BOMBAS DE IMPULSION
CENTRIFUGAS
1. GeneralidadesLas bombas centrífugas, como su nombre lo indica, emplean fuerza centrífuga para elevar el agua hacia lugares más altos. Ellas también permiten la operación de los emisores en los sistemas de riego por presiónUna bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta o coraza. Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza centrífuga.
Posee dos partes importantes:• Un elemento giratorio, incluyendo
un impulsor y una flecha.• Un elemento estacionario,
compuesto por una cubierta, estopero y chumaceras.
2. Principios de funcionamiento
2. Características • Menos complicadas en su diseño• Son relativamente baratas• Fáciles de instalar y mantener • Comúnmente acopladas a motores y pueden ser colocadas
estacionariamente ó ser portátiles• Disponibles en una gran variedad de tamaños, caudales y pueden
ser seleccionadas para rendir altas y bajas presiones.
3. Ventajas• Acción continua sin puntos muertos, ni cambios de velocidad en el
agua elevada.• Ocupan poco espacio, por lo que pueden ser montadas en
bastidores provistos de ruedas para su mejor transporte o instaladas en el interior de pequeñas casetas.
• Cuando se trata de bombas importantes, su costo puede llegar a ser de un tercio del presupuesto de una instalación equivalente de bomba de émbolo.
• Su conservación es mucho más económica.• Como carece de válvulas las averías e interrupciones son muy
poco frecuentes.• Las fundaciones son sencillas, porque no se producen
choques ni movimientos violentos.• Son acoplables directamente a los motores.• Fácil disposición de la descarga en lugares muy apartados, cuando
se trata de agotamientos.• Pueden elevar líquidos turbios o sucios, con fangos o
impurezas diversas, e incluso arena.
4. Partes Fundamentales
4. Partes Fundamentales
1- Carcasa .La mayoría de las carcasas son fabricadas en fierro fundido para agua potable, pero tienen limitaciones con líquidos agresivos ( químicos, aguas residuales, agua de mar ). Otro material usado es el bronce . También se usa el acero inoxidable si el líquido es altamente corrosivo. 2- Rodete o Impulsor. Para el bombeo de agua potable en pequeños, medianos y gran caudal, se usan rodetes centrífugos de álabes radiales y semi axiales. Fabricados en fierro, bronce acero inoxidable, plásticos. 3- Sello Mecánico. Es el cierre mecánico más usado, compuesto por carbón y cerámica. Se lubrica y refrigera con el agua bombeada, por lo que se debe evitar el funcionamiento en seco porque se daña irreparablemente. 4- Eje impulsor. En pequeñas bombas monoblock , el eje del motor eléctrico se extiende hasta la bomba, descansando sobre los rodamientos del motor . Fabricado en acero inoxidable.
4.1. CarcasaFunción: Como el rotor desaloja el fluido con alta energía cinética, es necesario transformar esta en una energía de presión, esto se logra disminuyendo gradualmente la velocidad del fluido por un aumento gradual del área.Materiales de las Carcasas
La mayoría de las carcasas de las bombas son hechas en hierro fundido. Sin embargo existen ciertas limitaciones debido a su baja resistencia a la tracción, por lo cual no se acostumbran usar ni para altas presiones ni para altas temperaturas, en cuyo caso se utilizan de acero. Las carcasas en hierro se diseñan para presiones máximas de 1.000 PSI y a 200 oC.
Para bombas que movilizan fluidos comestibles se usa generalmente el acero inoxidable, ya que este no los contamina. Para trasiego de fluidos con cierto grado de contaminación se usa el bronce.
4.2. ImpulsoresLa función del rotor es imprimirle al fluido por él recibido un movimiento de rotación, el cual a su vez hace que el líquido se desplace en dirección radial debido a la fuerza centrífuga.
Impulsores según tipo de succión
En un impulsor de simple succión el líquido entra por un solo extremo, mientras que el de doble succión puede considerarse como dos de succión simple colocados espalda con espalda. El de doble succión tiene entrada por ambos lados y una salida común.
4.3. Ejes Los ejes generalmente son hechos en acero, modificándose únicamente el contenido de carbono según se necesite. En casos especiales se utilizan aceros de alta aleación según la necesidad.
En la determinación del diámetro del eje debe tenerse en cuenta la potencia, el peso de los elementos giratorios y el empuje radial, teniendo cuidado al mismo tiempo que la velocidad crítica, la cual es función del diámetro este lo más alejada posible de la velocidad de operación, ya que sí se opera cerca a ésta cualquier fuerza pequeña será amplificada y podrá romper el eje.
5. Motores Eléctricos
El motor eléctrico es una máquina capaz de transformar energía eléctrica en energía mecánica. De todos los tipos de motores este es el más usado, debido a las ventajas de la energía eléctrica ( bajo costo, facilidad de transporte).
5.1 CaracterísticasSucción de una bomba. La altura de succión de las bombas de superficie está limitada a 7 mts. aprox. dependiendo de la presión atmosférica disponible que, a nivel del mar, es de 1 bar o 10 m.c.a., por lo que la tubería debe ser lo más corta y del mayor diámetro para disminuir las pérdidas de carga. En bombas de gran tamaño, se debe calcular la altura de succión tomando en consideración de las normas. De este modo se evitará la cavitación (ebullición del agua debido a muy baja presión atmosférica), fenómeno físico químico que deteriora prematuramente la bomba.
5.1 características• Caudal. Volumen divido en un tiempo o sea es la cantidad de agua
que es capaz de entregar una bomba en un lapso de tiempo determinado. El caudal se mide por lo general en : litros/minutos l/m, metros cubicos/hora m3/h, litros/segundos l/s. Galones por minuto gpm etc.
• Pérdidas de carga. Representan pérdidas de presión (m.c.a.), sufridas en la conducción de un líquido. Esto significa que el agua al pasar por la tubería y accesorios pierde presión, por esta razón el tubo debe ser del mayor diámetro posible, para disminuir la velocidad y el roce.
• Tuberías succión y descarga. Estas deben dimensionarse en función del caudal y longitud, para velocidades máx. de 1,5 m/seg. y mínimas pérdidas de carga Las tuberías no deben ser soportadas por la bomba. Los diámetros de las bombas no indican el diámetro de las cañerías, estas siempre deben ser calculadas. Lo recomendable es usar cañerías de diámetro mayor a los de la bomba.
CAUDALÍMETRO MECÁNICO
1. Definición El caudalímetro es un Instrumento empleado para la medición del caudal de un fluido. Estos aparatos suelen colocarse en línea con la tubería que transporta el fluido. También suelen llamarse medidores de caudal, medidores de flujo o flujómetros.
2. Tipos de Caudalimetros
Mecánicos visuales (de área variable) (rotámetros)
Se trata de un cono transparente invertido con una bola plástica en su base. El fluido al circular impulsa la bola hacia arriba, a mayor caudal más sube la bola. La gravedad hace bajar la bola al detenerse el flujo. El cono tiene unas marcas que indican el caudal.Generalmente empleado para medir gases en lugares donde se requiere conocer el caudal con poca precisión.
2. Tipos de Caudalimetro
Caudalímetro visual -Mecánico de molino
Consisten en un molino cuyas aspas están transversales a la circulación de fluido. El flujo hace girar el molino cuyo eje mueve un contador que acumula lecturas.
2.1 Elementos de rotámetro
A. El tubo de medición
Este tiene una forma de cono truncado, que por lo general se modifica ligeramente para obtener una relación lineal exacta.
El ángulo (α) del tubo suele ser pequeño del orden de los 2 a 3º, lo cual hace despreciable el factor de escala (a) en la ecuación
2.1. Elementos de rotámetro
Casi todos los tubos de los rotámetros llevan por dentro guías que permiten que el flotador se mantenga centrado. Esto ya que un movimiento irregular no centrado del flotador puede producir errores en la medida y en todo caso una difícil lectura de su posiciónEstas guías pueden ser de dos tipos. La forma más común es el uso de canales sobre las paredes del tubo de medición con el fin de guiar al flotador por sus costados
Otras veces el flotador está perforado y el tubo lleva una guía central en forma de un eje fino sobre el cual desliza el flotador.
De visión directa en cuyo caso el material del tubo suele ser vidrio, que puede o no resistir altas temperaturas (Pirex), o cualquier otro material transparente como acrílico.• En tuberías de pequeño
diámetro (entre 3/8" y 3/4")• Donde la presión del fluido no
es excesiva (máx. alrededor de 550 psi)
• El fluido no es muy oscuro u opaco que dificulte la visión del flotador
• El fluido fluye libremente a temperatura ordinaria
• La capacidad no es excesiva
De visión indirecta, en cuyo caso el material de l tubo puede ser metálico y la medida de la posición del flotador debe hacerse conectando el flotador al exterior• Cuando hay la posibilidad de
presiones pico en el fluido (líquidos), ya quede utilizarse el rotámetro de lectura directa el vidrio podría romperse
• Cuando existe la posibilidad de que el vidrio se rompa por golpes o vibraciones, produciéndose una fuga en el fluido el cual es peligroso.
2.1. Elementos de rotámetro
Las ventajas de este tipo de rotámetro son:
• La cámara de visión se puede hacer de un diámetro suficientemente pequeño para soportar altas presiones
• Para la mayoría de los servicios de gas se dispone de bajos costos de diseño
• La barra de extensión facilita la utilización de varios tipos de transmisores
• Para presiones muy elevadas del fluido, el tubo de medición puede ser metálico.
2.1. Elementos de rotámetro
B. El Flotador
El flotador de un rotámetro es un elemento que tienen formas variadas y se fabrican de diversos materiales, según el fluido a medirEl material de fabricación debe cumplir con una serie de criterios a saber:• Ser más pesados que el fluido del proceso• Resistir convenientemente a la corrosión• Permitir un buen deslizamiento sobre las guías.
2.1. Elementos de rotámetro
B. Tipos de flotadores
Flotador esférico : Para bajos caudales y poca precisión, con una influencia considerable de la viscosidad.Flotador cilíndrico con borde plano : Para caudales medios y elevados con una influencia media de la viscosidad.Flotador cilíndrico con borde saliente, con la cara inclinada de frente al flujo el flujo : Con una menor influencia de la viscosidad del fluidoFlotador cilíndrico con bordes salientes contra el flujo (4): Es el que presenta la menor influencia de la viscosidad del fluido.
2.1. Elementos de rotámetro
Linealidad: El flujo es proporcional al área, por lo que la escala es casi lineal, especialmente si el ángulo del cono es pequeño. Un rotámetro típico tiene una escala que se aleja de lo lineal en un 5 %.
Exactitud: Esta varía con la longitud de la escala y el grado de calibración. Es común una exactitud de ± 2% de la escala completa.
Repetibilidad: Es excelente
Capacidad: Los rotámetros son los instrumentos más comúnmente utilizados en la medición de pequeños flujos
Ventajas:
• Se pueden obtener lecturas locales del flujo y en forma de señales.
• La escala es casi lineal.• No requieren gran longitud de tubería antes y después del
medidor.• Son resistentes a fluidos corrosivos
Desventajas:
• Son sensibles a los cambios de viscosidad del fluido.• El tubo de virio es poco resistente.• Para rotámetros de mas de 4" el costo es elevado.
