba de engranajes, el flujo del tipo lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de engranajes.
BOMBAS DE TORNILLO Estas bombas tienen de uno a tres tornillos roscados convenientemente que giran en una caja fija. Las bombas de un solo tornillo tienen un motor en forma de espiral que gira excéntricamente en un estator de hélice interna o cubierta. Las bombas de dos y tres tornillos tienen uno o dos engranajes locos, respectivamente, el flujo se establece entre las roscas de los tornillos, y a lo largo del eje de los mismos.
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BOMBAS DE ASPAS Las bombas de aspas oscilantes tienen una serie de aspas articuladas que se balancean conforme gira el motor, atrapando al líquido y forzándolo en el tubo de descarga de la bomba. Las bombas de aspas deslizantes usan aspas que se presionan contra la carcasa por la fuerza centrífuga cuando gira el motor. El líquido atrapado entre las dos aspas se conduce y fuerza hacia la descarga de bomba.
BOMBAS ALTERNATIVAS Las bombas alternativas o reciprocas son también unidades de desplazamiento positivo descargan una cantidad definida de líquido durante el movimiento del pistón o émbolo a través de la distancia de carrera.
TIPOS DE BOMBAS ALTERNATIVAS El flujo de descarga de las bombas centrífugas y de la mayor parte de las bombas rotatorias es continuo. Pero en las bombas alternativas el flujo pulsa, dependiendo del carácter de la pulsación del tipo de bomba y de que esta tenga o no una cámara de colchón. Igual que otras bombas, las bombas alternativas no succionan los líquidos. Reducen solamente la presión en la cámara de succión y la presión externa, generalmente la atmosférica, empuja el líquido en la bomba. Para cualquier bomba con una línea de succión de tamaño dado, la capacidad o velocidad máxima viene fijada por la columna de succión neta positiva.
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Existen básicamente dos tipos de bombas alternativas: las de acción directa, movidas por vapor y las bombas de potencia.
BOMBAS DE ACCIÓN DIRECTA En este tipo, una varilla común de pistón conecta un pistón de vapor y uno de líquido émbolo. Las bombas de acción directa se construyen, simplex (un pistón de vapor y un pistón de líquido respectivamente) y dúplex (dos pistones de vapor y dos de líquido).
Las bombas de acción directa horizontales simples y dúplex , han sido por mucho tiempo muy usadas para diferentes servicios, incluyendo alimentación de calderas en presiones de bajas a medianas, manejo de lodos, bombeo de aceite y agua, etc. Se caracterizan por la facilidad de ajuste de columna, velocidad y capacidad. Al igual que todas las bombas alternativas, las unidades de acción directa tienen un flujo de descarga pulsante.
BOMBAS SIN PISTONES Los líquidos se pueden bombear debido a la presión directa del aire, gas o vapor sobre la superficie de los líquidos.
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BOMBAS DE PALETAS. Bombas de paletas desequilibradas o de eje excéntrico. Con este diseño un rotor ranurado es girado por la flecha impulsora. Las paletas planas rectangulares se mueven acercándose o alejándose de las ranuras del rotor y siguen a la forma de la carcasa o caja de la bomba. El rotor está colocado excéntrico con respecto al eje de la caja de la bomba. La rotación en el sentido de las manecillas del reloj del rotor en virtud de la mayor área que hay entre dicho rotor y la cavidad de la caja, producirá un vacío en la admisión y la entrada del aceite en los volúmenes formados entre las paletas. La bomba mostrará desgaste interior de la caja y en las aristas de las paletas, causado por el deslizamiento de contacto entre las dos superficies. Este tipo de bomba tendrá la misma situación en lo que se refiere a la carga sobre los cojinetes que el caso de las bombas de engranes.
BOMBAS DE PISTÓN Las bombas de pistón generalmente son consideradas como las bombas que verdaderamente tienen un alto rendimiento en las aplicaciones mecánicas de la hidráulica. Algunas bombas de engranes y de paletas funcionarán con valores de presión cercanos a los 2000 lb/plg 2, pero sin embargo, se les consideraran que trabajan con mucho esfuerzo. En cambio las bombas de pistón, en general, descansan a las 2000 lb/plg2 y en muchos casos tienen capacidades de 3000 lb/plg 2 y con frecuencia funcionan bien con valores hasta de 5000lb/plg2.
BOMBA DE PISTÓN RADIAL. La bomba de pistón radial, aloja los pistones deslizantes dentro de un bloque del cilindro que gira alrededor de un perno o clavija estacionaria o flecha portadora. En las bombas de pistón radial se logra una eficiencia volumétrica alta debido a los ajustes estrechos de los pistones a los cilindros y por el cierre adecuado entre el bloque del cilindro y el perno o clavija alrededor del cual gira.
BOMBAS DE PISTÓN AXIAL. Las bombas de pistón axial son las bombas más comunes que se encuentran. Las bombas de pistón axial derivan su nombre del hecho que los pistones se mueven dentro y fuera sobre un plano paralelo al eje de la flecha impulsora.
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BOMBAS DE PISTÓN DE BARRIL ANGULAR. (VICKERS) Las varillas del pistón van conectadas al pistón con una junta socket de bola y también el bloque del cilindro o barril va conectado a la flecha de impulsión por una junta combinada universal de velocidad constante de tipo Williams. Las cargas para impulsión de la bomba y las cargas de empuje por la acción del bombeo van soportadas por tres cojinetes de bolas de hilera simple y un cojinete de bolas de hilera doble. El arranque inicial de este tipo de bombas no debe intentarse hasta que su caja se haya llenado de aceite, esto se denomina "cebado". Pero la bomba no se ceba para poder bombear sino para asegurar la lubricación de los cojinetes y de las superficies de desgaste. Este diseño de bomba ha dado un excelente servicio a la industria aeronáutica.
BOMBA DE PISTÓN DE PLACA DE EMPUJE ANGULAR. (DENISON) El diseño de este tipo de bombas incorpora zapatas de pistón que se deslizan sobre la placa de empuje angular o de leva. Esta bomba debe llenarse con aceite antes de arrancarla. La contaminación causará raspaduras y pérdida ligera de eficiencia. La falta de lubricación causará desgaste.
BOMBA DISEÑO DYNEX. La placa de empuje angular se llama placa excéntrica, dicha placa va acuñada a la flecha impulsora y esta soportada por cuatro hileras de cojinetes de bolas. Las principales cargas de empuje de bombeo están a cargo de cojinetes colocados a cada lado de la placa excéntrica. Este diseño de bomba ha tenido una utilización considerable en el equipo móvil. La compañía fabricante Dynex señala que esta bomba ha mostrado una mayor compatibilidad con respecto al polvo que las bombas normales de pistón. Las bombas Dynex son indicadas como de mejor capacidad para resistir la contaminación del aceite y las ondas de presión mientras trabajan a niveles bajos de ruido y con velocidades altas.
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TURBOMAQUINAS Bombas helicocentrífugas Las bombas helicocentrífugas trabajan entre ambos campos de aplicación, por lo que pueden utilizarse en cualquiera de estos campos con sus limitaciones. Su velocidad específica está comprendida entre 75 y 200, encontrándose el mejor rendimiento en las de velocidad específica 130. Recordemos que la velocidad específica tiene carácter adimensional, fijándose con ella toda la familia geométricamente semejante en condiciones análogas de funcionamiento. Relacionan la velocidad angular de giro, el caudal trasvasado y la altura salvada.
ESPECIALES Electrobombas. Genéricamente, son aquellas accionadas por un motor eléctrico, para distinguirlas de las motobombas, habitualmente accionadas por motores de combustión interna.
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ALGUNAS OTRAS BOMBAS ESPECIALES SOLAMENTE UTILISADAS PARA PRUEBAS EXPERIMENTALES
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FOTOS DE LABORATORIO
Bomba centrifuga Modelo: 3-CNFE-62 Fabricante: WORTHINGTON DE MEXICO S. A.
Bomba centrifuga seccionada Modelo: 22499 Fabricante: WORTHINGTON DE MEXICO S. A. BOMBAS HIDRÁULICAS
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Bomba centrifuga seccionada Modelo: PT8204 Fabricante: MISSION
Bomba centrifuga Modelo: SN. Fabricante: FAB-GWYNNER & SARGEANIS
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Bomba centrifuga seccionada Modelo: 22500 Fabricante: WORTHINGTON DE MEXICO S. A.
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