CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS Hidráulicas

Bomba variable de paletas precomandada                                                

Bombas su sistema impulsor de aceite está compuesto por un estator (4), un rotor (2) que gira en sentido horario, el conjunto de paletas (3) y las placas de mando anterior y posterior (9). La diferencia principal radica en que, en esta ocasión y a diferencia del caso anterior, la posición del estator es ajustada mediante dos pistones de posicionamiento (10) y (11) que se encuentran cargados con una determinada presión hidráulica. Recordemos que en las bombas de mando directo era la acción de un resorte el que ajustaba la posición del estator. En la siguiente imagen puede apreciarse el principio de funcionamiento de las bombas variables de paletas precomandadas y su diferencia con las de mando directo

1. CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS 

Las bombas son máquinas turbomaquinas en las cuales se produce una transformación de la energía mecánica en energía hidráulica (velocidad y presión) comunicada al fluido que circula por ellas. Atendiendo al principio de funcionamiento, pueden clasificarse en los siguientes grupos: 

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• Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas:  

En ellas se cede energía de presión al fluido mediante volúmenes confinados. Se produce un llenado y vaciado periódico de una serie de cámaras, produciéndose el trasiego de cantidades discretas de fluido desde la aspiración hasta la impulsión. Pueden a su vez subdividirse en alternativas y rotativas. Dentro del primer grupo se encuentran las bombas de pistones y émbolos; al segundo pertenecen las bombas de engranajes, tornillo, lóbulos, paletas, etc.

figura 1.1

• Turbobombas: 

 A) B) Axiales:C) Helicocentrífugas:La forma del rodete y de la carcasa son variables según el tipo de bomba centrífuga. En las bombas de flujo radial el líquido entra axialmente en el rodete por la boquilla de aspiración y se descarga radialmente hacia la carcasa. En las bombas de flujo mixto el líquido entra axialmente en el rodete y se descarga en una dirección entre la radial y la axial. En las bombas de flujo axial el líquido entra y sale del rodete axialmente.

figura 1.2

2. ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

Una bomba centrífuga se compone de dos elementos principales:  

• Un rodete o impulsor, constituido por álabes que producen un cambio en el momento cinético del fluido, de modo que su velocidad y presión a la salida son superiores a las de la entrada. 

•  Voluta, encargada de conducir al fluido desde la salida del rodete hasta la brida de descarga. Esta formada por un conducto cuya sección aumenta gradualmente hasta alcanzar la salida de la bomba. En ella, parte de la energía de velocidad se transforma en energía de presión, reduciéndose las pérdidas por fricción. Es frecuente la existencia a la salida del rodete, de un difusor constituido por álabes fijos y cuya misión es la de contribuir a esta transformación de energía cinética en energía de presión

figura 2.2

figura 2.3

El sellado del eje constituye un elemento de gran importancia en el funcionamiento de una bomba, pues evita de forma completa o parcial, la evolución del fluido bombeado al exterior. Existen dos tipos fundamentales de dispositivos para sellar el eje de una bomba: el sellado o cierre por empaquetadura, consistente en un prensaestopas que ajustado adecuadamente, limita el caudal de fluido que sale al exterior a una pequeña cantidad, que resulta, por otra parte, necesaria pues de lo contrario  no habría refrigeración de la estopa, se quemaría y resultaría inservible. 

En la siguiente figura se representa la vista seccional de una bomba con cierre por empaquetadura: 

figura 2.4

La otra posibilidad la constituye el cierre mecánico, que se compone de dos elementos uno fijo a la carcasa que recibe el nombre de asiento y otro móvil que gira con el eje de la bomba y que se denomina cara. Por medio de un resorte y la propia presión del fluido bombeado, la cara desliza sobre el asiento de forma que no existe ningún escape de fluido al exterior. El inconveniente de este tipo de cierres es que dejan la bomba inutilizada cuando se estropean, con los problemas que ello puede ocasionar en estaciones de bombeo destinadas a operar ininterrumpidamente. En el caso de cierre por empaquetadura, si la fuga de fluido aumenta eventualmente, bastará con actuar sobre el prensaestopas, lo que permitirá a la maquina seguir funcionando.

figura 2.5

3. BOMBAS PARA IMPULSIÓN DE AGUAS RESIDUALES 

• Bombas centrífugas con impulsor en voladizo:

Se caracterizan por tener los cojinetes a un lado del impulsor de manera que éste queda en voladizo. La aspiración se produce en dirección axial, esto es, en la dirección del eje, mientras que la brida de descarga se sitúa por encima de la voluta. Las de menor tamaño pueden compartir eje con el motor, formando un conjunto único. Por el contrario, en las de tamaño medio y grande, la bomba y el motor son independientes. Ambos se unen por medio de un acoplamiento, lo que permite que bomba y motor puedan ser seleccionados independientemente uno de otro. 

Admite distintos tipos de impulsores en función de las características del fluido a impulsar (tamaño de los sólidos en suspensión, viscosidad, etc.) 

figura 3.1

• Bombas de cámara partida:

En las bombas de cámara partida, el cuerpo de la bomba se encuentra dividido por un plano horizontal a la altura del eje. Ello supone una indudable ventaja en el mantenimiento y reparación, pues esta disposición constructiva permite acceder a los elementos internos de la bomba (eje, impulsor, cojinetes, etc.) sin tener que desacoplarla del motor; bastará con levantar la tapa superior del cuerpo de la bomba.

Normalmente incorporan un rodete de doble aspiración que, además de impulsar grandes caudales, permite compensar los esfuerzos axiales de un lado con los del lado opuesto. El agua bombeada no debe contener sólidos en suspensión de gran tamaño, pues producirían la obturación del rodete. 

figura 3.2

• Bombas de flujo axial 

Las bombas de flujo axial se emplean para bombear  grandes caudales a poca altura. Son más baratas que las bombas de flujo radial o mixto. 

Con frecuencia se emplean para el bombeo del efluente tratado de una estación depuradora o aguas pluviales sometidas a un desbaste previo. No deben utilizarse para bombear agua residuales sin tratar.  

figura 3.3

figura 3.4

• Bombas de tornillo 

Se basan en el principio del tornillo de Arquímedes, consistente en un eje giratorio inclinado que lleva ensamblado una serie de chapas formando una superficie helicoidal que produce una elevación del fluido en su movimiento de rotación. 

Estas bombas presentan dos ventajas sobre las bombas centrífugas en el bombeo de aguas residuales: 

1) Utilizan sólidos de gran tamaño sin que por ello se atasquen. 

2)Funcionan con velocidad constante para una gran variedad de caudales con rendimientos bastante notables. 

Pueden tener tamaños desde 0.3 a 3 m. de diámetro exterior y sus capacidades oscilan desde 0.01 a 3.2 m3/s. 

Las bombas de tornillo están inclinadas un ángulo normalizado de 30º a 38º; en el caso de 30º la bomba tiene mayor capacidad pero ocupa más espacio que si se emplea un ángulo de 38º. Se limita la altura de bombeo a unos 7 m. 

El régimen de giro oscila entre 30 y 50 rpm y alcanzan rendimientos de un 80% a capacidad máxima.  

Destaca su uso en el bombeo de aguas residual a baja altura, fangos de retorno o efluentes tratados. 

figura 3.5

Otros tipos de bombas 

• Bombas sumergibles 

Como su nombre indica, motor y bomba se encuentran bajo la superficie libre del liquido. Suponen una solución para el bombeo en el caso de instalaciones con poco NPSH disponible o alturas de aspiración excesivamente elevadas. Como inconveniente es necesaria la extracción competa de la tubería para su mantenimiento. 

figura 3.6

• Eyectores neumáticos 

Empleadas en el bombeo de caudales pequeños, su funcionamiento consiste en la introducción de aire a presión en una cámara donde se encuentra almacenada el agua residual. Una válvula se encarga de cerrar la purga de aire y abrir la entrada de aire comprimido a la cámara, produciéndose la impulsión del fluido por la correspondiente tubería. A continuación, se cierra la admisión de aire comprimido y se abre la válvula del conducto de purga de aire, lo cual permite que el agua residual penetre en la cámara y se vuelva a repetir el ciclo. El aire comprimido puede suministrarse a través de un caldera o a mediante una conexión directa a los compresores.

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