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ESTUDIO DE LAS BOMBAS CURSO: TURBOMÁQUINAS DOCENTE: GARCÍA PÉREZ, MARIO A. INTEGRANTES DEL TEMA:  MEDINA ROJAS, LUIS DAVID  MORETO BERRÚ, HIPÓLITO  ZAVALETA GÓMEZ, RICARDO ÁNGEL CICLO: VII

LUNES, 19 DE ENERO DE 2015

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN Como introducción al tema en primer lugar tenemos que hacernos la pregunta ¿Qué es una bomba?; las bombas son máquinas que aportan energía a cierto fluido líquido con la finalidad de moverlo o desplazarlo de un lugar a otro. El método que se usa para este fin determina la categoría o el tipo de diseño de la bomba a utilizar así como el sistema de instalación de los conductos para el transporte del líquido. Entonces se afirma que una bomba es capaz de mover a un líquido de una región de baja presión a otra región de alta presión; así mismo mover a un líquido de una región de bajo nivel a otra región de alto nivel y además mover a un líquido incrementando la velocidad de flujo. Las bombas varían considerablemente de acuerdo a su tamaño, construcción y tipo de operación. En el resumen mencionaremos sus categorías y tipos.

RESUMEN

Este trabajo de investigación define a una bomba como una máquina que aporta energía a un líquido para su desplazamiento y clasifica a las bombas, de acuerdo a su principio de funcionamiento : bombas de desplazamiento positivo o volumétricas de tipo émbolo (accionadas mediante pistón con válvulas de aspiración y de impulsión) y las rotativas de tipo engranaje, paletas, tornillo y las de disposición axial y radial, haciendo hincapié en las de tipo roto dinámicas o también conocidas como centrífugas, sus características, utilización, partes que la conforman (rodete o impulsor, aspiración, alabe, carcasa),su clasificación (de acuerdo a la dirección del flujo, al número de rodetes, flujo de entrada, posición del eje, presión de suministro, ubicación y construcción), etc., así como la importancia del cebado de la bomba centrífuga, su instalación de acuerdo a diferentes configuraciones: lineal, bidireccional y acopladas en (serie, paralelo y serie-paralelo); tomando en cuenta los efectos del golpe de ariete y cavitación. Finalmente se mencionan las conclusiones a que nos lleva este estudio a fin de reconocer la

importancia a de esta turbo máquina como elemento indispensable en la industria y el hogar. OBJETIVO GENERAL: El objetivo general es conocer a una bomba, su funcionamiento, tipos y especificaciones técnicas a fin de poder ubicarnos como ingenieros en cierto diseño de un sistema de bombeo y poder de manera satisfactoria elegir el tipo de bomba conveniente que resuelta de forma satisfactoria el problema.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  Conocer la definición exacta de una bomba a fin de poder diferenciar entre una bomba de desplazamiento positivo y otra de tipo dinámica así como las ventajas y desventajas en el uso de cada una de ellas.  Reconocer y determinar los parámetros que regulan la eficiencia de la bomba.  Poder interpretar los aspectos que influyen en los efectos de cavitación y golpe de ariete en las bombas, así como la altura de aspiración, el tipo de acoplamiento, etc.,

para poder efectuar un diseño óptimo de un sistema de bombeo.  Poder reconocer en forma efectiva la cueva característica de una bomba. CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO BOMBA Definición.-Es una máquina que absorbe energía mecánica y la restituye al líquido que la atraviesa en energía hidráulica. CLASIFICACIÓN:  Bombas de desplazamiento positivo estáticas o volumétricas.  Bombas roto dinámicas o centrifugas.

roto

1.- Bombas de desplazamiento positivo roto estáticas o volumétricas.-Estas se caracterizan por que el fluido queda confinado en un volumen cerrado. Se pueden clasificar según el carácter de desalojamiento del líquido en: 1.1.-Bombas de émbolo, donde el líquido se desaloja de las cámaras de trabajo solo por medio del movimiento de vaivén de los

desplazadores respecto a estas cámaras. Según la cámara de trabajo las bombas de embolo se dividen de simple y doble efecto.

Las bombas de émbolo se utilizan para bombear barros del aceite crudo de desecho, en plataformas de petróleo mar adentro, alimentos y desechos de animales, en instalaciones de procesamiento de alimentos, desechos farmacéuticos, usos químicos y agrícolas. 1.2.-Bombas rotativas, son las que una masa fluida

es confinada en uno o varios compartimentos que se desplazan desde la zona de entrada (de baja presión) hasta la zona de salida (de alta presión) de la máquina; estas se clasifican según el carácter de movimiento de los desplazadores. 1.2.1.- Bomba de engranaje, el cual consiste de dos piñones que engranan con mucho juego, dentro de una cámara o caja de forma adecuada donde una de los piñones va fijado sobre el árbol motor formando una sola pieza mientras que la otra gira libremente.

Las bombas de engranajes se aplican en diferentes procesos de la industria, en las que destacan: - Proceso de Ultra-filtración. - Sistemas de lubricación. - Circulación en cierres mecánicos dobles.

- Inyección de tinta. - Sistemas de refrigeración. - Dosificación en caudal continuo. - Equipos de osmosis inversa (tratamiento de agua). - Sistemas de refrigeración. 1.2.2.- Bomba de paletas, son dispositivos que consisten en paletas montadas en un rotor que giran dentro de una cavidad.

Este tipo de bombas se utilizan en el sector petrolero, transferencia de agua, en sistemas de refrigeración, etc. 1.2.3.- Bomba helicoidal o de tornillo, esta bomba

utiliza un tornillo helicoidal excéntrico que se mueve dentro de una camisa y hace fluir el líquido entre el tornillo y la camisa.

Estas bombas se usan en:  Industria de Máquinas Herramienta: Se aplican para la impulsión de medios lubrirefrigerantes (emulsiones y aceites).  Industria de la Construcción de Maquinaria en general: Fluidos hidráulicos, lubricantes, refrigerantes, oleohidráulica, regulación, alimentación, elevación, carga y transferencia.  Industria de Pinturas y Lacas: Se aplican para la impulsión de pinturas, lacas, resinas, barnices.  Industria del Papel y Materiales de Celulosa: Viscosa y pasta celulósica.

 Industria de Productos Alimenticios: Glucosa, jarabe, malaza, aceites vegetales, crema.  Técnica de Combustión: Aceites combustión livianos y pesados.

de

1.2.4.- Bombas rotativas de embolo: Hay dos tipos: de disposición radial y axial. 1.2.4.1.-De Disposición Radial, constan de un estator, y un rotor que lleva una serie de alojamientos radiales cilíndricos, en los que encajan unos émbolos que desempeñan el papel de desplazadores, realizando a medida que gira el rotor, un movimiento de vaivén respecto a éste, al tiempo que sus extremos deslizan sobre la superficie interior del estator.

1.2.4.2.-De Disposición Axial, donde el mecanismo de transmisión del movimiento

a los desplazadores tiene una cinemática espacial. Las cámaras de trabajo cilíndricas van dispuestas en el rotor paralelamente al eje de rotación, o con un cierto ángulo respecto a dicho eje.

Las bombas axiales pueden ser utilizadas para generar cargas de agua de diferente índole, entre las que se encuentran: - Agua de río. - Agua residual del pretratamiento. - Aguas de tormenta. - Lodos activados. 2.-Bombas Centrifugas o rotodinámicas.-Se llama así porque su movimiento es rotativo y la dinámica de corriente juega un papel importante en la transmisión de energía.

2.1.- Características: • El fluido las atraviesa de forma continua. • Suministran caudales altos. • Suministran presiones moderadas. • Su rango de caudal de trabajo es amplio. • Son de construcción sencilla, no requieren tolerancias estrictas. • Son compactas y de poco peso. •No tienen válvulas, no tienen movimientos alternativos por lo que son silenciosas y con pocas vibraciones. • Son de fácil mantenimiento y de vida prolongada. • Tiene bajos rendimientos con caudales pequeños. • No se autoceban (no aspiran cuando tienen aire en su interior). 30 2.2.- Utilización: • Circuitos de bombeo: industriales, redes de suministro urbano, sistemas de riego, etc. •Generación de electricidad: centrales hidroeléctricas, centrales térmicas. • Sistemas de aire acondicionado y calefacción. • Circuitos de refrigeración en automoción. • Electrodomésticos. • Grupos contraincendios.

2.3.- Principio de Funcionamiento: El flujo entra a la bomba a través del centro u ojo del rodete y el fluido gana energía a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia afuera en dirección radial. Esta aceleración produce un apreciable aumento de energía de presión y de energía cinética, lo cual es debido a la forma de caracol de la carcasa para generar un incremento gradual en el área de flujo de tal manera que la energía cinética a la salida del rodete se convierte en cabeza de presión a la salida.

2.4.- Las Partes son: • El rodete o impulsor.

• Aspiración. • Carcasa o voluta, puede incluir un difusor (sistema de álabes fijos). • Empaquetaduras y cierres mecánicos.

2.4.1.-Aspiración: El líquido es aspirado por el ojo del rodete. 2.4.2.-Rodete: Comunica energía cinética al fluido. El flujo pasa de flujo axial a radial. Existen 4 tipos de rodetes (cerrados, semiabiertos, abiertos y de doble aspiración). 2.4.2.1.- Cerrados: el habitual, mejor rendimiento, posibles problemas de obstrucción.

2.4.2.2.Semiabiertos: sin problemas de obstrucción, se

emplean con fluidos “sucios”.

2.4.2.3.- Abiertos: sin problemas de obstrucción, muy malos rendimientos hidráulicos por “fugas internas”.

2.4.2.4-Doble aspiración: compensa esfuerzos axiales, para grandes caudales. 2.4.3.-Alabes directores: Recoger el fluido y lo envía hacia la voluta sin choques ni turbulencias (opcionales). 2.4.4.-Voluta o carcasa: En ella se transforma la

energía cinética del fluido en energía de presión.

2.5.-Clasificación: Estas se clasifican según: 2.5.1.- La dirección del flujo: • Radiales. • Axiales. • Radioaxial o mixta.

2.5.2.- Flujo a la entrada: • Aspiración simple. • Aspiración doble. 2.5.3.- Número de rodetes:

• Una etapa. • Multicelulares, multifase o multietapa. 2.5.4.- Posición del eje: • Vertical.

• Horizontal.

• Inclinado. 2.5.5.- Presión suministrada: • Baja. • Media. • Alta. 2.5.6.- Ubicación: • Sumergible.

• Pozo profundo.

2.5.7.- Construcción: • Partida.

2.6.-La Curva Característica:

2.7.-Cebado de una Bomba: Una bomba “no es capaz” de crear altura de aspiración con aire en su interior por lo que en la práctica se necesita llenar la bomba de agua, “cebarla”, para que pueda aspirar.

2.8.-Instalación de una Bomba: Se debe tener en cuenta: • Lugar accesible y con espacio para mantenimiento. • Instalar válvulas de cierre antes y después (reparación). • Fácil aspiración (limitar codos, válvulas). • Preveer el cebado.

• Impulsión hacia arriba (facilitar la salida del aire). • Mantener la alineación de las tuberías. • Si Ø tubería es diferente Ø de la brida instalar conos difusores. • Colocar uniones flexibles para evitar transmisión de vibraciones. • Colocar elementos de medida (presión, T, caudal). • Considerar el llenado y vaciado de la red. • Instalar válvulas de retención.

2.8.1.-Instalación de una Bomba Lineal:

2.8.2.-Instalación Bidireccional:

2.8.3.-Acoplamientos caudales”):

de

una

(Paralelo:

Bomba

“suma

La presión suministrada por las dos bombas es la misma.

2.8.4.-Acoplamientos alturas”):

(Serie:

“suma

El caudal suministrado por las dos bombas es el mismo.

2.8.5.-Acoplamientos (Serie-paralelo):

2.9.-Cavitacion.- Es el proceso de formación y posterior colapso (implosión) de burbujas de vapor (cavidades) en el seno de un líquido. Se produce cuando la presión en algún punto de la corriente de un líquido desciende por debajo de la presión de saturación del mismo (p < psat).

• Las burbujas de vapor se forman en la aspiración (entrada del rodete), en el punto de mínima presión. • La implosión en el interior del rodete, a medida que el fluido va adquiriendo más presión y p > psat. La aparición de la cavitación en las bombas está relacionada con: a) Con el tipo de Bomba (la cavitación es mayor cuanto mayor es el número específico de revoluciones). b) La instalación de la Bomba (la altura de la suspensión de la bomba, o cota del eje de la bomba sobre el nivel del líquido en el

depósito de aspiración, debe ser escogida cuidadosamente escogida para evitar cavitación). c) Las condiciones de servicio de la bomba (el caudal de la bomba nunca debe exceder el máximo permisible para que no se produzca la cavitación). Los efectos desfavorables cavitación son:

de

la

• Disminución de la sección de paso (la masa en vapor ocupa más volumen que en Líquido), lo cual puede motivar incluso el descebado. • Caída brusca de las curvas características para caudales elevados. • Ruidos y vibraciones debido al colapso de las burbujas. • Erosión de superficies (desequilibrio masas provoca vibraciones y el ruido desgaste). Las bombas centrífugas tienen una altura de aspiración limitada.

NPSH (altura neta de succión positiva): es la presión mínima por debajo de la cual se produce cavitación en la bomba.

Hay dos NPSH: – NPSH requerida: es una característica de la bomba. Lo debe suministrar el fabricante (ver curvas catalogo) – NPSH disponible: es una característica del circuito de aspiración, se debe calcular. 2.10.-Golpe de Ariete: Se puede producir por: • Parada brusca (corte suministro eléctrico). • Cierre brusco en la válvula de impulsión. Se puede limitar con: - Cierre lento en la válvula de impulsión antes de parar la bomba. Instalando válvulas de seguridad, chimeneas de equilibrio, válvulas de Retención.

Apreciación Crítica -Es confuso estudiar desde un libro lo que es una bomba y sus tipos ya que la teoría es muy amplia para cada una de ellas, más aun si en el campo que uno desempeña no se hace uso de la misma para poder familiarizarse con más claridad. -Sería más recomendable y fácil el estudio de este tipo de máquina hidráulica si se realizaría laboratorios. -Para el mejor entendimiento del tema también es importante conocer lo que es una válvula y cómo funciona ya que en las instalaciones se hacen uso de ellas. -Es interesante entender porque los alabes tienen la forma de una “s” y como el fluido entre estas mismas se mueve en sentido contrario al movimiento del rodete.

Conclusiones -Una bomba se utiliza para mover toda clase de líquido s desde una zona de menor altura a una zona de mayor altura. -Una bomba puede entregar energía no solo aun liquido sino también al hormigón antes de fraguar o la pasta de papel. -Un alabe con un ángulo menor a 90 grados es mas ventajoso. -En un diseño es importante tener en cuenta las pérdidas mecánicas, volumétricas e hidráulicas que se dan en la bomba. -El funcionamiento de las bombas rotodinámicas se basan en la ecuación de Euler. -Las bombas rotodinámicas no se autoceban en cambio las de embolo y de desplazamiento positivo sí.

Bibliografía: -Máquinas Hidráulicas - Wilfredo Jara T. - Fondo Editorial -Tratado de Hidráulica Addison), Editorial GGSA. -Mecánica de hidráulicas(Claudio editorial Harper.

fluidos mataix),

Aplicada(Herbert y maquinas 2da Edición,

Páginas Web: *http://www.hidramaq.com/noticia.php/es/bomb as-de-paletas,-los-principios-defuncionamiento/50 *http://www.unet.edu.ve/~maqflu/doc/LAB-195.htm *http://www.uco.es/termodinamica/ppt/pdf/fluido s%2012.pdf

*http://personales.unican.es/renedoc/index.htm *http://fluidos.eia.edu.co/ *http://www.ing.una.py/pdf_material_apoyo/bom bas-centrifugas-y-volumetricas.pdf