INTRODUCCIÓN.
Un equipo de bombeo es un transformador de energía, mecánica que puede
proceder de un motor eléctrico, térmico, etc. Y la convierte en energía, que un
fluido adquiere en forma de presión, de posición y de velocidad.
Así se tendrán bombas que funcionen para cambiar la posición de un cierto
fluido. Por ejemplo la bomba de pozo profundo, que adiciona energía para que el
agua del subsuelo se eleve a la superficie.
Un ejemplo de bombas que adicionan energía de presión sería una bomba en un
oleoducto, en donde las cotas de altura así como los diámetros de tuberías y
consecuentemente las velocidades fuesen iguales, en tanto que la presión fuesen
iguales, en tanto que la presión fuese incrementada para poder vencer las pérdidas
de fricción que se tuviesen en la conducción.
Existen bombas que trabajan con presiones y alturas iguales que únicamente
adicionan energía de velocidad. Sin embargo a este respecto hay muchas
confusiones en los términos presión y velocidad por la acepción que llevan
implícita de las expresiones fuerza-tiempo. En la mayoría de las aplicaciones
de energía conferida por la bomba es una mezcla de las tres. Las cuales se
comportan de acuerdo con las ecuaciones fundamentales de la mecánica de
fluidos.
Lo inverso a lo que sucede en una bomba se tiene en una máquina llamada
comúnmente turbina, la cual transforma la energía de un fluido en sus
diferentes componentes citadas en energía mecánica.
DESARROLLO.
Las diferencias entre bomba y turbina hidráulica
son evidentes ya que el objetivo de ambas es opuesto. La primera aspira agua a
baja presión con tal de devolverla con una presión más alta, mientras que la
turbina recoge agua a elevada presión para conseguir movimiento rotatorio en su
interior, devolviendo el agua a una menor presión. Una bomba hidráulica mueve
el agua mediante un motor eléctrico mientras que en una turbina hidráulica el
agua mueve un generador que crea electricidad. Las condiciones a las que
trabajan ambas turbo-máquinas tampoco son parecidas, puesto que una turbina
normalmente trabajará con presiones muy altas, porque su objetivo es generar
cuanta más electricidad sea posible, mientras que una bomba estará adaptada a
la necesidad de la situación.
Una bomba se utiliza para incrementar la presión
de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de
una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud.
Clasificación de las bombas por el tipo de succión.
Las bombas, de acuerdo con su tipo de succión, se
pueden catalogar en:
l. Simple succión,
2. Doble succión (ambos lados del impulsor),
3. Succión negativa (nivel del líquido inferior al
de la bomba),
4. Succión positiva (nivel del líquido superior al
de la bomba).
5, Succión a presión (la bomba succiona el líquido
de una cámara hermética donde se encuentra ahogada y a donde llega el líquido a
presión).
Clasificación de las bombas por el tipo de material de sus partes. Las designaciones
del material frecuentemente usadas para bombas son:
1. Bomba estándar (fierro y bronce).
2. Bomba toda de fierro.
3. Bomba toda de bronce.
4. Bombas de acero con partes internas de fierro o
acero inoxidable.
5. Bombas de acero inoxidable.
Las bombas se clasifican en dos partes:
-bombas de desplazamiento positivo
-bombas dinámicas
Bombas de desplazamiento positivo
Las bombas de este tipo son bombas de
desplazamiento que crean la succión y la descarga, desplazando agua con un
elemento móvil. El espacio que ocupa el agua se llena y vacía alternativamente
forzando y extrayendo el líquido mediante movimiento mecánico. Este tipo de bomba
resulta el más útil para presiones extremadamente altas, para operación manual,
para descargas relativamente bajas, para operación a baja velocidad, para
succiones variables y para pozos profundos cuando la capacidad de bombeo
requerida es muy poca.
Las bombas de desplazamiento positivo pueden ser:
-reciprocantes
-rotatorias
Bombas reciprocantes
En las bombas reciprocantes el pistón crea un
vacío parcial dentro del cilindro permitiendo que el agua se eleve ayudada por
la presión atmosférica. Como hace falta un espacio determinado de tiempo para
que se llene el cilindro, la cantidad de agua que entra al espacio de
desplazamiento dependerá de la velocidad de la bomba, el tamaño de las válvulas
de entrada y la efectividad del material sellante de las válvulas y del pistón.
Las ventajas de las bombas reciprocantes de pozo
llano son:
- Alta
presión disponible
- Autocebantes
(dentro de ciertos límites)
- Flujo
constante para cargas a presión variable
-
Adaptabilidad a ser movidas manualmente o por motor
Las desventajas son:
- Baja
descarga
- Baja
eficiencia comparada con las bombas centrifugas
- Muchas
partes móviles
- Requieren
mantenimiento a intervalos frecuentes
- Succión
limitada
- Costo
relativamente alto para la cantidad de agua suministrada
- Requieren
un torque considerable para llevarlas a su velocidad
- Flujo
pulsante en la descarga
Bombas rotatorias
Consisten en una caja fija que contiene engranes,
aspas u otros dispositivos que rotan, y que actúan sobre el líquido atrapándolo
en pequeños volúmenes entre las paredes de la caja y el dispositivo que rota,
desplazando de este modo el líquido de manera similar a como lo hace el pistón
de una bomba reciprocante. Pero las bombas rotatorias en vez de suministrar
un flujo pulsante como sucede con las bombas reciprocantes, descargan un flujo
uniforme, por el movimiento de rotación de los engranes que es bastante rápido.
Características principales:
- Son de acción positiva
- Desplazamiento rotativo
- Flujo uniforme
- Construcción compacta
- Carga alta
- Descarga relativamente baja
- Velocidades de operación de moderadas a altas
- Pocas partes móviles
- Requieren toda la potencia para llevarlas a su velocidad de operación
- Flujo constante dentro de ciertos límites para carga variable
- Aspiración limitada
Bombas dinámicas
Las bombas dinámicas son en las cuales se añade
energía continuamente, para incrementar las velocidades de los fluidos dentro
de la máquina a valores mayores de los que existen en la descarga, de manera
que la subsecuente reducción en velocidad dentro, o más allá de la bomba,
produce un incremento en la presión.
Las bombas dinámicas se pueden clasificar en:
-Bombas centrifugas
-Bombas periféricas
Bombas centrifugas
Son aquellas en que el fluido ingresa a ésta por
el eje y sale siguiendo una trayectoria
periférica por la tangente. Las bombas centrífugas, debido a sus
características, son las bombas que más se aplican en la industria. Las razones
de estas preferencias son las siguientes:
-Son aparatos giratorios.
-No tienen órganos articulados y los mecanismos de
acoplamiento son muy sencillos.
-La impulsión eléctrica del motor que la mueve es
bastante sencilla.
-Para una operación definida, el gasto es
constante y no se requiere dispositivo regulador.
-Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias.
Aparte de las ventajas ya enumeradas, se unen las
siguientes ventajas económicas:
-El precio de una bomba centrífuga es
aproximadamente ¼ del precio de la bomba de émbolo equivalente.
-El espacio requerido es aproximadamente 1/8 del
de la bomba de émbolo equivalente.
-El peso es muy pequeño y por lo tanto las
cimentaciones también lo son.
-El mantenimiento de una bomba centrífuga sólo se
reduce a renovar el aceite de las chumaceras, los empaques del prensa-estopa y
el número de elementos a cambiar es muy pequeño.
Bombas periféricas
Son también conocidas como bombas tipo turbina, de
vértice y regenerativas, en este tipo se producen remolinos en el líquido por
medio de los álabes a velocidades muy altas, dentro del canal anular donde gira
el impulsor. El líquido va recibiendo impulsos de energía No se debe confundir a las bombas tipo
difusor de pozo profundo, llamadas frecuentemente bombas turbinas aunque no se
asemeja en nada a la bomba periférica. La verdadera bomba turbina es la
usada en centrales hidroeléctricas tipo
embalse llamadas también de Acumulación
y Bombeo, donde la bomba consume potencia; en determinado momento, puede actuar
también como turbina para entregar potencia.
Turbina
Una turbina hidráulica es una turbomáquina motora hidráulica,
que aprovecha la energía de un fluido que pasa a través de ella para producir
un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje, mueve directamente
una máquina o bien un generador que transforma la energía mecánica en
eléctrica, así son el órgano fundamental de una central hidroeléctrica.
Por ser turbomáquinas siguen la misma
clasificación de estas, y pertenecen, obviamente, al subgrupo de las
turbomáquinas hidráulicas y al subgrupo de las turbomáquinas motoras. En el
lenguaje común de las turbinas hidráulicas se suele hablar en función de las
siguientes clasificaciones:
De acuerdo al cambio de presión en el rodete o al grado de reacción
Turbinas de acción:
Son aquellas en las que el fluido de trabajo no sufre un cambio de presión importante
en su paso a través de rodete.
Turbinas de reacción:
Son aquellas en las que el fluido de trabajo si sufre un cambio de presión
importante en su paso a través de rodete.
Para clasificar a una turbina dentro de esta
categoría se requiere calcular el grado de reacción de la misma. Las turbinas
de acción aprovechan únicamente la velocidad del flujo de agua, mientras que
las de reacción aprovechan además la pérdida de presión que se produce en su
interior.
De acuerdo al diseño del rodete
Esta clasificación es la más determinista, ya que
entre las distintas de cada género las diferencias sólo pueden ser de tamaño,
ángulo de los álabes o cangilones, o de otras partes de la turbomáquina
distinta al rodete. Los tipos más importantes son:
Turbina Kaplan: son
turbinas axiales, que tienen la particularidad de poder variar el ángulo de sus
palas durante su funcionamiento. Están diseñadas para trabajar con saltos de
agua pequeños y con grandes caudales.(Turbina de reacción)
Turbina Hélice: son exactamente iguales a las
turbinas kaplan, pero a diferencia de estas, no son capaces de variar el ángulo
de sus palas.
Turbina Pelton: Son
turbinas de flujo transversal, y de admisión parcial. Directamente de la
evolución de los antiguos molinos de agua, y en vez de contar con álabes o
palas se dice que tiene cucharas. Están diseñadas para trabajar con saltos de
agua muy grandes, pero con caudales pequeños.(Turbina de acción)
Turbina Francis: Son
turbinas de flujo mixto y de reacción. Existen algunos diseños complejos que son
capaces de variar el ángulo de sus álabes durante su funcionamiento. Están
diseñadas para trabajar con saltos de agua medios y caudal medios.
Turbina Ossberger / Banki / Michell: La turbina Ossberger es una turbina de libre
desviación, de admisión radial y parcial. Debido a su número específico de
revoluciones cuenta entre las turbinas de régimen lento. El distribuidor
imprime al chorro de agua una sección rectangular, y éste circula por la corona
de paletas del rodete en forma de cilindro, primero desde fuera hacia dentro y,
a continuación, después de haber pasado por el interior del rodete, desde
dentro hacia fuera.
Es una turbina hidráulica de impulso diseñada para
saltos de desnivel medio. El rodete de una Turgo se parece a un rodete Pelton
partido por la mitad. Para la misma potencia, el rodete Turgo tiene la mitad
del diámetro que el de un rodete Pelton y dobla la velocidad específica.
Las bombas y turbinas se usan para diferentes
cosas. Dependiendo el uso que se les quiera dar será el tipo de bomba que se
usara, es por eso que hay varios tipos de bombas y turbinas, para el
seleccionamiento de alguna bomba se tendrá que tomar en cuanta algunos aspectos
tales como:
- Índice de acidez-alcalinidad (pH) .
- Condiciones de viscosidad.
-Temperatura.
- Presión de vaporización del líquido a la
temperatura de bombeo.
- Densidad.
- Condiciones de abrasión.
- Contenido de impurezas.
CONCLUSIONES.
Para una mayor claridad, buscando una analogía con las máquinas eléctricas,
y para el caso específico del agua, una bomba sería un generador hidráulico, en
tanto que una turbina sería un motor hidráulico. Normalmente un generador
hidráulico (bomba) es accionado por un motor eléctrico, térmico, etc. mientras
que un motor hidráulico (turbina) acciona un generador eléctrico.
Tratándose de fluidos compresibles el generador suele llamarse compresor y
el motor puede ser una turbina de aire, gas o simplemente un motor térmico.
La clasificación que se menciona parece ser la más adecuada sin embargo,
puede ser útil conocer dentro de esta clasificación algunas características o
situaciones que ayudara a seleccionar la bomba más adecuada. Si por ejemplo
estás pueden ser clasificadas de la siguiente manera; según el sistema donde
funcionarán o la forma física de ella. Para la primera clasificación que es
conocer el sistema donde la bomba tendrá su funcionamiento.
Consiste en saber si la bomba succionara del recipiente y con alturas
variables o si la bomba se instalará en un sumidero o en una fosa. Así mismo en
necesario el líquido que la bomba manejará: si con volátiles, viscosos,
calientes o pastas aguadas, que así se manejará el concepto de densidad y
partículas que la bomba pueda impulsar.
Respecto a la forma física de la bomba se debe tener en cuenta que existen
bombas de eje horizontal o vertical, ambas de empujes centros o de desplazamiento
positivo, baja o alta velocidad, también la especificación de los materiales
deben ser compatibles con los líquidos que se bombearán.
Una práctica común es definir la capacidad de una bomba con el número
adimensional llamado velocidad específica, que es función del número de
revoluciones a las que giren sus participantes rotatorias, de la siguiente
forma se puede ser de alta o baja velocidad.
BIBLIOGRAFÍA.
Viejo Zubicaray, M. (2003). Bombas: Teoría, diseño y
aplicaciones. México: Limusa.
