BOMBAS DE AGUA 1. DEFINICION Es la máquina que transforma energía, aplicándola para mover el agua. Este movimiento, normalmente es ascendente. Las bombas pueden ser de dos tipos “volumétricas” y “turbo-bombas”. odas constan de un orificio de entrada !de aspiraci"n# y otro de salida !de impulsi"n#. Las Las volu volumé métr trica icass muev mueven en el agua agua medi median ante te la vari variaci aci"n "n peri" peri"di dica ca de un volumen. Es el caso de las bombas de émbolo. Las turbo bombas poseen un elemento que gira, produciendo así el arrastre del agua. Este elemento “rotor” se denomina “$odete” y suele tener la forma de %élice o rueda con paletas. Las bombas pueden recibir la energía de diversas fuentes. &esde la antig'edad se %a usado la energía e"lica en este menester. El movimiento de las paletas del molino de viento se transmite a una bomba que e(trae agua de un po)o. *uando la bomba recibe la energía a través de un motor acoplado !eléctrico, de gas"le gas"leo o o gasoli gasolina#, na#, al con+un con+unto to se le llama llama motomoto-bom bomba. ba. El motor motor puede puede también estar separado de la bomba. Entonces %ace falta un elemento que le transmita el movimiento. uede ser una polea, un e+e, etc.
En la actua actuali lida dad d casi casi todo todoss los los sond sondeo eoss se equi equipa pan n con con bomb bombas as “ele “electr ctro o sumergidas”. anto la bomba como el motor eléctrico están por deba+o del nivel del agua. Los motores son especiales y pueden funcionar sumergidos.
Estos equipos, son resistentes. ienen pocas averías y su rendimiento es alto. an an infl influi uido do muc% muc%o o en el desar desarro roll llo o de los los apro aprove vec%a c%ami mien ento toss de agua aguass subterráneas en los ltimos tiempos. La gran mayoría de bombas de agua que nos vamos a encontrar para usos domésticos/residenciales se engloban dentro de la categoría de electrobombas centrífugas. Electrobomba0 significa que el motor de la bomba está accionado por energía eléctrica. *entrífuga0 *entrífuga0 %ace referencia al mecanismo mecanismo interno de la bomba0 un e+e acoplado al motor %ace girar un impulsor !o rodete#1 el agua entra por el centro del impulsor y es propulsada por sus e(tremos aprovec%ando la fuer)a centrífuga aportada por el giro de dic%o e+e.
2. CARA CARACT CTER ERIS ISTI TICA CAS S *uando queremos elegir una 2otobomba es importante revisar el rendimiento que tiene, si va a cumplir con nuestras e(pectativas, por este motivo %emos de enumerar una serie de factores que %as de tener en cuenta antes de seleccionar una motobomba.
El Caudal (Q)
*audal, es el volumen del fluido o líquido requerido en un tiempo determinado, mayorm mayorment entee se calcu calcula la en litro litros/m s/min inut uto o !l/m !l/m#, #, litro litros/% s/%or oraa !l/% !l/%#, #, metro metross cbicos/%ora !m3/%#. El caudal se representa con la letra 4.
La Altura Mano!tr"#a ($)% d& A'"ra#"n o A*'or#"n ($a)% d& Iul'"n o El&+a#"n ($") , la Altura G&o!tr"#a (-) 5ltura 2anométrica !m#, es el cálculo total para que el agua %aga la elevaci"n a donde debe llegar de un punto a otro. Esto se calcula sumando la 5ltura de 5spiraci"n !a# con la 5ltura de 6mpulsi"n !i# más las érdidas de *arga !7#. 5%ora, la 5ltura 8eométrica !g# es la suma de la 5ltura de 6mpulsi"n y la 5ltura de 5spiraci"n m 9 !a : i# : 7 4ue es la misma f"rmula0 m 9 g : 7 ara estos cálculos %ay que recordar que la g puede ser positiva o negativa0
/!rd"da' d& Cara (0$) erdidas de *arga, esto sucede cuando el fluido via+a por un tubo de ;* o olietileno y tiene que girar, por e+emplo, en un tubo que está con un codo de <=> se convierte en un obstáculo de ? metros lineales. @ cuando el agua se encuentra con una válvula, esto se convierte en A= metros lineales. 5 menor caudal más pérdida de carga si la tubería tiene muc%os giros !el agua pasa muy suave y encuentra una resistencia#. 5 mayor caudal y dependiendo del diámetro de la tubería, puede que las pérdidas de carga sean insignificantes. !El agua corre con tanta fuer)a que los giros o válvulas no representan muc%a fricci"n#. Esto se mane+a por unas tablas de pérdidas que se encuentran en 6nternet o en los libros.
. USOS Las bombas de agua están presentes en nuestro día a día. Bon máquinas que normalmente están escondidas y que no vemos, pero que nos aportan calidad de vida y permiten el desarrollo de nuestras sociedades. or e+emplo, para que salga
agua por nuestros grifos, casi siempre %ay una o varias bombas %idráulicas detrás que %acen que esto sea posible. Cuera de nuestras viviendas y edificios e(isten numerosos equipos de bombeo que traba+an sin descanso. Encontraremos bombas de diferentes tipos a lo largo de todas las fases del ciclo urbano del agua0 • • • • •
Cata#"n !de ríos -agua superficial- o de po)os -agua subterránea-# Trata"&nto !planta potabili)adora# D"'tr"*u#"n !suministro del agua potable a la red urbana# U'o' art"#ular&' d&l aua doméstico, industrial, agrícola. E+a#ua#"n d& aua' r&'"dual&' !aguas fecales, aguas pluviales, aguas industriales#
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D&ura#"n !planta depuradora# 3&rt"do !devoluci"n del agua depurada a ríos, mares u otros cauces naturales#
Las grandes compaDías de abastecimiento y depuraci"n, son las responsables de instalar, operar y mantener los equipos de bombeo implicados %asta el contador de las propie propiedad dades es partic particula ulares res !edific !edificios ios de vivien viviendas das,, oficina oficinas, s, edifici edificios os pblicos, %oteles, comercios, c%alets, etc.#. ambién estas compaDías son responsables de los equipos implicados en el bombeo de las aguas residuales desde los sistemas de alcantarillado %asta el vertido final a cauce natural.
4. A/L A/LICA ICACION CIONE ES En la industria en general se utili)an diversos tipos de bombas %idráulicas, como por e+emplo en la e(tracci"n de agua de los po)os, para la utili)aci"n como insumo en la industria de bebidas gaseosas1 en la industria de petr"leo para bombear fluidos dispersos cuya finalidad es remover los productos s"lidos en la perforaci"n de po)os petroleros1 en la movili)aci"n de minerales ba+o la forma de pulpa, para la flotaci"n flotaci"n selectiva de minerales1 minerales1 en la industria cervecera para
transferir el mosto del filtro-prensa al caldero de sacarificaci"n1 en las refinerías de petr"leo para mover los diversos fluidos de las columnas de fraccionamiento, craqu craqueo eo,, etc.1 etc.1 en las plan planta tass de prod produc ucci" ci"n n de vapo vaporr para para move moverr el agua agua debidamente debidamente ablandada ablandada a la alimentaci"n alimentaci"n del caldero1 caldero1 podríamos podríamos mencionar muc%os más pues las aplicaciones de las bombas %idráulicas son mltiples .&e la amplia amplia gama gama de bombas bombas %idráu %idráulica licass utili) utili)ada adass para para transfe transferir rir fluido fluidoss y en especial líquidos, las más utili)adas son las bombas centrífugas, por su facilidad de adecuarse a la naturale)a de los fluidos a manipular, es decir, su composici"n, corrosividad, viscosidad1 adecuando las partes e(puestas para contrarrestar estos inco inconv nven enien ientes tes,, a trav través és de util utili)a i)aci ci"n "n de mater material iales es como como00 vidr vidrio io,, acero acero ino(idable, %ule , grafito, cloruro de polivinilo!;*#, porcelana, fibra de vidrio y otros.
5. TI/OS S&6n &l /r"n#""o d& Fun#"ona"&nto La principal clasificaci"n de las bombas segn el funcionamiento en que se base0 Bo*a' Bo*a' d& d&'la7a d&'la7a"&nto "&nto o'"t"+o o +olu!tr" +olu!tr"#o% #o% en las que el • principio de funcionamiento está basado en la %idrostática, de modo que el aumento de presi"n se reali)a por el empu+e de las paredes de las cámaras que varían su volumen. En este tipo de bombas, en cada ciclo el "rga "rgano no prop propul ulso sorr gene genera ra de mane manera ra posit positiv ivaa un volu volume men n dado dado o cilindrada, por lo que también se denominan bombas volumétricas. En caso de poder variar el volumen má(imo de la cilindrada se %abla de bombas de volumen variable. Bi ese volumen no se puede variar, entonces entonces se dice que la bomba bomba es de volumen fi+o. 5 su ve) este tipo de bombas pueden subdividirse en0 •
las que que e(is e(iste te uno o vari varios os Bo*a Bo*a'' d& !*olo !*olo alt&rn alt&rnat" at"+o +o , en las compartimentos fi+os, pero de volumen variable, por la acci"n de un émbolo o de una membrana. En estas máquinas, el movimiento del fluido es discontinuo y los procesos de carga y descarga se reali)an por válvulas que abren y cierran alternativamente. 5lgunos e+emplos de este tipo de bombas son la bomba alternativa de pist"n, la bomba rotativa de pistones o la bomba pistones de accionamiento a(ial.
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Bo*a' +olu!tr"#a' rotat"+a' o roto &'t8t"#a' , en las que una masa fluida es confinada en uno o varios compartimentos que se despla)an desde la )ona de entrada !de ba+a presi"n# %asta la )ona de salida !de alta
presi"n# de la máquina. 5lgunos e+emplos de este tipo de máquinas son la bomba de paletas, la bomba de l"bulos, la bomba de engrana+es, la •
bomba de tornillo o la bomba peristáltica. peristáltica. Bo*a Roto d"n8"#a% en las que el principio de funcionamiento está basado en el intercambio inte rcambio de cantidad de movimiento entre la máquina y el fluido, aplicando la %idrodinámica. En este tipo de bombas %ay uno o varios rodetes con álabes que giran generando un campo de presiones en el fluido. En este tipo de máquinas el flu+o del fluido es continuo. continuo. Estas
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turbo máquinas %idráulicas generadoras pueden subdividirse en0 Rad"al&' o #&ntr9:ua' , cuando el movimiento del fluido sigue una
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trayectoria perpendicular al e+e del rodete impulsor. A;"al&'% cuando el fluido pasa por los canales de los álabes siguiendo
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una trayectoria contenida en un cilindro. cuando do la tray trayect ector oria ia del del flui fluido do se D"aonal&' D"aonal&' o -&l"#o#&n -&l"#o#&ntr9:u tr9:ua' a' cuan reali)a en otra direcci"n entre las anteriores, es decir, en un cono coa(ial con el e+e del rodete.
S&6n &l t"o d& a##"ona"&nto •
El&#tro*o*a'. 8ené 8enéric ricam ament ente, e, son son aque aquell llas as accio accionad nadas as por por un moto motor r eléctrico, para distinguirlas de las motobombas, %abitualmente accionadas por
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motores de combusti"n interna. Bo*a' n&u8t"#a' que son bombas de despla)amiento despla)amiento positivo en las que la energía de entrada es neumática, normalmente a partir de aire comprimido. Bo*a' d& a##"ona"&nto -"dr8ul"#o , como la bomba de ariete o la noria. Bo*a' anual&'. n tipo de bomba manual es la bomba de balancín.
<. CLAS CLASIF IFIC ICAC ACIO ION N La clasificaci"n de las bombas %idráulicas está basada en el principio por el cual se agrega energía al fluido, asimismo identifica al medio por el cual se aplica este principio y la disposici"n de los elementos impulsores.
Bo*a' D"n8"#a' Bon Bon aque aquella llass que que se aDad aDadee ener energí gíaa cont contin inuam uament entee para para incre increme ment ntar ar las las velocidades de los fluidos dentro de la máquina, las cuales por el diseDo de la carcasa y otras se transforman en presi"n.
Bo*a' d& D&'la7a"&nto /o'"t"+o Bon aquellas que muestran una relaci"n directa entre los movimientos de los elementos bombeados y la cantidad de líquido movili)ado.
BOMBAS DIN=MICAS Bo*a' C&ntr9:ua' Bon las más e(tensamente utili)adas en la industria por su versatilidad, fácil diseDo, ba+o costo y reducido mantenimiento. Estas máquinas disponen de un disco rotatorio denominado impulsor o rodete provisto de álabes que giran a gran velocidad dentro de la carcasa metálica. ara la impulsi"n de los líquidos se aprovec%a de la fuer)a centrífuga la cual aumenta la energía cinética del fluido y se transforma en energía de presi"n por efecto del diseDo de la carcasa.
Bo*a' C&ntr9:ua' d& 3oluta La mayor parte de bombas centrífugas son de voluta. Están disponibles como bombas %ori)ontales, verticales, vertica les, simples o mltiples pasos para un amplio rango de flu+os. La carca)a en forma de espiral o voluta convierte la energía de velocidad en presi"n estática.
Bo*a' C&ntr9:ua' d& D":u'or Bon aquellas que poseen un +uego de álabes estacionarios que rodean al impulsor de tal forma que orientan al líquido, convirtiendo la energía de velocidad en energía de presi"n.
Bo*a' C&ntr":ua' d& Flu>o M";to Be caracteri)a porque la descarga es una me)cla de flu+o a(ial y radial.
Bo*a C&ntr9:ua d& Flu>o A;"al En el flu+o a(ial, desarrolla la mayor parte de su carga por acci"n de elevaci"n de las aletas, son generalmente verticales. Bon adecuados para cargas ba+as y grandes capacidades.
Bo*a' d& Tur*"na o R&&n&rat"+a tili)ada para líquidos claros, pueden ser %ori)ontales o verticales, llenan una necesidad entre las bombas centrífugas. Bon de ba+a y media capacidad y alta carga. El líquido debe pasar a través de la carcasa por la serie de álabes %asta que sea impulsado por la descarga.
BOMBAS DE DES/LA?AMIENTO /OSITI3O La principal característica característica de estas bombas es que e(%iben una relaci"n entre el movimiento de los elementos de bombeo y la cantidad de líquido movili)ado. Estas bombas tienen un sello dinámico dinámico que separa la descarga descarga del fluido con el lado de succi"n o entrada.
Bo*a' R&#"ro#ant&' Bo*a' R&#"ro#ant&' d& 3aor Bon aquellas en la que un émbolo o pist"n despla)a un volumen dado de fluido en cada carrera. El principio básico de una bomba alternativa es que un s"lido despla)ará un volumen igual de líquido. En las bombas se pueden distinguir las siguientes partes0 A. n s"lido que se despla)a, despla)a, llamado llamado émbolo émbolo o pist"n. pist"n. F. n recipiente recipiente que contiene contiene el líquido, líquido, llamado llamado el cilindro cilindro líquido líquido.. 3. na na válv válvul ulaa de succi succi"n "n de retenc retenci" i"n n que admite admite el flui fluido do de la tubería de succi"n %acia el cilindro líquido. G. na na válv válvul ulaa de descar descarga ga de reten retenci ci"n "n que admite admite el flu+o flu+o del cilindro líquido %acia la tubería de descarga. ?. Empaqu Empaquee para sellar sellar perfect perfectamen amente te la +unta +unta entre el émbol émbolo o y el cilindro líquido y evitar que el líquido se fugue del cilindro y el aire.
Bo*a' R&#"ro#ant&' R&#"ro#ant&' d& /ot&n#"a
Es una máquina alternativa de velocidad constante, para motor constante y capacidad casi constante, cuyos émbolos o pistones se mueven por medi medio o de un cig' cig'eD eDal al,, a trav través és de una una fuen fuente te motr motri) i) e(te e(tern rna. a. La capacidad de la bomba varía con el nmero de émbolos o pistones. En gene genera ral, l, mien mientr tras as may mayor es el nme nmero ro,, meno menorr es la vari variac aci" i"n n en capa capaci cid dad, ad, a un nmer mero o dado dado de rpm. rpm. ued ueden ser ser vert vertic ical ales es u %ori)ontales.
Bo*a' d& D"a:raa La bomba de diafragma usa un elemento fle(ible como un elemento de despla)amiento. Este puede ser movido directamente por un movimiento e(céntrico o un líquido de bombeo secundario. Ho requiere empaques o sellos dinámicos porque el mecanismo de impulsi"n está completamente aislado del fluido bombeado por el diafragma. Los diafragmas están fabricados por elast"meros, plásticos o metales. El principal problema que presentan presentan es natura naturalmen lmente te el de la vida vida relativ relativamen amente te corta corta del diafragma diafragma y su riesgo de rotura, rotura, por lo que los costos de mantenimien mantenimiento to pueden ser elevados.
BOMBAS ROTATORIAS ROTATORIAS En ellas el despla)amiento del líquido se produce por rotaci"n de una o más pie)as m"viles en el interior de una carcasa, determinando unas cavidades en la que se alo+a el líquido que se despla)a desde de la entrada de la bomba %asta la )ona de descarga. La velocidad de giro es del orden orden de ?==rpm ?==rpm,, propor proporcio cionan nando do al líquid líquido o presio presiones nes medias medias.. ueden bombear líquidos que no contengan s"lidos abrasivos, aunque están especialmente indicadas para mane+ar líquidos algo viscosos, con propiedades lubricantes.
Bo*a' d& Enran&' Bon aquellas que constan de dos o más ruedas dentadas de igual diámetro que que se eng engran ranan alo alo+ada +adass en una una carc carcas asa. a. 6mp 6mpulsa ulsan n al líq líquid uido confinándolo entre los dientes de las ruedas y las paredes de la carcasa. Los Los dos dos tipos tipos prin princi cipa pales les son son las bomb bombas as de engr engran ana+e a+ess inte intern rnos os y e(ternos.
Bo*a' d& L*ulo' Bon seme+antes a las bombas de engranes, los l"bulos cumplen la misma misi"n. *uando los l"bulos son %elicoidales son usadas para aplicaciones de ba+as presiones. La bomba de l"bulo recibe su nombre de la forma redond redondead eadaa delas delas superfi superficies cies radial radiales es del rotor rotor que permit permitee que los rotores estén continuamente en contacto entre sí, a medida que giran.
Bo*a' d& Torn"llo' *ons *onstan tan de uno uno o más más roto rotore ress cilín cilíndr drico icoss en form formaa de torn tornil illo lo que que encierran al líquido entre sus estrías y las paredes de la cavidad donde se alo+an, obligándolo a circular en direcci"n a(ial desde un e(tremo del tornillo al otro. En las versiones de tres rotores, el central es el que arrastra a los otros dos. Be utili)an principalmente para impulsar líquidos viscosos.
Bo*a' /&r"'t8lt"#a' Bon aquellas que constan de una tubería fle(ible que al ser comprimida sucesi sucesivam vament entee por unas unas ruedas ruedas que giran giran continu continuamen amente, te, obliga obligan n a circular el líquido en la direcci"n del giro. El efecto resultante es similar al movimiento peristáltico del aparato digestivo animal, del cual recibe su nombr ombre. e. La ven venta+a ta+a sob sobre las las de diafr iafrag agm ma, de no ofre ofrece cer r posibilidades de fugas, al no e(istir partes rígidas fi+as y m"viles en
contacto, aunque presentan el mismo problema de la vida limitada del material elástico de la conducci"n.
