BOMBA ROTODINAMICA:

Todas y solo las bombas que son turbomaquinas pertenecen a este grupo.

Estas son siempre rotativas. Su funcionamiento se basa en la ecuación de Euler; y su órgano transmisor de energía se llama rodete.

Se llaman rotodinamicas porque su movimiento es rotativo y la dinámica de la corriente juega un papel esencial en la transmisión de la energía.

CLASIFICACION DE LAS BOMBAS ROTODINAMICAS:

Según la dirección del flujo: bombas de fluido radial, de flujo axial y de flujo radio axial.

Según la posición del eje: bombas de eje horizontal, de eje vertical y de eje inclinado.

Según la presión engendrada: bombas de baja presión, de media presión y de alta presión.

Según el número de flujos en la bomba: de simple aspiración o de un flujo y de doble aspiración, o de dos flujos.

Según el número de rodetes: de un escalonamiento de varios escalonamientos.

INSTALACION DE UNA BOMBA:

La alcachofa y válvula de pie: La primera evita la entrada de suciedades ramas, hierbas, papeles, etc.) que pueden obstruir la bomba, y la segunda hace posibles, reteniendo el líquido, el cebado de la bomba. Ambos elementos originan una importante pérdida de carga. Si fuera preciso evitar está perdida para que no se produzca cavitación no se instalan estos elementos. Entonces el cebado de hace mediante una bomba de vacío que elimina el aire de la tubería de aspiración y del cuerpo de la bomba con lo que al crearse un vacío la presión atmosférica eleva el agua hasta el interior de la bomba.

Las dos válvulas de compuerta en la aspiración y en la impulsión: a veces no se instala la primera; pero de la segunda no se prescinde nunca porque sirve para la regulación del caudal de la bomba.

La válvula de retención en la impulsión: impide el retroceso del fluido, cuando la bomba se para. Es imprescindible si la tubería de impulsión es muy larga o se encuentra a gran presión.

El reductor en la aspiración: Para mejorar la aspiración de la bomba y evitar la cavitación se aumenta a veces el diámetro de la tubería de aspiración. La reducción se hace con un accesorio como el de la figura para evitar la formación de bolsas de aire en la parte superior.

Para el estudio de la bomba y de la instalación es importante considerar las secciones siguientes:

Sección A: nivel superior del agua en el pozo de aspiración Sección Z: nivel superior del agua en el depósito de impulsión. Sección E: Entrada a la bomba. Sección S: Salida de la bomba.

Una instalación consta de una serie de metros de tubería y de accesorios (codos, contracciones, etc.); en los tramos rectos hay pérdidas primarias y en los accesorios pérdidas secundarias. El conjunto de estas pérdidas constituye las perdidas exteriores a la bomba, H r−ext. Ademas se originan perdidas de superficie

y de forma en el interior de la bomba, H r∫¿¿.

CAUDAL

Es el volumen de líquido desplazado por la bomba en una unidad de tiempo.

Se expresa generalmente en litros por segundo (l/s), metros cúbicos por hora (m3/h), galones por minuto (gpm), etc.

Q= NuHγ

ECUACION DE EULER DE LAS BOMBAS

La altura teórica que da la bomba es expresada por la ecuación siguiente:

H u=u2 c2u−u1 c1u

g

Donde los puntos 1 y 2 se refieren a la entrada y salida del rodete.

H u Es la altura que el rodete imparte al fluido. Si no hubiera perdidad en el interior

de la bomba, H u seria también el aumento de altura que experimentaría el fluido entre la entrada y salida de la bomba. Sin embargo en el interior de la

bomba se producen como ya hemos dicho, perdidas hidráulicas H r∫¿¿.

ALTURA UTIL EFECTIVA DE LA BOMBA

Altura útil o altura efectiva H que da la bomba es la altura que imparte el rodete o

la altura teórica, H u, menos las perdidas en el interior de la bomba, H r∫¿¿

H=H u−H r∫ ¿¿

POTENCIAS Y RENDIMIENTO

En el gráfico de potencias se utiliza la nomenclatura siguiente:

Pa= potencia de accionamiento= potencia absorbida= potencia al freno= potencia

en el eje. Los cuatro nombres se utilizanen la practica. Asi, en un grupo moto-bomba (motor eléctrico-bomba) Pa no es la potencia absorbida de la red, si no la potencia libre en el eje (potencia absorbida de la red multiplicada por el rendimiento del motor eléctrico).

Pi=potencia interna: potencia suministrada al rodete, igual a la potencia de

accionamiento menos las pérdidas mecánicas.

P = potencia útil: incremento de potencia que experimenta el fluido en la bomba.

En el mismo grafico se representan además los equivalentes en potencia de las perdidas siguientes:

Phr= perdidas hidráulicas: Ph

r perdidas por rozamiento de superficie; Ph2r

perdidas por rozamiento de forma.

Pvr= perdidas volumétricas: Ph

r pérdidas por caudal exterior; Pv 2r perdidas por

cortocircuito.

Pmr = perdidas mecánicas: Pm1

r perdidas por rozamiento en el prensaestopas; Pm2r

perdidas por rozamiento en los cojinetes y accionamiento de auxiliares; Pm3r

perdidas por rozamiento de disco.

Potencia de accionamiento, Pa

Es la potencia en el eje de la bomba o potencia mecánica que la bomba absorbe. Esta potencia según la mecánica tiene la siguiente expresión:

Pa=Mω=2 π60nM W ,SI

O también

Pa=0,1047nMW ,SI

Potencia interna Pi

Es la potencia total transmitida al fluido, o sea la potencia de accionamiento, descontando las perdidas mecánicas:

Pi=Pa−Pmr

Es fácil hallar una expresión hidráulica de Pi en función de las perdidas llamadas internas, que son perdidas hidráulicas y las perdidas volumétricas. En efecto, el rodete entrega al fluido una energía específica equivalente a una altura H=H u−H r∫ ¿¿ y esta altura la entrega al caudal bombeado por el rodete que es

Q+qe+qi, Luego:

Pi=(Q+qe+q i )ρg ¿

Potencia útil P

Es la potencia de accionamiento descontando todas las pérdidas de la bomba o equivalente la potencia interna descontando todas y solo las perdidas internas (hidráulicas y volumétricas). Luego:

P=Pa−Pmr−Pv

r−Pvr=P i−Pv

r−Phr

La potencia útil por otra parte será la invertida en impulsar el caudal útil Q a la altura útil H. Luego:

P=QρgH

Rendimiento hidráulico, ηh

Tiene en cuenta todas y solo las pérdidas de altura total, H r−∫¿¿en la bomba.

Como, según la ecuación H=H u−H r∫ ¿¿, el valor de ηh es:

ηh=H /H u

Rendimiento volumétrico, ηv

Tiene en cuenta todas y solo las perdidas volumétricas, y su valor es:

ηv=Q

Q+qe+q i

Dónde:

Q = caudal útil o caudal efectivo impulsado por la bomba;

Q+qe+qi=caudal teórico o caudal bombeado por el rodete

Rendimiento interno, ηi

Tiene en cuenta todas y solo las perdidas internas, o sea las hidráulicas y volumétricas y engloba ambos rendimientos hidráulico y volumétrico

ηi=PPi

Ara bien según la ecuación Pi=(Q+qe+q i )ρg ¿

Pi=(Q+qe+q i )ρg H u=QρgHηV ηh

Y teniendo en cuenta la ecuación P=QρgH se tendrá:

ηi=PPi=QρgH ηV ηhQρgH

Y finalmente:

ηi=ηV ηh

Rendimiento mecánico, ηm

Tiene en cuenta tosas y solo las perdidas mecánicas y su valor

ηm=Pi /Pa

Rendimiento total, ηtot

Tiene en cuenta todas las perdidas en la bomba, y su valor

ηtot=PPa

Relación entre los rendimientos

Teniendo en cuenta las siguientes ecuaciones ηi=PPi

; ηi=ηV ηh ; ηm=Pi /Pa

; ηtot=PPa

ηtot=PPa

= PPi

P iPa

=ηiηm=ηv ηhηm

Por tanto:

ηtot=ηiηm=ηvηhηm

Nota: El rendimiento total de una bomba es el producto del rendimiento interno por el rendimiento mecánico, o también el producto de los tres rendimientos: hidráulico, volumétrico, y mecánico.

Es útil ahora expresar la potencia de accionamiento en función de Q y de H

Pa=QρgHη iηm

= QρgHηvηhηm

=QρgHηtot

Asimismo la potencia interna en función de los rendimientos hidráulicos y volumétricos se expresa, como ya hemos visto, así;

Pa=QρgHηvηh

CAVITACION:

La cavitación en las bombas (y en las turbinas) produce dos efectos perjudiciales: disminución del rendimiento y erosión. La aparición de la cavitación en las bombas está íntimamente relacionadas a) con el tipo de bomba ( en general el peligro de cavitación es tanto mayor cuanto mayor es el número específico de revoluciones, ns, b) con la instalación de la bomba ( la altura de suspensión de la bomba, H s, o

cota del eje de la bomba sobre el nivel del líquido en el depósito de aspiración, debe ser escogida cuidadosamente para evitar la cavitación); c) con las condiciones de servicio de la bomba (el caudal de la bomba nunca debe excederse el máximo permisible para que no se produzca la cavitación).

BIBLIOGRAFIA:

TITULO: MECANICA DE FLUIDOS Y MAQUINAS HIDRAULICAS

AUTOR: CLAUDIO MATAIX

EDITORIAL: EDICIONES CASTILLO S.A.