Bombas Hidraúlicas

Bombas

Terminología:

- Altura estática de aspiración: Es la diferencia entre la superficie del liquido a elevar y el eje de la Bomba

- Altura estática de impulsión : Es la diferencia de niveles entre el eje de la bomba y la cota piezométrica superior. En el caso de la cañería que entrega a un estanque superior esa cota piezométrica coincide con la superficie del liquido, si la entrada es ahogada.

- Altura estática de elevación total : Es la diferencia entre las cotas piezométricas inferior y superior

- Altura dinámica : Son las alturas estáticas más las pérdidas de carga. Se habla de altura dinámica de aspiración , de impulsión y altura dinámica total de elevación.

Aspiración:

Las bombas pueden ser instaladas bajo o sobre el nivel del liquido que será elevado. Cuando la bomba está instalada sobre el nivel del agua existe aspiración, es decir se produce un cierto grado de vacío que hace subir el liquido. La altura de elevación máxima teórica de una bomba sería de 10.33 m al nivel del mar. Sin embargo esta altura jamás se alcanza debido a:

a) Pérdidas de carga por frotamiento y pérdidas especiales de carga en la aspiración.

b) Presión de vapor. Cuando la presión absoluta es inferior a la presión de vapor correspondiente al liquido que se eleva , se produce vaporización y se interrumpe el escurrimiento. La tensión de vapor es variable con la temperatura (aumenta con ella) y por esta razón no es conveniente tener aspiración cuando se trata de agua caliente.

Presiones de vapor para el agua a distintas temperaturas ( presiones absolutas )

t ºC P Kg/cm2 t ºC P Kg/cm2

0 0.0062 55 0.1602

5 0.0089 60 0.2028

10 0.0125 65 0.2547

15 0.0174 70 0.3175

20 0.0238 75 0.3929

25 0.0322 80 0.4828

30 0.0431 85 0.5894

35 0.0572 90 0.7149

40 0.0750 95 0.8620

45 0.0974 100 1.0330

50 0.1255

c) Cavitación: Debido al descenso de la presión de aspiración, se separan burbujas de vapor de agua, las que al ser sometidas a presiones altas dentro de la bomba se rompen y chocan contra las paredes produciendo gran ruido y la rápida destrucción de la bomba

Naturalmente mientras mayor es la altura sobre el nivel del mar a la cual funciona la bomba, menor debe ser la altura de aspiración.

Carga neta de succión

En las instalaciones de cierta importancia o cuando se trata de condiciones especiales de aspiración es necesario tener en cuenta la llamada carga positiva de succión que se abrevia N.P.S.H. (net positive suction head)

Se llama carga neta de succión requerida a la altura de columna que se requiere para hacer escurrir el liquido hacia la bomba sin producir inconvenientes de cavitación. Es un valor experimental y lo dan los fabricantes para cada tipo de bomba.

La altura de presión atmosférica debe ser igual a la altura de aspiración más las perdidas de carga, más la presión de vapor y más la carga neta de succión.

Puede suceder que la suma de la carga neta de succión, pérdidas de carga y presión de vapor sea mayor que la altura de presión atmosférica.

En estas condiciones no puede existir altura de aspiración sino que la bomba se deberá colocar bajo el nivel del agua de modo que exista una carga positiva de aspiración

Se habla también a veces de carga neta de succión disponible que no depende de la bomba sino del sistema hidráulico. Es la diferencia entre la altura de presión atmosférica y la altura de aspiración más las pérdidas de carga más la presión de vapor. El ingeniero puede calcular este valor de acuerdo con las condiciones en que funciona la bomba y pedir a la fábrica, una bomba cuya carga neta de succión requerida sea como máximo la disponible.

Debe quedar bien claro que la carga neta de succión requerida es una característica de la bomba, en cambio la carga neta de succión disponible depende del sistema hidráulico dentro del cual funcionará la bomba

Cebado

Se llama cebado a la operación que consiste en extraer el aire de la cañería de aspiración y de la bomba para que quede llena con liquido . Se puede realizar esta operación por medio de dos sistema:

a) Llenando la cañería con liquido ya sea desde una fuente exterior o bien desde una cañería de impulsión mediante un By-Pass

b) Extrayendo el aire por medio de una bomba de vacío

Las bombas pequeñas tienen en su cuerpo un pequeño embudo por donde se puede agregar agua para cebado.

La cañería de aspiración debe tener en su extremo inferior una válvula de pie que es una válvula de retención que permite mantenerla llena de liquido.

Es de gran importancia que la cañería de aspiración sea perfectamente hermética, ya que si entra un 1% de aire, la capacidad de la bomba disminuye en un 10% y si entra el 10% de aire se pierde totalmente el cebado. Se puede decir que el 90% de las fallas de las bombas se deben a filtraciones de aire en la aspiración.

Clasificación de las bombas

En cuanto a su forma de funcionamiento:

a) Bombas centrifugas: Están constituidas por una caja dentro de la cual rota un rodete que le imprime gran velocidad al liquido. La altura de velocidad se transforma en presión.

Existen 2 tipos principales de bombas centrifugas.

i) Tipo Voluta: El impulsor rota dentro de una caja en forma de espiral, cuya sección se va ensanchando progresivamente

ii) Tipo Difusor o de paletas directrices: Existen paletas directrices fijas que rodean al impulsor, de modo que el líquido cambia de dirección al mismo tiempo que ensancha su sección.

b) Rotatorias: Consiste en una caja fija que contiene engranajes, tornillos , álabes, aspas , pistones u otros elementos que son activados por medios de un eje motriz. Se caracterizan por tener un pequeño juego y por no tener válvulas de succión o descarga. Tienen un gasto formado por pequeños golpes de agua como en las bombas de émbolo , pero que prácticamente es continuo.

c) De movimiento alternativo: Están formadas por un cilindro dentro de el cual se mueve un pistón que aspira e impele el liquido mediante la acción de las válvulas. Son llamadas corrientemente bombas de émbolo . Producen un gasto intermitente

d) Varias: En este grupo se incluyen los eyectores, los arietes, bombas de aire comprimido ( bombas mamut) etc.

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