O&ser?aciones @Profesor Incom4leta Mala Presentaci1n Mal Ta&las Mal 3ráBcas "omentarios @Profesor
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Califcacin
INDICE
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IN!"#D$CCI+N En esta 4arte del curso ?amos a analiCar6 estudiar y com4render el 4rinci4io de funcionamiento de una &om&a +idráulica de diferentes ti4os y ?ariedades así como su utilidad en la ?ida cotidiana8
&A"C# !E#"IC# $OM$A ID!ULI"A Una bomba es una máuina +idráulica generadora ue transforma la energía @generalmente energía mecánica con la ue es accionada en energía +idráulica del Fuido incom4resi&le ue mue?e8 El Fuido incom4resi&le 4uede ser líuido o una meCcla de líuidos y s1lidos como 4uede ser el +ormig1n antes de fraguar o la 4asta de 4a4el8 Al incrementar la energía del Fuido6 se aumenta su 4resi1n6 su ?elocidad o su altura6 todas ellas relacionadas segGn el 4rinci4io de $ernoulli8 En general6 una &om&a se utiliCa 4ara incrementar la 4resi1n de un líuido aHadiendo energía al sistema +idráulico6 4ara mo?er el Fuido de una Cona de menor 4resi1n o altitud a otra de mayor 4resi1n o altitud8 Eiste una am&igJedad en la utiliCaci1n del término bomba6 ya ue generalmente es utiliCado 4ara referirse a las máuinas de Fuido ue transBeren energía6 o bombean Fuidos incom4resi&les6 y 4or lo tanto no alteran la densidad de su Fuido de tra&aKo6 a diferencia de otras máuinas como lo son los com4resores6 cuyo cam4o de a4licaci1n es la neumática y no la +idráulica8 Pero tam&ién es comGn encontrar el término bomba 4ara referirse a máuinas ue bombean otro ti4o de Fuidos6 así como lo son las &om&as de ?acío o las &om&as de aire8
!I,#) DE -#&-A) )E/N EL ,"INCI,I# DE F$NCI#NA&IEN!#
$om&a de engranaKes
$om&a rotodinámica aial8
La 4rinci4al clasiBcaci1n de las &om&as segGn el funcionamiento en ue se &ase:
-ombas de desplazamiento positivo o volumétricas6 en las ue el 4rinci4io de funcionamiento está &asado en la +idrostática6 de modo ue el aumento de 4resi1n se realiCa 4or el em4uKe de las 4aredes de las cámaras ue ?arían su ?olumen8 En este ti4o de &om&as6 en cada ciclo el 1rgano 4ro4ulsor genera de manera 4ositi?a un ?olumen dado o cilindrada6 4or lo ue tam&ién se denominan bombas 0olumé1ricas8 En caso de 4oder ?ariar el ?olumen máimo de la cilindrada se +a&la de &om&as de ?olumen ?aria&le8 0i ese ?olumen no se 4uede ?ariar6 entonces se dice ue la &om&a es de ?olumen BKo8 A su ?eC este ti4o de &om&as 4ueden su&di?idirse en: •
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-ombas 0olumé1ricas ro1a1i0as o rotoestáticas6 en las ue una masa Fuida es conBnada en uno o ?arios com4artimentos ue se des4laCan desde la Cona de entrada @de &aKa 4resi1n +asta la Cona de salida @de alta 4resi1n de la máuina8 Algunos eKem4los de este ti4o de máuinas son la &om&a de 4aletas6 la &om&a de l1&ulos6 la &om&a de engranaKes6 la &om&a de tornillo o la &om&a 4eristáltica8 -ombas de émbolo al1erna1i0o6 en las ue eiste uno o ?arios com4artimentos BKos6 4ero de ?olumen ?aria&le6 4or la acci1n de un ém&olo o de una mem&rana8 En estas máuinas6 el mo?imiento del Fuido es discontinuo y los 4rocesos de carga y descarga se realiCan 4or ?ál?ulas ue a&ren y cierran alternati?amente8 Algunos eKem4los de este ti4o de &om&as son la &om&a alternati?a de 4ist1n6 la &om&a rotati?a de 4istones o la &om&a 4istones de accionamiento aial8
-ombas rotodinámicas6 en las ue el 4rinci4io de funcionamiento está &asado en el intercam&io de cantidad de mo?imiento entre la máuina y el Fuido6 a4licando la +idrodinámica8 En este ti4o de &om&as +ay uno o ?arios rodetes con ála&es ue giran generando un cam4o de 4resiones en el Fuido8 En este ti4o de máuinas el FuKo del Fuido es continuo8 Estas 1urbom23uinas 4idr2ulicas generadoras 4ueden su&di?idirse en:
"adiales o cen1rí5ugas6 cuando el mo?imiento del Fuido sigue una trayectoria 4er4endicular al eKe del rodete im4ulsor8 A6iales6 cuando el Fuido 4asa 4or los canales de los ála&es siguiendo una trayectoria contenida en un cilindro8 Diagonales o 4elicocen1rí5ugas cuando la trayectoria del Fuido se realiCa en otra direcci1n entre las anteriores6 es decir6 en un cono coaial con el eKe del rodete8
BOMBA IMPELENTE La &om&a im4elente consiste en un cilindro6 un 4ist1n y un caHo ue &aKa +asta el de41sito de agua8 Asimismo6 tiene una ?ál?ula ue deKa entrar el agua al cilindro6 4ero no regresar8 'o +ay ?ál?ula en el 4ist1n6 ue es com4letamente s1lido8 Desde el etremo inferior del cilindro sale un segundo tu&o ue llega +asta una cámara de aire8 La entrada a esa cámara es &loueada 4or una ?ál?ula ue deKa entrar el agua6 4ero no salir8 Desde el etremo inferior de la cámara de aire6 otro caHo lle?a el agua a un tanue de la aCotea o a una manguera8
BOMBA ASPIRANTE
-omba aspiran1e de émbolo al1erna1i0o. En una &om&a as4irante6 un cilindro ue contiene un 4ist1n m1?il está conectado con el suministro de agua mediante un tu&o8 Una ?ál?ula &louea la entrada del tu&o al cilindro8 La ?ál?ula es como una 4uerta con goCnes6 ue solo se a&re +acia arri&a6 deKando su&ir6 4ero no &aKar6 el agua8 Dentro del 4ist1n6 +ay una segunda ?ál?ula ue funciona en la misma forma8 "uando se acciona la mani?ela6 el 4ist1n su&e8 Esto aumenta el ?olumen eistente de&aKo del 4ist1n6 y6 4or lo tanto6 la 4resi1n disminuye8 La 4resi1n del aire normal ue actGa so&re la su4erBcie del agua6 del 4oCo6 +ace su&ir el líuido 4or el tu&o6 franueando la ?ál?ulaue se a&re y lo +ace entrar en el cilindro8 "uando el 4ist1n &aKa6 se cierra la 4rimera ?ál?ula6 y se a&re la segunda6 ue 4ermite ue el agua 4ase a la 4arte su4erior del 4ist1n y ocu4e el cilindro ue
está encima de éste8 El gol4e siguiente +acia arri&a +ace su&ir el agua a la es4ita y6 al mismo tiem4o6 logra ue entre más agua en el cilindro6 4or de&aKo del 4ist1n8 La acci1n continGa mientras el 4ist1n su&e y &aKa8 Una &om&a as4irante es de acci1n limitada6 en ciertos sentidos8 'o 4uede 4ro4orcionar un c+orro continuo de líuido ni +acer su&ir el agua a tra?és de una distancia mayor a ., m8 entre la su4erBcie del 4oCo y la ?ál?ula inferior6 ya ue la 4resi1n normal del aire s1lo 4uede actuar con fuerCa suBciente 4ara mantener una columna de agua de esa altura8 Una &om&a im4elente ?ence esos o&stáculos8
SELLAO E BOMBAS $om&a de engranaKes8 Las &om&as 4recisan de sellos +idráulicos 4ara im4edir ue los Fuidos ue están siendo im4ulsados salgan al eterior de la máuina a tra?és de la ?ía de transmisi1n de mo?imiento desde el motor a los internos m1?iles de la &om&a8 En el cam4o del reBno de 4etr1leo y de la 4etrouímica eisten sellos mecánicos de &om&as estandariCados 4or API @ American Petroleum Institute ue6 aunue se trata de una asociaci1n estadounidense6 son de a4licaci1n en todo el mundo8 "ada ti4o de sello reci&e el nom&re de PLA' API8 Estos sellos 4ueden ser sim4les o do&les y6 además6 4ueden dis4oner o no de un sistema de refrigeraci1n8
!EBAO E BOMBAS ROTOIN"MI!AS Para el correcto funcionamiento de las &om&as rotodinámicas se necesita ue estén llenas de Fuido incom4resi&le6 es decir6 de líuido6 4ues en el caso estar llenas de Fuido com4resi&le @cualuier gas como el aire no funcionarían correctamente8 El ce&ado de la &om&a consiste en llenar de líuido la tu&ería de as4iraci1n succi1n y la carcasa de la &om&a6 4ara facilitar la succi1n de líuido6 e?itando ue ueden &olsas de aire en el interior8 Al ser necesaria esta o4eraci1n en las &om&as rotodinámicas6 se dice ue no tienen ca4acidad autoce&ante8 0in em&argo6las &om&as de des4laCamiento 4ositi?o son autoce&antes6 es decir6
aunue estén llenas de aire son ca4aces de llenar de Fuido el circuito de as4iraci1n8
Esuema de una &om&a instalada 4or encima del ni?el de agua8 En un circuito como el mostrado en el esuema adKunto sin ningGn dis4ositi?o adicional6 al detener la &om&a centrífuga el Fuido del circuito de as4iraci1n cae +acia el de41sito ?aciándose la &om&a 4or el ?acío creado 4or el circuito 4rimario8 La altura de ele?aci1n H ue 4ro4orciona la &om&a es siem4re la misma y res4onde a la siguiente f1rmula:
donde PI es la 4resi1n de im4ulsi1n6 P A es la 4resi1n de as4iraci1n6 N es la densidad del Fuido y g la aceleraci1n de la gra?edad8 Des4eKando la diferencia de 4resiones se tiene ue:
De esta f1rmula se 4uede o&ser?ar ue la diferencia de 4resiones ue consigue la &om&a entre la im4ulsi1n y la as4iraci1n es mayor cuanto mayor sea la densidad del Fuido a mo?er8 De tal forma ue 4ara el caso concreto del agua se tiene:
"on lo cual:
Es decir6 si la &om&a está llena de aire la 4resi1n de as4iraci1n es ,6,,.) ?eces la ue conseguiría dic+a &om&a si estu?iese llena de agua6 es decir6 si estu?iese ce&ada8 Por lo ue si la &om&a está ?acía la altura ue se ele?a el agua en el circuito de as4iraci1n so&re el ni?el del agua en el de41sito es mínima y totalmente insuBciente 4ara ue el agua llegue a la &om&a8 Por otra 4arte el funcionamiento de una &om&a centrífuga en ?acío 4uede estro4ear el sellado de la &om&a de&ido a una deBciente refrigeraci1n dado ue no circula Fuido 4or su interior ue ayuda a meKorar la disi4aci1n del calor 4roducido 4or la &om&a8
Por lo tanto en instalaciones de &om&eo cuyo esuema coincide con el indicado en el esuema adKunto es necesario un sistema adicional 4ara e?itar ue la &om&a se desce&e8 Algunos de estos sistemas se enumeran a continuaci1n: 0e 4uede construir un oriBcio en la 4arte su4erior de la carcasa de la &om&a y arroKar agua so&re el mismo 4ara ue la &om&a al encenderse esté llena de agua y 4ueda &om&ear correctamente8 'o se trata de un sistema muy eBciente8 0e 4uede usar una ?ál?ula de 4ie @2ál?ula antirretorno8 Permite el 4aso del líuido +acia la &om&a 4ero im4iden su regreso al de41sito una ?eC se +a a4agado la &om&a con lo ue im4ide el desce&e de la tu&ería de im4ulsi1n8 Puede 4resentar 4ro&lemas cuando el Fuido tiene suciedad ue se de4osita en el asiento de la ?ál?ula disminuyendo su estanueidad6 4or otra 4arte su4one una 4érdida de carga más o menos im4ortante en la tu&ería de im4ulsi1n 4or lo ue aumenta el riesgo de ue se 4roduCca ca?itaci1n en la &om&a8 Uso de una &om&a de ?acío8 La &om&a de ?acío es una &om&a de des4laCamiento 4ositi?o ue etrae el aire de la tu&ería de im4ulsi1n y +ace ue el Fuido llegue a la &om&a centrífuga y de este modo uede ce&ada8 Por Gltimo otra 4osi&ilidad consiste en instalar la &om&a &aKo carga6 es decir 4or de&aKo del ni?el del líuido6 aunue esta dis4osici1n no siem4re es 4osi&le6 a no ser ue se instale sumergida6 con lo cual la &om&a tiene ue ser es4ecial8
