BOMBAS HIDRÁULICAS
BOMBAS
Es una máquina generadora que transforma la
energía con la que es accionada en energía del
fluido incompresible que mueve.
Una bomba hidráulica es un medio para convertir
energía mecánica en energía fluida o hidráulica".
Es decir las bombas añaden energía
CLASIFICACIÓN
Desplazamiento positivo
Cinéticas
Contorno móvil de
volumen variable,
que obliga al fluido a
avanzar a través de
la máquina.
Agregan energía al
fluido cuando lo
aceleran con la rotación
de un impulsor. También
llamadas turbobombas
DESPLAZAMIENTO
POSITIVO
Engranes
Aspa
Tornillo
ROTATORIAS
Lóbulo o
leva
Tubo flexible
Cávidad progresiva
DESPLAZAMIENTO
POSITIVO
TIPOS DE BOMBAS
PISTÓN
RECÍPROCAS
ÉMBOLO
DIAFRAGMA
Importancia de las Bombas
Hidráulicas
Para muchas necesidades de la vida diaria tanto en la vida
doméstica como en la industria, es preciso impulsar sustancias
a través de conductos, los aparatos que sirven para este fin se
conocen como bombas.
Importancia de las Bombas
Hidráulicas
Objetivo de una bomba: aumentar la energía del fluido
(principalmente energía de presión interna).
Clasificación de las bombas
Bombas de desplazamiento positivo
No tienen límite de presión máxima de
impulsión, esta presión de salida puede
llegar a valores que ponen en peligro la
integridad de la bomba si el conducto de
escape se cierra completamente.
Para garantizar el funcionamiento seguro
de ellas, es necesario la utilización de
alguna válvula de seguridad que derive la
salida en caso de obstrucción del
conducto.
Se pueden clasificar en:
 Bombas de émbolo.
 Bombas de engranes.
 Bombas de diafragma.
 Bombas de paletas.
Bombas de desplazamiento positivo
Bombas de émbolo
En estas bombas el líquido es forzado por el
movimiento de uno o mas pistones ajustados
a sus respectivos cilindros tal y como lo hace
un compresor.
Bombas de desplazamiento positivo
Bombas de émbolo
No ser usadas con líquidos contaminados con
partículas que resultarían abrasivas para el
conjunto.
Bombas de desplazamiento positivo
Bombas de émbolo
La impulsión es axial, y hay una válvula
colocada en el centro del pistón.
Esta válvula permite el paso desde la cámara
inferior del cilindro a la cámara superior
durante la carrera de descenso, luego,
cuando el pistón sube se cierra, y el agua es
impulsada hacia arriba por el pistón.
Bombas de desplazamiento positivo
Bombas de émbolo
La válvula en la parte inferior del cilindro
permite la entrada del agua a este cuando el
pistón sube y crea succión debajo, pero se
cierra cuando este baja, obligando al agua a
cambiar de la cámara inferior a la superior
del pistón a través de la válvula central..
Bombas de desplazamiento positivo
Bombas de engranes
En un cuerpo cerrado están colocados dos
engranes acoplados de manera que la
holgura entre estos y el cuerpo sea muy
pequeña.
Este tipo de bombas es muy utilizadas por su
bajo
costo,
durabilidad.
tamaño
reducido
y
elevada
Bombas de desplazamiento positivo
Bombas de engranes
Los engranes al girar atrapan el líquido en el
volumen de la cavidad de los dientes en uno
de los lados del cuerpo, zona de succión, y lo
trasladan confinado por las escasas holguras
hacia el otro lado.
Bombas de desplazamiento positivo
Bombas de engranes
En este otro lado, zona de impulsión, el
líquido es desalojado de la cavidad por la
entrada del diente del engrane conjugado,
por lo que se ve obligado a salir por el
conducto de descarga..
Bombas de desplazamiento positivo
Bombas de engranes
La presión a la salida en estas bombas es
también pulsante como en las bombas de
pistones, pero los pulsos de presión son en
general menores en magnitud y mas
frecuentes, por lo que puede decirse que
tienen un bombeo mas continuo que
aquellas.
Bombas de desplazamiento positivo
Bombas de Engranes
Este tipo de bombas es muy utilizado para la
impulsión de aceites lubricantes en las máquinas
y los sistemas de accionamiento hidráulico.
Bombas de desplazamiento positivo
Bombas de Diafragma
El elemento de bombeo en este caso es un
diafragma flexible, colocado dentro de un
cuerpo cerrado que se acciona desde el
exterior por un mecanismo reciprocante.
Se utilizan en el bombeo de líquidos
contaminados con sólidos, tal como los lodos,
aguas negras y similares.
Bombas de desplazamiento positivo
Bombas de Diafragma
Este movimiento reciprocante hace aumentar
y disminuir el volumen debajo del diafragma,
observe
que
un
par
de
válvulas
convenientemente colocadas a la entrada y la
salida fuerzan el líquido a circular en la
dirección de bombeo.
Bombas de desplazamiento positivo
Bombas de Paletas
La debida hermeticidad de las
paletas y el cuerpo se garantiza
por la presión del resorte
colocado entre ellas.
Bombas de desplazamiento positivo
Bombas de Paletas
Dentro de un cuerpo con una cavidad
interior cilíndrica se encuentra un rotor
giratorio excéntrico por donde entra el
movimiento a la bomba.
Clasificación de las bombas
2. Bombas de presión límite
Son aquellas que impulsan el líquido solo hasta
Las mas comunes son:
determinada presión.
 Bombas centrífugas
Pueden funcionar por un tiempo relativamente
 Bombas de hélice
largo sin averías con el conducto de salida
 Bombas de diafragma
cerrado.
con resorte
Bombas de presión límite
Bombas centrífugas
Estas bombas utilizan la fuerza centrífuga
inducida al líquido por un impelente con
paletas que gira a alta velocidad dentro de
un cuerpo de dimensiones y forma
adecuados.
Impelente tipo abierto de una bomba
centrífuga
Bombas de presión límite
Bombas centrífugas
Elementos constructivos de una
bomba centrífuga
Bombas de presión límite
Bombas centrífugas
Solo pueden generar presiones de salida
limitadas, está claro, la presión la genera la
fuerza centrífuga, por lo que su máximo
valor dependerá de esta, la que a su vez
depende de la velocidad de giro y del
diámetro del impelente, de manera que a
mayor velocidad y diámetro, mayor presión
final.
Bombas de presión límite
Bombas centrífugas
No pueden generar presiones muy altas
como lo hacen las de desplazamiento
positivo.
El caudal bombeado depende de la presión
de salida, de forma que a mayor presión
menos caudal
Bombas de presión límite
Relación Presión – Caudal Bombas centrífugas
Presión
Bombas de presión límite
Bombas de hélice
Las bombas de hélice se comportan
en principio igual que las centrífugas,
con la diferencia de que las presiones
de trabajo son menores.
Bombas de presión límite
Bombas de hélice
Se utilizan en aquellas situaciones en
las cuales la bomba está sumergida,
o por debajo del nivel del líquido a
bombear y donde se necesiten
grandes caudales de bombeo a bajas
presiones.
Bombas de presión límite
Bombas de diafragma con resorte
Estas bombas son en principio iguales que
las bombas
principal
es
de
diafragma,
que
el
la
diferencia
mecanismo
de
accionamiento solo mueve el diafragma en la
dirección de succión, la carrera de impulsión se
hace por el empuje de un resorte.
La fuerza de este resorte es la que determina la
presión máxima de bombeo.
Selección de Bombas
La selección de la bomba adecuada para cualquier aplicación entre la
multitud de estilos, tipos y tamaños, puede ser difícil para el usuario.
El mejor método es hacer investigaciones preliminares, ANALIZAR EL
FLUIDO DE TRABAJO, llegar a decisiones básicas (CONCEPTO
INGENIERIL) y selecciones preliminares, analizando la aplicación con el
proveedor de la bomba.
Selección de Bombas
Vea los siguientes videos y tome nota de los
aspectos mas relevantes
Selección de Bombas
Un Sistema es el conjunto de tuberías y accesorios que
forman parte de la instalación de un equipo de bombeo.
“Cuando queremos seleccionar una bomba en general
debemos calcular la resistencia al flujo del líquido que
ofrece el sistema completo a través sus componentes
(tuberías más accesorios)HIDROSTAL S.A. Catálogo Nº3 Perú, HIDROSTAL S.A. 1994.- Pág.
Nº 2.1.4
Selección de Bombas
La bomba debe suministrar la energía necesaria para vencer
esta resistencia que está formada por la altura estática más
las pérdidas en las tuberías y accesorios.
La altura estática total es una magnitud que generalmente
permanece constante para diferentes caudales mientras
que la resistencia de las tuberías y accesorios varían con el
caudal.
Selección de Bombas
La siguiente tabla resume los puntos principales que deben considerarse al
seleccionar los tipos de bombas
Para utilizar esta tabla se comienza con la selección de las bombas
evaluándolas
de acuerdo con las cuatro variables principales: presión,
temperatura, viscosidad y capacidad. Esta evaluación ayudará a determinar
cuáles son las bombas apropiadas de acuerdo a la aplicación.
Selección de Bombas
Tabla de criterios para la selección de
bombas.
Criterio de selección de la
Bomba
Centrífuga
Desplazamiento Positivo
Gama de presión
Baja a alta
Baja a alta
Gama de viscosidad
Muy baja
Baja a muy alta
Gama de temperatura
Baja a alta
Baja a alta
Gama de capacidad
Baja a muy alta
Baja a alta
Costo
Bajo a moderado
Alto
Servicio de trabajo continuo
Sí
Sí
Auto cebado
No
Sí
Bombea líquidos con aire
Limitada
Sí
Facilidad de limpieza
Sí
Sí
Alivio de presión requerido
No
Sí
Velocidades
Limitada a la velocidad del
motor
Baja a moderada
Selección de Bombas
Líquido:
• Descripción del líquido
• Temperatura
• Densidad @ p, T
• Viscosidad @ p, T
• Presión de vapor @ T
• Causas de corrosión
• Causas de erosión
Selección de Bombas
Condiciones operativas
• Caudal (máximo, mínimo, normal)
• Presión de succión (mínimo, normal)
• Presión de descarga
• (Altura diferencial)
• NPSH disponible
Selección de Bombas
Otras Condiciones
• Materiales preferentes
• Tipo de sellado
• Tipo de bomba, conexiones
• Tipo de accionamiento (en caso
de motor: Clasificación de área,
Voltaje y Hz)
• Normas a cumplir (ANSI/ISO,
NFPA, API, etc.)
PARÁMETROS EN LA SELECCIÓN DE
BOMBAS
Naturaleza del
líquido a
bombear
Capacidad
requerida
Carga total de
la bomba
Tipo de
sistema
Tipo de fuente
Limitaciones
de espacio,
peso y posición
Condiciones
ambientales
Costos de
adquisición e
instalación
Costo de
operación de la
bomba
CARGA DE LA BOMBA
Carga de aspiración
o succión:
Es el valor de la energía
que posee el fluido al
llegar a la boca de succión
de la bomba hidráulica,
expresada en metros de
líquido.
Carga de impulsión:
Es el valor de la energía que
posee el fluido justo en el
punto de salida de la bomba
hidráulica, expresada en
metros de líquido.
Carga total:
Es la diferencia algebraica entre
la carga de impulsión y la de
aspiración,
POTENCIA QUE REQUIEREN LAS BOMBAS
POTENCIA
UnidadWatt (W)
1 Watt = 1 N.m/s
Lb-pie/s
Comúnmente hp
de medida:
Se define como la rapidez a
que se realiza un trabajo
Rapidez con que se
transfiere la energía.
𝑃𝐴 = ℎ𝐴 𝑊
𝑃𝐴 = ℎ𝐴 𝛾𝑄
POTENCIA QUE REQUIEREN LAS BOMBAS
Unidad de medida:
Adimensional
EFICIENCIA
MECÁNICA
El valor de eM siempre
será menor que 1.0 o
100%
La relación de la potencia
trasmitida por la bomba al
fluido a la potencia que se
suministra a la bomba
𝑒𝑀 =
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑎𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎
𝑃𝐴
𝑒𝑀 =
𝑃𝐼
EJEMPLO
El flujo volumétrico a través de una bomba es de
0.014 m3/s. El fluido que se bombea es aceite con
gravedad especifica de 0.86. Calcule la energía que
trasmite la bomba al aceite por unidad de peso de
este fluido en el sistema. Las pérdidas en el sistema
son ocasionadas por la válvula de verificación y la
fricción, mientras el fluido circula por la tubería. Se
determinó que la magnitud de dichas pérdidas es
de 1.86 N.m/N. Determine además la potencia
transmitida al fluido y la potencia de entrada a la
bomba, considerando una eficiencia mecánica igual
al 82%.
Ventiladores y Compresores
• Cuando el fluido es un gas, se llama:
Ventilador, cuando el incremento de presión es
muy pequeño: hasta 0,07 bar
Soplante, entre 0,07 y 3 bar
Compresor, cuando supera los 3 bar.
José Agüera Soriano 2011