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"BOMBAS HIDRÁULICAS Y APLICACIONES" 1. INTRODUCCIÓN Es importante conocer las Bombas Hidráulicas desde el punto de vista hidráulico para prever los problemas que se puedan presentar, para seleccionarlas y darles un mantenimiento preventivo de tal forma que estas máquinas no ocasionen problemas en la manipulación de los líquidos como son las paralizaciones de la planta, pérdidas de fluido a través de tuberías de succión, problemas de cavitación, etc.
1.1. ¿QUÉ ES UNA BOMBA HIDRÁULICA? Una bomba hidráulica es una una máquina que transforma la potencia (mecánica) de entrada en una potencia (hidráulica) útil de salida, en forma de suministro o caudal. Una bomba convierte la energía que proviene de una primera máquina que puede ser un motor eléctrico, una turbina a gas o a vapor, a otra energía que permite que un líquido sea bombeado por el aumento de presión y la velocidad.
2. CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS HIDRÁULICAS La clasificación de las bombas hidráulicas 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 disposición de los elementos impulsores.
Bombas Dinámicas Son aquellas que se añade energía continuamente para incrementar las velocidades de los fluidos dentro de la máquina, las cuales por el diseño de la carcaza y otras se transforman en presión.
Bombas de Desplazamiento Desplazamiento Positivo Son aquellas que muestran una relación directa entre los movimientos de los elementos bombeados y la cantidad de líquido movilizado.
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BOMBAS
Desplazamiento positivo
Dinámicas
Centrífugas
Voluta
Difusor
Flujo mixto
Flujo axial
Turbina o regenerativa
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BOMBAS
Desplazamineto positivo
Dinámicas
reciprocantes de pistón, émbolo de vapor de potencia de diafragma
Rotatorias de engranes
de lóbulos
de tornillo
peristálticos
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2.1. BOMBAS DINÁMICAS 2.1.1.
BOMBAS CENTRÍFUGAS Son las más extensamente utilizadas en la industria por su versatilidad, fácil diseño, bajo 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 carcaza metálica. Para la impulsión de los líquidos se aprovecha de la fuerza centrífuga la cual aumenta la energía cinética del fluido y se transforma en energía de presión por efecto del diseño de la carcaza.
2.1.2.
BOMBAS CENTRÍFUGAS DE VOLUTA La mayor parte de bombas centrífugas son de voluta. Están disponibles como bombas horizontales, verticales, simples o múltiples pasos para un amplio rango de flujos. La carcaza en forma de espiral o voluta convierte la energía de velocidad en presión estática.
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2.1.3.
BOMBAS CENTRÍFUGAS DE DIFUSOR Son aquellas que poseen un juego de álabes estacionarios que rodean al impulsor de tal forma que orientan al líquido, convirtiendo la energía de velocidad en energía de presión.
2.1.4.
BOMBAS CENTRIFUGAS DE FLUJO MIXTO Se caracteriza porque la descarga es una mezcla de flujo axial y radial.
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2.1.5.
BOMBA CENTRÍFUGA DE FLUJO AXIAL En el flujo axial, desarrolla la mayor parte de su carga por acción de elevación de las aletas, son generalmente verticales. Son adecuados para cargas bajas y grandes capacidades.
2.1.6.
BOMBAS DE TURBINA O REGENERATIVA Utilizada para líquidos claros, pueden ser horizontales o verticales, llenan una necesidad entre las bombas centrífugas. Son de baja y media capacidad y alta carga. El líquido debe pasar a través de la carcaza por la serie de álabes hasta que sea impulsado por la descarga.
2.2. BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO La principal característica de estas bombas es que exhiben una relación entre el movimiento de los elementos de bombeo y la cantidad de líquido movilizado. Estas bombas tienen un sello dinámico que separa la descarga del fluido con el lado de succión o entrada.
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2.2.1. BOMBAS RECIPROCANTES 2.2.1.1. BOMBAS RECIPROCANTES DE VAPOR Son aquellas en la que un émbolo o pistón desplaza un volumen dado de fluido en cada carrera. El principio básico de una bomba alternativa es que un sólido desplazará un volumen igual de líquido. En las bombas se pueden distinguir las siguientes partes: 1 Un sólido que se desplaza, llamado émbolo o pistón. 2
Un recipiente que contiene el líquido, llamado el cilindro líquido.
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Una válvula de succión de retención que admite el fluido de la tubería de succión 4 hacia el cilindro líquido. 5
Una válvula de descarga de retención que admite el flujo del cilindro líquido hacia la tubería de descarga.
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Empaque para sellar perfectamente la junta entre el émbolo y el cilindro líquido y evitar que el líquido se fugue del cilindro y el aire.
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2.2.1.2. BOMBAS RECIPROCANTES DE POTENCIA Es una máquina alternativa de velocidad constante, para motor constante y capacidad casi constante, cuyos émbolos o pistones se mueven por medio de un cigüeñal, a través de una fuente motriz externa. La capacidad de la bomba varía con el número de émbolos o pistones. En general, mientras mayor es el número, menor es la variación en capacidad, a un número dado de rpm. Pueden ser verticales u horizontales.
2.2.1.3. BOMBAS DE DIAFRAGMA La bomba de diafragma usa un elemento flexible como un elemento de desplazamiento. Este puede ser movido directamente por un movimiento excéntrico o un líquido de bombeo secundario. No requiere empaques o sellos dinámicos porque el mecanismo de impulsión está completamente aislado del fluido bombeado por el diafragma. Los diafragmas están fabricados por elastómeros, plásticos o metales. El principal problema que presentan es naturalmente el de la vida relativamente corta del diafragma y su riesgo de rotura, por lo que los costos de mantenimiento pueden ser elevados.
Acción neumática Acción mecánica
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2.2.2.
BOMBAS ROTATORIAS En ellas el desplazamiento del líquido se produce por rotación de una o más piezas móviles en el interior de una carcaza, determinando unas cavidades en la que se aloja el líquido que se desplaza desde de la entrada de la bomba hasta la zona de descarga. La velocidad de giro es del orden de 500 rpm, proporcionando al líquido presiones medias. Pueden bombear líquidos que no contengan sólidos abrasivos, aunque están especialmente indicadas para manejar líquidos algo viscosos, con propiedades lubricantes.
2.2.2.1. BOMBAS DE ENGRANES Son aquellas que constan de dos o más ruedas dentadas de igual diámetro que se engranan alojadas en una carcaza. Impulsan al líquido confinándolo entre los dientes de las ruedas y las paredes de la carcaza. Los dos tipos principales son las bombas de engranajes internos y externos.
2.2.2.2. BOMBAS DE LÓBULOS Son semejantes a las bombas de engranes, los lóbulos cumplen la misma misión. Cuando los lóbulos son helicoidales son usadas para aplicaciones de bajas presiones. La bomba de lóbulo recibe su nombre de la forma redondeada de las superficies radiales del rotor que permite que los rotores estén continuamente en contacto entre sí, a medida que giran.
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2.2.2.3. BOMBAS DE TORNILLOS Constan de uno o más rotores cilíndricos en forma de tornillo que encierran al líquido entre sus estrías y las paredes de la cavidad donde se alojan, obligándolo a circular en dirección axial desde un extremo del tornillo al otro. En las versiones de tres rotores, el central es el que arrastra a los otros dos. Se utilizan principalmente para impulsar líquidos viscosos.
2.2.2.4. BOMBAS PERISTÁLTICAS Son aquellas que constan de una tubería flexible que al ser comprimida sucesivamente por unas ruedas que giran continuamente, obligan a circular el líquido en la dirección del giro. El efecto resultante es similar al movimiento peristáltico del aparato digestivo animal, del cual recibe su nombre. La ventaja sobre las de diafragma, de no ofrecer posibilidades de fugas, al no existir partes rígidas fijas y móviles en contacto, aunque presentan el mismo problema de la vida limitada del material elástico de la conducción.
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3. APLICACIONES DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS En la industria en general se utilizan diversos tipos de bombas hidráulicas, como por ejemplo en la extracción de agua de los pozos, para la utilización como insumo en la industria de bebidas gaseosas; en la industria de petróleo para bombear fluidos dispersos cuya finalidad es remover los productos sólidos en la perforación de pozos petroleros; en la movilización de minerales bajo la forma de pulpa, para la flotación selectiva de minerales; en la industria cervecera para transferir el mosto del filtro-prensa al caldero de sacarificación; en las refinerías de petróleo para mover los diversos fluidos de las columnas de fraccionamiento, craqueo, etc.; en las plantas de producción de vapor para mover el agua debidamente ablandada a la alimentación del caldero; podríamos mencionar muchos más pues las aplicaciones de las bombas hidráulicas son múltiples. De la amplia gama de bombas hidráulicas utilizadas para transferir fluidos y en especial líquidos, las más utilizadas son las bombas centrífugas, por su facilidad de adecuarse a la naturaleza de los fluidos a manipular, es decir, su composición, corrosividad, viscosidad; adecuando las partes expuestas para contrarrestar estos inconvenientes, a través de utilización de materiales como: vidrio, acero inoxidable, hule , grafito, cloruro de polivinilo (PVC), porcelana, fibra de vidrio y otros.
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