Bombas Listo (1)

UNIVERSIDAD NACIONAL JOSE FAUSTINO SANCHEZ CARRION

I. Introducciòn

II. Què es una bomba

III. Tipos de bomba

IV. Bombas de desplazamiento positivo

IV.1 Bombas de engranesIV.2 Bombas de pistonIV.3 Bombas de aspasIV.4 Bombas de tornilloIV.5 Bombas de cavidad progresivaIV.6 Bombas de lòbulo

IV.7 Bombas de piston para trasferencia de fluidos

Este tipo de bomba, se clasifican como simplex se refiere a actuación única y dúplex que es de actuación doble. En principio son similares como las bombas de pistón de potencia de fluido, pero

Bibliografía: mecànica de fluidos autor Mott Robert L.- mexico: pearson educacion, 2006 – cuarta/Viejo Zubicaray BOMBAS: teoría, diseño y aplicaciones Editorial Limusa México, 1997/Theodore Baumeister, Eugene A. Avallone, Theodore Baumeister III Marks Manual del Ingeniero Mecánico Octava Edición Editorial McGraw HillMéxico, 1984. 1

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es común que tenga una capacidad mucho mayor y operen a presiones bajas. Y por lo general operan por medio de un impulsor cigüeñal, en lugar de la placa de derrame.

4.8 Bombas de diafragmaEste tipo de bombas desplazan el líquido por medio de diafragmas de un material flexible y resistente, colocado dentro de un cuerpo cerrado que se acciona desde el exterior por un mecanismo reciprocante. La ventaja de esta bomba es que entra en contacto directo con el fluido con lo que se elimina la contaminación provocada por los elementos de operación. Debido a la resistencia a la corrosión de estas bombas y a no ser necesario cebarlas para que funcionen, estos equipos son muy utilizados en la industria para el movimiento de prácticamente cualquier líquido y en multitud de industrias como ácidos, derivados del petróleo, disolventes, pinturas, barnices, tintas, fangos de depuradora, reactivos, concentrados de frutas, chocolate, plantas de proceso, industrias químicas, alimentarias, ópticas, galvánicas o de bebidas, aguas residuales, minerías, construcción, buques, industrias cerámicas, cartoneras, fábricas de papel o de circuitos impresos, etc.

4.9 Bombas peristálticas

Una bomba peristáltica es un tipo de bomba hidráulica de desplazamiento positivo usada para bombear una variedad de fluidos. Son únicas en cuanto a que el fluido se captura por completo dentro de un tubo flexible a través del ciclo del bombeo. El tubo se dirige entre un conjunto de rodillos giratorios y una carcasa fija. Los rodillos exprimen el tubo y atrapan un volumen dado en lo rodillos


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adyacentes. El diseño en verdad elimina la posibilidad de que el producto se contamine, lo que hace atractivo estas bombas para las aplicaciones químicas miedicas y científica, procesamientos de alimentos, tratamientos de aguas industriales. El material del tubo se diseña para que tenga resistencia apropiada ante el fluido que se bombea, ya que este se alcalino acido, solvente.

4.10 Bombas rotatorias

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. Algunos ejemplos de este tipo de máquinas son la bomba de paletas, la bomba de lóbulos, la bomba de engranajes, la bomba de tornillo o la bomba peristáltica. Aunque generalmente se les considera como bombas para líquidos viscosos, las bombas rotatorias no se limitan a este servicio sólo. Pueden manejar casi cualquier líquido que esté libre de sólidos abrasivos.

Sí se desprecian los escapes, las bombas rotatorias descargan un gasto constante independiente de las presiones variables de descarga El desplazamiento de una bomba rotatoria varia en forma directamente proporcional con la velocidad, sólo que la capacidad puede verse afectada por viscosidades y otros factores.

Tipos de bombas rotatorios

Bombas de Engranes Externos. Éstas constituyen al tipo rotatorio más simple. Conforme los dientes de los engranes se separan en el lado el líquido llena el espacio, entre ellos.

Bombas de Engrane Interno. Tienen un rotor con dientes cortados internamente y que encajan en un engrane loco, cortado externamente

Las aplicaciones típicas incluyen el paso de líquido de todas las viscosidades, procesos químicos, alimento, descarga de barcos, lubricación a presión, pintura a presión, sistemas de enfriamiento, servicio de quemadores de aceite, manejos de grasa, gases licuados (propano, butano, amonio, freón, etc.), y un gran número de otros servicios industriales.

4.11 Bombas reciprocantes

Existen básicamente dos tipos de bombas reciprocantes las de acción directa, movidas por vapor y las bombas de potencia.


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Las bombas de acción directa se construyen, simplex (un pistón de vapor y un pistón de líquido, respectivamente) y duplex (dos pistones de vapor y dos de líquido). Los extremos compuestos y de triple expansión, que fueron usados en alguna época no se fabrican ya como unidades normales.

Bombas de Potencia. tienen un cigüeñal movido por una fuente externa generalmente un motor eléctrico, banda o cadena. Frecuentemente se usan engranes entre el motor y el cigüeñal para reducir la velocidad de salida del elemento motor.Cuando se mueve a velocidad constante, las bombas de potencia proporcionan un gasto casi constante para una amplia variación de columna, y tienen buena eficiencia.

V. Bombas cinéticas

Las bombas cinéticas agregan energía al fluido cuando lo aceleran con la rotación de un impulsor. En la figura N° 1 muestra la configuración básica de una bomba centrifuga de flujo radial, que es el tipo más común de bomba cinética. El fluido se lleva al centro del impulsor y después es lanzado hacia afuera por las aspas. Al salir del impulsor, el fluido pasa por una voluta en forma de espiral,


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donde baja en forma gradual y ocasiona que parte de la energía cinética se convierta en presión de fluido. En la figura N° 2 muestra el diseño básico de impulsores de flujo radial, axial y mixto. El tipo de impulsor que la bomba tenga (flujo axial) depende de la acción hidrodinámica de las aspas del impulsor para elevar y acelerar el flujo de forma axial a lo largo de la trayectoria paralela del eje de este. La bomba de flujo mixto incorpora ciertas acciones tanto como el tipo centrifugo radial como del impulsor.

Imágenes N° 1

(a). Bomba y motor (b). Corte de una bomba

(c). Tipos de propulsores de bombas centrífugas: a) radial abierto; b) radial semiabierto; c) radial cerrado; d) axial; e) mixto.

Imagen N° 2


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Se derivan a las bombas centrifugas y se dividen en su tipo de flujo.

VI. Bombas centrifuga

La disposición del eje de giro horizontal presupone que la bomba y el motor se hallan a la misma altura; éste tipo de bombas se utiliza para funcionamiento en seco, exterior al líquido bombeado que llega a la bomba por medio de una tubería de aspiración. Las bombascentrífugas, sin embargo, no deben rodar en seco, ya que necesitan del líquido bombeado como lubricante entre aros rozantes e impulsor, y entre empaquetadura y eje. Como no son auto aspirantes requieren, antes de su puesta enmarcha, el estar cebadas; esto no es fácil de conseguir si la bomba no trabaja en carga, estando por encima del nivel del líquido, que es elcaso más corriente con bombas horizontales, siendo a menudonecesarias las válvulas de pie, (aspiración), y los distintos sistemas descebado. Como ventajas específicas se puede decir que las bombashorizontales, (excepto para grandes tamaños), son de construcción más barata que las verticales y, especialmente, su mantenimiento y conservación es mucho más sencillo y económico; el desmontaje dela bomba se suele hacer sin necesidad de mover el motor y al igual que en las de cámara partida, sin tocar siquiera las conexiones de aspiración e impulsión.


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6.1 FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA CENTRIFUGA.

Las bombas centrífugas mueven un cierto volumen de líquido entre niveles; son pues, maquinas hidráulicas que transforman un trabajo mecánico en otro de tipo hidráulico. Los elementos de que consta una instalación son:

a) UNA TUBERÍA DE ASPIRACIÓN:Que concluye prácticamente en la brida de aspiración.

b) EL IMPULSOR O RODETE:Formado por un conjunto de álabes que pueden adoptar diversas formas, según la misión a que vaya a ser destinada la bomba, los cuales giran dentro de una carcasa circular. El rodete es accionado por un motor, y va unido solidariamente al eje, siendo la parte móvil de la bomba. El líquido penetra axialmente por la tubería de aspiración hasta la entrada del rodete, experimentando un cambio de dirección más omenos brusco, pasando a radial, (en las centrífugas), ohermaneciendo axial, (en las axiales), acelerándose y absorbiendo un trabajo. Los álabes del rodete someten a las partículas de líquido a unmovimiento de rotación muy rápido, siendo proyectadas hacia elexterior por la fuerza centrífuga, creando una altura dinámica de forma que abandonan el rodete hacia la voluta a gran velocidad, aumentando también su presión en el impulsor según la distancia aleje. La elevación del líquido se produce por la reacción entre éste y el rodete sometido al movimiento de rotación.

c) La voluta:


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es un órgano fijo que está dispuesta en forma de caracol alrededor del rodete, a su salida, de tal manera que la separación entre ella y el rodete es mínima en la parte superior, y va aumentando hasta que las partículas líquidas se encuentran frente a la abertura de impulsión. Su misión es la de recoger el líquido que abandona el rodete a gran velocidad, cambiar la dirección de su movimiento y encaminarle hacia la brida de impulsión de la bomba. La voluta es también un transformador de energía, ya que frena la velocidad del líquido, transformando parte de la energía dinámica creada en el rodete en energía de presión, que crece a medida que el espacio entre el rodete y la carcasa aumenta, presión que se suma a la alcanzada por el líquido en el rodete. En algunas bombas existe, a la salida del rodete, una corona directriz de álabes que guía el líquido antes de introducirlo en la voluta.

d) Una tubería de impulsión:Instalada a la salida de la voluta, por la que el líquido es evacuado a la presión y velocidad creadas en la bomba. Estos son, en general, los componentes de una bomba centrífuga aunque existen distintos tipos y variantes. La estructura de las bombas centrífugas es análoga a la de las turbinas hidráulicas, salvo que el proceso energético es inverso; en las turbinas se aprovecha la altura de un salto hidráulico para generar una velocidad de rotación en la rueda, mientras que en las bombas centrífugas la velocidad comunicada por el rodete al líquido se transforma, en parte, en presión, lográndose así su desplazamiento y posterior elevación.

Bomba centrifuga. Disposición, esquema y perspectiva.

6.2 PARTES DE UNA BOMBA CENTRIFUGA.


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Nomenclatura recomendada para cada pieza de las bombas centrifugas.

Ref. nombre de la piezaN°.1 carcasa1A carcasa (mitad inferior)1B carcasa (mitad superior)2 impulsor6 árbol de la bomba7 anillo de la carcasa13 empaquetadura14 manguito de árbol16 cojinete (interno)17 collarín del estopero18 cojinete (externo)20 tuerca de manguito de árbol22 contratuerca del cojinete29 anillo de cierre hidráulico

Ref. nombre de la piezaN°31 cubierta de cojinete (interno)32 cuña del impulsor33 cubierta de cojinete (externo)35 tapa de cojinete (interno)37 tapa de cojinete (externo)42 acoplamiento (mitad en el impulsor)44 acoplamiento (mitad en la bomba)46 cuña de acoplamiento48 buje de acoplamiento50 contratuerca de acoplamiento123 tapa de extremo de cojinete125 aceite o engrase127 tubo de sello


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6.3 FUNCIONAMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE ALGUNAS PIEZAS DE UNA BOMBA CENTRIFUGA

6.3.1 Carcasa:

La función de la carcasa en una bomba centrifuga es convertir l a energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía de presión. Esto se lleva a cabo mediante reducción de la velocidad por un aumento gradual del área.

Tipos:

Simples Dobles Succión por un extremo.

La carcasa tipo voluta:

Es llamada así por su forma de espiral. Su área incrementada a lo largo de los 360° que rodean al impulsor hasta llegar a la garganta de la carcasa donde conecta con la descarga.

La carcasa tipo difusor:

Consiste en una serie de aspas fijas que además de hacer el cambio de energía de velocidad a presión, guían el líquido de un impulsor a otro

Bibliografía: mecànica de fluidos autor Mott Robert L.- mexico: pearson educacion, 2006 – cuarta/Viejo Zubicaray BOMBAS: teoría, diseño y aplicaciones Editorial Limusa México, 1997/Theodore Baumeister, Eugene A. Avallone, Theodore Baumeister III Marks Manual del Ingeniero Mecánico Octava Edición Editorial McGraw HillMéxico, 1984.

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6.3.2 Impulsores:

El impulsor es el corazón de la bomba centrifuga. Recibe el líquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba.Los impulsores se clasifican según: (Simple succión, Doble succión)Formas de aspas: (Aspas curvas radiales, Aspas tipo Francis, Aspas para flujos, Aspas tipo propela)Dirección de flujo: (Radial, Mixto, axial)Construcción mecánica: (Abierto, Semiabierto, Cerrado)Velocidad específica: (Baja, Media, Alta)Los impulsores, además de que se los clasifican con referencia al flujo de succión hacia ellos, al componente básico del flujo y sus características mecánicas, también se clasifican con referencia a su perfil y a sus características de carga a una velocidad dada.Muchos impulsores se diseñan para aplicaciones específicas. Para aguas negras, que suelen contener trapos y materiales fibrosos, se utilizan impulsores especiales que no se atascan, con aristas redondeadas y amplios conductos para agua. Los impulsores diseñados para manejar paletas para pulpa de papel están abiertos por completo, no se obstruyen y tienen paletas transportadoras de tornillo que penetran en la tobera de succión.

Impulsor axial impulsor de doble impulsor de tipo mixto Flujo estancado

Impulsores abiertos impulsores cerrado6.3.3 Flechas:

La flecha de una bomba centrífuga es el eje de todos los elementos que giran en ella, transmitiendo además el movimiento que le imparte la flecha del motor. En el caso de una bomba


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centrífuga horizontal, la flecha es una sola pieza o lo largo de toda la bomba. En el caso de bombas de pozo profundo, existe una flecha de impulsores y después una serie de flechas de transmisión unidas por un copla, que completan la longitud necesaria desde el cuerpo de tazones hasta el cabezal de descarga. Las flechas generalmente son de acero, modificándose únicamente el contenido de carbono, según la resistencia que se necesite. En el caso de bombas de pozo profundo, las flechas de impulsores son de acero inoxidable con 13% de cromo, en tanto que las flechas de transmisión son de acero con 0.38 a 0.45 de carbono, rolado en frío y rectificado. La determinación del diámetro de las flechas en centrífugashorizontales se hace tomando en cuenta la potencia máxima que va a transmitir la bomba, el peso de los elementos giratorios y el empuje radial que se pro duce en las bombas de voluta, que como se ha visto anteriormente, llega a ser una fuerza de magnitud apreciable.

Flechas.

Camisas de flecha; Debido a que la flecha es una pieza bastante caray en la sección del empaque o de los apoyos hay desgaste, se necesita poner una camisa de flecha que tiene por objeto proteger la flecha y ser una pieza de cambio, sobre la cual trabajan los empaques. Las camisas son generalmente de latón o de acero inoxidable yexisten diversas formas construciivas de ellas, dependiendo deltamaño de la flecha y de la naturaleza del líquido manejado.


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Camisa de flechas.6.3.4 Cojinetes

El objeto de los cojinetes es soportar la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en relación con las partes estacionarias. Por medios de un conducto diseñado soportan las cargas radiales y axiales existentes en la bomba.

Los soportes pueden ser en forma de bujes de material suave, con aceite a presión que centra la flecha o bien los baleros comunes y corrientes, que pueden ser de bolas en sus variantes de una hielera, dos hielera, autolineables, etc.; o bien pueden ser del tipo de rodillos.

Diferentes tipos de baleros o rodamientos.


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6.3.5 Chumaceras

De camisa se utilizan en las bombas gran des para trabajo pesado con diámetros de árbol de tal proporción que los cojinetes antifricción necesarios no suelen estar disponibles. También se usan para bombas de etapas múltiples y alta presión que trabajan a velocidades de 3600 a 9000 r/min. Todavía otra aplicación es en lasbombas verticales sumergidas, como las verticales de turbina, endonde los cojinetes están en contacto con el agua. Casi todas laschumaceras de camisa se lubrican con aceite. Los cojinetes deempuje que se emplean en combinación con las chumaceras decamisa, son Kingsburyo tipo Kingsbury.Anillos de desgasteLos anillos desgastables proporcionan un sello contra fugas (que es fácil y rápido de sustituir), entre el impulsor y la carcasa. Un sello que no tiene piezas sustituibles se utiliza sólo en bombas muy pequeñas y poco costosas. El anillo estacionario se llama

1) anillo de carcasa. si está montado en ésta;2) anillo de tapa de succión o anillo de cabeza de succión si está montado en la

Lapa o en la cabeza; 3) anillo de tapa de prensaestopas (estopero), si está montado en esa tapa. Hay una pieza

renovable, se llama anillo del impulsor, para la superficie de desgaste del impulsor Las bombas que tienen anillos estacionarios y rotatorios se lo llama de construcción de doble anillo

Hay diversos tipos de diseño de anillos de desgaste y la selección delmás adecuado depende del líquido que se mane je, la presióndiferencial a través del sello contra fugas, la velocidad de superficie y el diseño particular de bomba. En general, los diseñadores de bombas centrífugas utilizan la construcción de anillo que han encontradoadecuado para servicio en cada bomba determinada.


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Árboles y manguitos de los árboles.

Los diámetros de los árboles de las bombas suelen ser mayores de lo que se necesita para transmitir el par motor, debido a que su tamaño se determina por la deflexión máxima permisible o deseable del árbol. Esta deflexión se selecciona para evitar un posible contacto en lassuperficies de desgaste a la vez que se mantienen holgurasrazonables que no afecten muy perjudicialmente la eficiencia de labomba.La primera velocidad crítica de un árbol está relacionada con sudeflexión. Se sigue un diseño que permita por ejemplo una deflexiónde 0.005 a 0.006 pulg. (0.13 a 0.15 mm), tendrá una primeravelocidad critica de 2400 a 2650 r/min. Ésta es la razón para emplear árboles rígidos (que trabajen a menos de su primera velocidad crítica) para bombas que operen a 1750 r/min o menos.

Prensaestopas (estoperos)Los prensaestopas tienen la función principal de proteger la bomba contra fugas en el punto en que el árbol sale de la carcasa de la bomba. Si la bomba produce altura de aspiración y la presión en elextremo de prensaestopas interior es menor que la atmosférica, entonces la función del prensaestopas es evitar las filtraciones de airea la bomba. Si esta presión es mayor que la atmosférica, la función es evitar las fugas hacia afuera de la bomba. El prensaestopas tiene la


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forma de un rebajo cilíndrico en el cual se coloca cierto número de anillos de empaquetadura alrededor del árbolo del manguito de éste. Si se desea sellar el prensaestopas, seemplea un anillo de cierre hidráulico o una jaula para sello paraseparar los anillos de la empaquetadura en seccionesaproximadamente iguales. Se comprime la empaquetadura para darle el ajuste deseado sobre el árbol o camisa, mediante un collarín que se puede ajustar en dirección axial. Se debe contar con un suministro independiente de agua para los sellos, si existe alguna de las siguientes condiciones:1) la altura de aspiración sobrepasa los 15 pie (4.5 m);

2) la presión de descarga es menor de 10 lb/pulg2 (0.7 kg/cm2)3 ) se maneja agua caliente sin enfriamiento adecuado (excepto en las bombas de alimentación de calderas, en las cuales no se emplean las jaulas de sellos);4) se maneja agua lodosa, o con arena o gránulos;5) en todas las bombas para pozo caliente;

6) cuan do no se permite que el líquido bombeándose fugue a la atmósfera. Hay dos disposiciones básicas de sellos:1) montaje interno.2) externo. Se pueden montar dos sellos mecánicos en un estopero para formar un montaje de doble sello.

Acoplamientos

Las bombas centrífugas están conectadas a sus impulsores por medio de acoplamientos (coplees) de diversos tipos, excepto en las bombas con acoplamiento cerrado, en las cuales el impulsor está montado en una extensión del árbol de la máquina motriz. Los acoplamientos utilizados con las


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bombas centrífugas pueden ser rígidos (del tipo de abrazadera o compresor) o flexibles (de pasador y tope, de engranes, de rejilla, o de disco flexible).

Bomba con acoplamiento compacto (montada en el motor).

Montaje de la bomba

Es deseable que las bombas y sus unidades matrices se puedan remover de sus montajes. En consecuencia, se fijan con pero nos y espigas a las superficies maquinadas, que a su vez están conectadas con firmeza en la cimentación. Estas superficies maquinadas suelen ser parte de una placa de base en la cual ya se ha alineado la bomba y su unidad motriz. Las placas de base son de hierro fundido o de acero estructural. Las placas de asiento de Hierro fundido o de acero se emplean para bombas verticales de pozo seco y para algunas unidades horizontales de las más grandes.

VII. CONCLUSIÓN

Al final este tema se puede llegar a la conclusión que las bombas a lo largo de los años han sido creadas y mejoradas para facilitar nuestro trabajo y usadas pata una cantidad sin fin de aplicaciones. A la hora de seleccionar una bomba para una de estas aplicaciones


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siempre se deben tomar en cuenta ciertos parámetros como lo son la velocidad específica, el tamaño del impulsor y la velocidad de operación, de modo que las características del funcionamiento de la bomba en relación al sistema en el cual opera sean tales que el punto de funcionamiento este cerca del punto máximo de rendimiento, optimizados de esta manera el rendimiento de la bomba y minimizado el consumo de energía.


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