Fundamentos De Controles Electricos

Turbomaquinas

Un turbomaquina es un sistema mecánico que añade energía a un fluido o extrae energía de el. Se utiliza el termino Bomba para la maquina que añade energía al fluido. La maquina que extrae energía, se llama turbina.

El prefijo turbo es una palabra latina que significa giro o rotación, indicando que las turbomaquinas giran de algún modo. Esto es generalmente cierto para las turbinas, pero hay varios tipos de bombas que no giran.

La bomba es probablemente el ingenio mas antiguo que se conoce para transferir energía a un fluido. Al menos dos tipos datan de antes de Cristo, las norias usadas en Asia y África hace 3000 años y comunes todavía hoy, la bomba de tornillos de Arquimides (alrededor de 250 años a. C.) todavía construida hoy para bombear mezclas de sólidos y líquidos.

A un aparato que bombea líquidos se le llama simplemente bomba.

Si bombea gases se usan tres nombres diferentes dependiendo del incremento de presión conseguido. Una bomba de gas se llama ventilador cuando el incremento de presión esta en torno a los 7 X 103 Pa, un soplante cuando esta entre 7 X 103 y y 3 X 105 Pa, y un compresor cuando esta por encima de 3 X 105 Pa.

Bombas de desplazamiento positivo

El principio de desplazamiento positivo consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen de una cámara. En la maquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energía, puede tener movimiento alternativo (embolo) o movimiento rotatorio (rotor).

En las maquinas de desplazamiento positivo tanto reciprocantes como rotatorias siempre hay una cámara que aumenta el volumen (succión) y disminuye el volumen (impulsión) por lo que también se le llama maquina volumétricas.

Las bombas de desplazamiento positivo se dividen en:

Pistón y doble acción

Reciprocantes embolo simple acción

Aspas, pistón

Bombas de Rotor simple

Desplazamiento positivo Tornillo

Rotatorias Engranes

Rotor múltiple Lóbulos

Balancines

Bombas reciprocantes

Llamadas también alternativas, en estas maquinas, el elemento que proporciona la energía al fluido lo hace en forma lineal y alternativa. La característica de funcionamiento es sencilla.

Descarga una cantidad definida de líquido durante el movimiento de pistón o embolo a través de la distancia de carrera. Sin embargo, no todo el líquido llega necesariamente al tubo de descarga debido a escapes o arreglo de pasos de alivio que pueden evitarlo.

Bomba de embolo

En estas bombas el líquido es forzado por el movimiento de uno o mas pistones ajustados a sus respectivos cilindros tal y como lo hace un compresor.

En la figura 1 se muestra como se produce le bombeo, observe el movimiento de las válvulas de entrada y salida con el movimiento del pistón. Durante la carrera del descenso del pistón, se abre la válvula de admisión accionado por el vació creado por el propio pistón, mientras la de descarga se aprieta contra su asiento, de esta forma se llena de liquido el espacio sobre el. Luego, cuando el pistón sube, el incremento de presión cierra la válvula de admisión y empuja la de escape, abriéndola, con lo que se produce la descarga. La repetición de este ciclo de trabajo produce un bombeo pulsante a presiones que pueden ser muy grandes.

El accionamiento del pistón en las bombas reales se fuerza a través de diferentes mecanismos, los más comunes son:

1. Mecanismo pistón-biela-manivela.

2. Usando una leva que empuje al pistón en la carrera de impulsion y un resorte de retorno para la carrera de succión como en la como en la bomba de inyección diésel.

Figura 1

Bombas de diafragma

Combinan un pistón y un diafragma de material flexible no metálico, para soportar mejor la acción corrosiva o erosiva que las partes metálicas de algunas bombas reciprocantes. El movimiento reciprocante hace que el diafragma aumentar y disminuir el volumen debajo del diafragma, observe que un par de válvulas convenientemente colocadas a la entrada y la salida fuerzan el líquido a circular en la dirección de bombeo. Como en las bombas de diafragma no hay piezas friccionantes, ellas encuentran aplicaciones en el bombeo de líquidos contaminados con sólidos, tal como los lodos, aguas negras y similares.

Figura 2

Ventajas de bombas reciprocantes

- Desarrollan las más altas presiones en procesos (ΔP > 20 000 psi), la de émbolo es la que da más alta presión.

- Manejan líquidos muy volátiles a caudales constantes (gasolina, éter, aldehídos).

- Manejan líquidos con gases disueltos.

- Pueden manejar caudales muy pequeños (Q = 0,15 gal/h = 0,0025 gpm)

- Pueden dar bajo caudal y muy alta columna o presión

Desventajas

- Los líquidos manejados deben ser limpios en valvulas de embolo (no tengan sólidos en suspensión ni sean corrosivos).

- Requieren válvulas internas que exigen mantenimiento cuidadoso

- Requieren motor de velocidad (N) variable

- No aceptan descargas cerradas (Q = 0) exigen protección igual que las bombas rotatorias (mediante “by pass”).

Bombas rotatorias

Llamadas también rotoestaticas, debido a que son maquinas de desplazamiento positivo, provistas de movimiento rotatorio, y son diferentes a las rotodinámicas. Estas bombas tienen muchas aplicaciones según el elemento impulsor. El fluido sale de la bomba en forma constante, puede manejar líquidos que contengan aire o vapor. Su principal aplicación es la de manejar líquidos altamente viscosos, lo que ninguna otra bomba puede realizar y hasta puede carecer de válvula de admisión de carga. Consisten de una caja fija que contiene engranes, aspas, pistones, levas, segmentos, tornillos, etc., que operan con un claro mínimo.

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