Bombas

Indice
1.
Introducción.
2. Tipos de bombas.

1.
Introducción

Siempre que tratemos temas como procesos
químicos, y de cualquier circulación de fluidos
estamos, de alguna manera entrando en el tema de bombas.
El funcionamiento en si de la bomba será el de un
convertidor de energía, o sea, transformara la
energía mecánica en energía cinética,
generando presión y
velocidad en
el fluido.
Existen muchos tipos de bombas para
diferentes aplicaciones.
Los factores más importantes que permiten escoger un
sistema de bombeo
adecuado son: presión
última, presión de proceso,
velocidad de
bombeo, tipo de gases a
bombear (la eficiencia de
cada bomba varía según el tipo de gas).

2.
Bombas 

Las bombas se clasifican en tres tipos
principales:

• De émbolo alternativo.
• De émbolo rotativo.
• Rotodinámicas.

Los dos primeros operan sobre el principio de
desplazamiento positivo, es decir, que bombean una determinada
cantidad de fluido (sin tener en cuenta las fugas
independientemente de la altura de bombeo).
El tercer tipo debe su nombre a un elemento rotativo, llamado
rodete, que comunica velocidad al líquido y genera
presión. La carcaza exterior, el eje y el motor completan
la unidad de bombeo.
En su forma usual, la bomba de émbolo alternativo consiste
en un pistón que tiene un movimiento de
vaivén dentro de un cilindro.
Un adecuado juego de
válvulas
permite que el líquido sea aspirado en una embolada y
lanzado a la turbina de impulsión en la siguiente.
En consecuencia, el caudal será intermitente a menos que
se instalen recipientes de aire o un
número suficiente de cilindros para uniformar el
flujo.
Aunque las bombas de émbolo alternativo han sido separadas
en la mayoría de los campos de aplicación por las
bombas rotodinámicas, mucho más adaptables,
todavía se emplean ventajosamente en muchas operaciones
industriales especiales.
Las bombas de émbolo rotativo generan presión por
medio de engranajes o rotores muy ajustados que impulsan
periféricamente al líquido dentro de la carcaza
cerrada.
El caudal es uniforme y no hay válvulas.
Este tipo de bombas es eminentemente adecuado para
pequeños caudales (menores de 1 pie3/s y el
líquido viscoso). Las variables
posibles son muy numerosas.
La bomba rotodinámica es capaz de satisfacer la
mayoría de las necesidades de la ingeniería y su uso está muy
extendido.
Su campo de utilización abarca desde abastecimientos
públicos de agua, drenajes
y regadíos, hasta transporte de
hormigón o pulpas.
Los diversos tipos se pueden agrupar en:

1. Centrífugos.

Son el tipo más corriente de bombas
rotodinámicas, y se denomina así porque la cota de
presión que crean es ampliamente atribuible a la
acción centrífuga.
Pueden estar proyectadas para impulsar caudales tan
pequeños como 1 gal/min. o tan grandes como 4.000.000
gal/min, mientras que la cota generada puede variar desde algunos
pies hasta 400. El rendimiento de las de mayor tamaño
puede llegar al 90%.
El rodete consiste en cierto número de álabes
curvados en dirección contraria al movimiento y
colocados entre dos discos metálicos.
El agua entra
por el centro u ojo del rodete y es arrastrada por los
álabes y lanzada en dirección radial. Esta aceleración
produce un apreciable aumento de energía de presión
y cinética. A la salida, el movimiento del fluido tiene
componentes radial y transversal.
Para que no haya una pérdida notable de energía, y
por tanto de rendimiento, es esencial transformar en la mayor
medida posible la considerable cota cinemática
a la salida del rodete en la más útil cota de
presión.
Normalmente, esto se consigue construyendo la carcaza en forma de
espiral, con lo que la sección del flujo en la periferia
del rodete va aumentando gradualmente.
Para caudales grandes se usa el rodete de doble
aspiración, que es equivalente a dos rodetes de simple
aspiración ensamblados dorso con dorso; esta
disposición permite doblar la capacidad sin aumentar el
diámetro del rodete.
Es más cara de fabricar, pero tiene la ventaja adicional
de solucionar el problema del empuje axial.
En ambos casos, las superficies de guía están
cuidadosamente pulimentadas para minimizar las pérdidas
por rozamiento.
El montaje es generalmente horizontal, ya que así se
facilita el acceso para el entretenimiento. Sin embargo, debido a
la limitación del espacio, algunas unidades de gran
tamaño se montan verticalmente.
Las proporciones de los rodetes varían dentro de un campo
muy amplio, lo que permite hacer frente a una dilatada gama de
condiciones de funcionamiento.
Por ejemplo, los líquidos con sólidos en
suspensión (aguas residuales) pueden ser bombeados siempre
que los conductos sean suficientemente amplios.
Inevitablemente habrá alguna disminución de
rendimiento.
Para que la bomba centrífuga esté en
disposición de funcionar satisfactoriamente, tanto la
tubería de aspiración como la bomba misma, han de
estar llenas de agua.
Si la bomba se encuentra a un nivel inferior a la del agua del
pozo de aspiración, siempre se cumplirá esta
condición, pero en los demás casos hay que expulsar
el aire de la
tubería de aspiración y de la bomba y reemplazarlo
por agua; esta operación se denomina cebado.
El mero giro del rodete, aún a alta velocidad, resulta
completamente insuficiente para efectuar el cebado y sólo
se conseguirá recalentar los cojinetes.
Los dos métodos
principales de cebado exigen una válvula de
retención en la proximidad de la base del tubo de
aspiración, o en las unidades mayores, la ayuda de una
bomba de vacío.
En el primer caso, se hace entrar el agua de la
tubería de impulsión o de cualquier otra
procedencia, en el cuerpo de bomba y el aire es expulsado por una
llave de purga
Fig.: Bomba del tipo Centrifuga
Se ha desarrollado una bomba centrífuga, la cual fue
concebida, teniendo como objetivos un
rendimiento de trabajo que sea óptimo, una gran variedad
de aplicaciones y una fácil Mantención del
equipo.
El cuerpo húmedo de esta bomba, está fabricado en
un polímero de grandes cualidades mecánicas y de
excelente resistencia
química.
Estos materiales
evitan las incrustaciones de partículas, y además
no son afectados por problemas de
cavitación.
Las aplicaciones de esta bomba son de óptimo rendimiento
en PLANTAS DE ACIDO,
AGUA DE COLA, AGUAS MARINAS, y en general en lugares con gran
concentración de CORROSIVOS. Además tiene una muy
buena aplicación en la INDUSTRIA
ALIMENTICIA dado que no contamina los productos.
Las bombas están disponibles en materiales del
acero
termoplástico e inoxidable, diseños del mecanismo
impulsor para las aplicaciones horizontales y verticales.
La construcción rugosa proporciona una
resistencia
excelente al producto
químico y a la corrosión.
Las aplicaciones típicas son proceso
químico, laminado de metal, piezas que lavan sistemas,
fabricación de la tarjeta de circuito impresa, foto que
procesa, productos
farmacéuticos, semiconductores,
etc.

1. Para alturas superiores a 200 pies se emplean
   normalmente bombas múltiples o bombas de turbina.
   Este tipo de bomba se rige exactamente por el mismo principio
   de la centrífuga y las proporciones del rodete son muy
   semejantes.
   Consta de un cierto número de rodetes montados en
   serie, de modo que el agua entra paralelamente al eje y sale
   en dirección radial.
   La elevada energía cinética del agua a la
   salida del rodete se convierte en energía de
   presión por medio de una corona difusora formada por
   álabes directores divergentes. Un conducto en forma de
   S conduce el agua en sentido centrípeto hacia el ojo
   del rodete siguiente.
   El proceso se repite en cada escalonamiento hasta llegar a la
   salida. Si se aplica un número suficiente de
   escalonamientos, puede llegarse a obtener una cota de 4.000
   pies. De hecho, la cota máxima vendrá
   probablemente dictada por el costo de
   reforzamiento de la tubería más que por
   cualquier limitación de la
   bomba. 

   A) B)  

   Fig.: Bombas de turbina: A) Bomba de Turbina
   Vertical para Agua Pesada.
   B) Bomba de Agua con Turbina
   Vertical 

2. Múltiples.

   Son del tipo múltiple, con montaje vertical y
   diseñadas especialmente para la elevación del
   agua en perforaciones angostas, pozos profundos o pozos de
   drenaje.
   Resultan adecuadas para perforaciones de un diámetro
   tan pequeño como 6 pulg. y con mayores
   diámetros son capaces de elevar cantidades de agua
   superiores a un millón de galones por hora desde
   profundidades de hasta 1.000 pies.
   Normalmente se diseñan los rodetes de forma que lancen
   el agua en dirección radial-axial, con objeto de
   reducir a un mínimo el diámetro de
   perforación necesario para su empleo.
   La unidad de bombeo consiste en una tubería de
   aspiración y una bomba situada bajo el nivel del agua
   y sostenida por la tubería de impulsión y el
   árbol motor.
   Dicho árbol ocupa el centro de la tubería y
   está conectado en la superficie al equipo motor.
   Cuando la cantidad de agua que se ha de elevar es
   pequeña o moderada, a veces es conveniente y
   económico colocar la unidad completa de bombeo bajo la
   superficie del agua.
   Así se evita la gran longitud del árbol, pero
   en cambio se
   tiene la desventaja de la relativa inaccesibilidad del motor
   a efectos de su entretenimiento. 

3. De columna.

   Este tipo de bomba es muy adecuado cuando hay que
   elevar un gran caudal a pequeña altura.
   Por esto, sus principales campos de empleo son
   los regadíos, el drenaje de terrenos y la
   manipulación de aguas residuales.
   El rendimiento de esta bomba es comparable al de la
   centrífuga. Por su mayor velocidad relativa permite
   que la unidad motriz y la de bombeo sean más
   pequeñas y por tanto más baratas.
   La altura máxima de funcionamiento oscila entre 30 y
   40 pies. Sin embargo, es posible conseguir mayores cotas
   mediante 2 ó 3 escalonamientos, pero este procedimiento
   raramente resulta económico. Para grandes bombas se
   adopta generalmente el montaje vertical, pasando el eje por
   el centro de la tubería de salida
   El rodete es de tipo abierto, sin tapas, y su forma es
   análoga a la de una hélice naval.
   El agua entra axialmente y los álabes le imprimen una
   componente rotacional, con lo que el camino por cada
   partícula es una hélice circular.
   La cota se genera por la acción impulsora o de
   elevación de los álabes, sin que intervenga el
   efecto centrífugo.
   La misión
   de los álabes fijos divergentes o álabes
   directores es volver a dirigir el flujo en dirección
   axial y transformar la cota cinemática en cota de
   presión.
   Para evitar la creación de condiciones favorables al
   destructivo fenómeno de favitación, la bomba de
   flujo axial se ha de proyectar para poca altura de
   aspiración.
   De hecho, es preferible adoptar en la que el rodete
   permanezca siempre sumergido, ya que así la bomba
   estará siempre cebada y lista para comenzar a
   funcionar.
   El objeto del sifón es evitar el riesgo de que
   se averíe la válvula de retención, que
   de otro modo tendría lugar una inversión del flujo en la
   tubería, con lo que la bomba funcionaría como
   una turbina.
   La acción sifónica se interrumpe mediante una
   válvula de mariposa.
   Esta válvula está en ligero equilibrio
   hacia la posición de abierta y en el instante en que
   cesa el bombeo, la válvula se abre y entra el aire,
   con lo que se evita la inversión del flujo.
   La estación de bombeo puede automatizarse por medio de
   electrodos inmersos en el pozo de aspiración para
   controlar el funcionamiento de la bomba.

   A) B)
   Fig.: A) Bomba de flujo axial, B) Bomba de Flujo
   Mixto 

4. De flujo axial.
5. De flujo mixto.

La bomba de flujo mixto ocupa una posición
intermedia entre la centrífuga y la de flujo axial.
El flujo es en parte radial y en parte axial, siendo la forma del
rodete acorde con ello.
La trayectoria de una partícula de fluido es una
hélice cónica. La cota que se consigue puede ser
hasta de 80 pies por rodete, teniendo la ventaja sobre la bomba
axial de que la potencia que ha
de suministrar el motor es casi constante aunque se produzcan
variaciones considerables de cota.
La recuperación de la cota de presión se consigue
mediante un difusor, un caracol o una combinación de
ambos.

f) de paleta
Existen varios tipos de bombas de paletas, ellas podrán
ser:

• 1.- De paletas deslizantes, con un número
  variante de ellas montadas en un rotor ranurado. Según
  la forma de la caja se subdividen en bombas de simple, doble o
  triple cámara, si bien raramente se emplean tales
  denominaciones. La mayoría de las bombas de paletas
  deslizantes son de una cámara. Como estas máquinas
  son de gran velocidad de capacidades pequeñas o
  moderadas y sirven para fluidos poco viscosos, se justifica el
  siguiente tipo de clasificación.
• 2.- Bomba pesada de paleta deslizante, con una sola
  paleta que abarca todo el diámetro. Se trata de una
  bomba esencialmente lenta, para líquidos muy
  viscosos.
• 3.- Bombas de paletas oscilantes, cuyas paletas se
  articulan en el rotor. Es otro de los tipos pesados de bomba de
  paleta.
• 4.- Bombas de paletas rodantes, también con
  ranuras en el rotor pero de poca profundidad, para alojar
  rodillos de elastómero en el lugar de paletas, se trata
  de un modelo
  patentado.
• 5.- Bomba de leva y paleta, con una sola paleta
  deslizante en una ranura mecanizada en la caja
  cilíndrica y que, al mismo tiempo, encaja
  en otra ranura de un anillo que desliza sobre un rotor
  accionado y montado excéntricamente. El rotor y los
  anillos que ejercen el efecto de una leva que inicia el
  movimiento de la paleta deslizante. Así se elimina el
  rascado de las superficies. Se trata de una forma patentada que
  se emplea principalmente como bomba de
  vacío.
• 6.- Bomba de paleta flexible, que abrazan un rotor de
  elastómero de forma esencial giratorio dentro de una
  caja cilíndrica. En dicha caja va un bloque en media
  luna que procura un paso excéntrico para el barrido de
  las paletas flexibles de rotor.

g) de tornillo
Las bombas de tornillo son un tipo especial de bombas rotatorias
de desplazamiento positivo, en el cual el flujo a través
de los elementos de bombeo es verdaderamente axial.
El líquido se transporta entre las cuerdas de tornillo de
uno o más rotores y se desplaza axialmente a medida que
giran engranados.
La aplicación de las bombas de tornillo cubren una gama de
mercados
diferentes, tales como en la armada, en la marina y en el
servicio de
aceites combustibles, carga marítima, quemadores
industriales de aceite, servicio de
lubricación de aceite, procesos
químicos, industria de
petróleo y
del aceite crudo, hidráulica de potencia para la
armada y las máquinas –
herramientas y
muchos otros.
La bomba de tornillo puede manejar líquidos en una gama de
viscosidad
como la melaza hasta la gasolina, así como los
líquidos sintéticos en una gama de presiones de 50
a 5.000 lb/pulg2 y los flujos hasta de 5.000 gpm.
Debido a la relativamente baja inercia de sus partes en
rotación, las bombas de tornillo son capaces de operar a
mayores velocidades que otras bombas rotatorias o alternativas de
desplazamiento comparable.
Algunas bombas de lubricación de aceite de turbina adjunta
operan a 10.000 rpm y aún mayores. Las bombas de tornillo,
como otras bombas rotatorias de desplazamiento positivo son de
autocebado y tienen una característica de flujo que es
esencialmente independiente de la presión.
La bomba de tornillo simple existe sólo en número
limitado de configuraciones. La rosca es excéntrica con
respecto al eje de rotación y engrana con las roscas
internas del estator (alojamiento del rotor o cuerpo).
Alternativamente el estator está hecho para balancearse a
lo largo de la línea de centros de la bomba.
Las bombas de tornillos múltiples se encuentran en una
gran variedad de configuraciones y diseños. Todos emplean
un rotor conducido engranado con uno o más rotores de
sellado. Varios fabricantes cuentan con dos configuraciones
básicas disponibles, la construcción de extremo simple o doble, de
las cuales la última es la más conocida.
Como cualquier otra bomba, hay ciertas ventajas y desventajas en
las características de diseño
de tornillo. Estos deben de reconocerse al seleccionar la mejor
bomba para una aplicación particular.
Entre algunas ventajas de este tipo tenemos:
Amplia gama de flujos y presiones.

1. Amplia gama de líquidos y viscosidad.
3. Posibilidad de altas velocidades, permitiendo la
   libertad de
   seleccionar la unidad motriz.
4. Bajas velocidades internas.
5. Baja vibración mecánica, flujo libre de pulsaciones y
   operaciones
   suaves.
6. Diseño sólido y compacto, fácil
   de instalar y mantener.
7. Alta tolerancia a
   la
   contaminación en comparación con otras bombas
   rotatorias.

 Entre algunas desventajas de este
tipo tenemos: 

1. Costo relativamente alto debido a las cerradas
   tolerancias y claros de operación.
3. Características de comportamiento sensibles a los cambios de
   viscosidad.
4. La capacidad para las altas presiones requiere de una
   gran longitud de los elementos de bombeo.

h) de diafragma
En la bomba de simple diafragma, este es flexible, va sujeto a
una cámara poco profunda y se mueve por un mecanismo unido
a su centro. Con el mando hidráulica del diafragma,
mediante impulsos de presión iniciados en una
cámara de fluidos conectada a un lado del diafragma, se
consigue el mismo funcionamiento. Por tanto, los tipos
principales de bombas de diafragma son:

• 1.- De mando mecánico.
• 2.- De mando hidráulica.

En las últimas, la citada presión
pulsatoria deriva normalmente de una bomba de pistón, con
lo que se pueden designar como bombas de pistón
diafragma.

i) de pozo profundo
Cada vez se utilizan mas de las bombas para gran profundidad, en
lugar de las autocebado, de desplazamiento positivo para vaciado
de fondos y aplicaciones análogas, cuando la bomba puede
funcionar sumergida o cuando la interrupción de la
descarga es temporal y ocurre solamente cuando las perturbaciones
del nivel inferior del líquido son de importancia. Las
principales ventajas a este tipo de bombas son:
1.- Funcionamiento mas fácilmente regulable.
2.- Gran capacidad y rendimiento y además, a grandes
velocidades.
3.- Tolerancia ante
los contaminantes en el fluido.
4.-Sumamente compacta , tanto en servicio vertical como en
horizontal.
5.- Funcionamiento silencioso.

6.- Amplio campo de elección de un motor
apropiado.
7.- Facilidad de drenaje automático o de desmontarla
(vertical) para inspección o mantenimiento.
La primera de estas ventajas puede ser fundamental cuando el
fluido es peligroso.
La instalación de una bomba para gran profundidad no deja
de presentar problemas.
Notablemente por el hecho de que suele suspender de una cubierta
superior.
Aveces requiere una fijación rígida que la abrace e
impida la flexión del tramo vertical colgante, bajo
solicitaciones de vaivén.
Fig.: Diferentes fotografías de bombas (sumergibles, de
vacio, verticales, centrifugas, de hélice

Formulario a considerar
para adquirir una bomba centrífuga

Trabajo Enviado Por
Palate Gaybor Luis

Universidad
Estatal Peninsual De Santa Elena
Facultad De Ingenieria Industrial
8vo Nivel