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Selecci�n y Aplicaciones Industriales de Bombas

 

Selection and Industrial Applications of Pumps

 

Sele��o e aplica��es industriais de bombas

 

 

 

 

Lu�s Gonzalo Machado-Vallejo ^I

luismachadovallejo@hotmail.com

https://orcid.org/0000-0002-9833-3019

 

 

 

Correspondencia: luismachadovallejo@hotmail.com

 

 

 

Ciencias t�cnicas y aplicadas

Art�culo de investigaci�n

 

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*Recibido: 30 de julio de 2020 *Aceptado: 21 de agosto de 2020 * Publicado: 28 de agosto de 2020

 

 

 

 

 

1. Ingeniero Mec�nico, Perito en Hidr�ulica y Especialista en el �rea de Mec�nica de Fluidos, Dise�o y Construcci�n de Plantas Industriales, Equipos Est�ticos y Rotativos.

Resumen

En este ensayo se pretende realizar y presentar un esbozo preliminar sobre las definiciones definiciones del elemento mec�nico denominado bomba, sus diferentes clasificaciones y tipos, para su correcta selecci�n al momento de su aplicabilidad a un sistema hidr�ulico, ya sea potable, cloacal, pluvial o con fines industriales. Esto fue efectuado mediante el desarrollo de una revisi�n bibliogr�fica. Para la selecci�n de una bomba, b�sicamente hay cinco pasos para su elecci�n, ya sea grande o peque�a, centr�fuga, reciprocante o rotatoria: Diagrama de disposici�n de la bomba y tuber�a, determinaci�n de la capacidad, carga din�mica total, condiciones del l�quido, elecci�n de la clase y el tipo. Las bombas son m�quinas que se utilizan para incrementar la presi�n de un l�quido a�adiendo energ�a al sistema hidr�ulico, para mover el fluido de una zona de menor presi�n a otra de mayor presi�n. Para su selecci�n, se debe tener en consideraci�n el volumen del fluido, el rendimiento, el caudal y los niveles de cavitaci�n. Esto con el fin de no afectar el funcionamiento del equipo y que su operatividad sea eficiente ante las presiones.

Palabras clave: bomba; mec�nica; industria; operatividad y funcionamiento.

 

Abstract

In this essay it is intended to carry out and present a preliminary outline on the definitions definitions of the mechanical element called pump, its different classifications and types, for its correct selection at the time of its applicability to a hydraulic system, be it potable, sewage, rainwater or with industrial purposes. This was done by developing a literature review. For the selection of a pump, there are basically five steps for your choice, be it large or small, centrifugal, reciprocating or rotary: Pump and pipe arrangement diagram, capacity determination, total dynamic head, liquid conditions, choice of class and type. Pumps are machines that are used to increase the pressure of a liquid by adding energy to the hydraulic system, to move the fluid from an area of ​​lower pressure to another of higher pressure. For its selection, consideration must be given to fluid volume, performance, flow rate, and cavitation levels. This in order not to affect the operation of the equipment and that its operation is efficient under pressure.

Keywords: pump, mechanics, industry, operability and performance.

 

Resumo

Neste ensaio pretende-se realizar e apresentar um esbo�o preliminar sobre as defini��es do elemento mec�nico denominado bomba, suas diferentes classifica��es e tipos, para sua correta sele��o no momento de sua aplicabilidade a um sistema hidr�ulico, seja ele pot�vel, esgoto, pluvial ou com fins industriais. Isso foi feito atrav�s do desenvolvimento de uma revis�o da literatura. Para a sele��o de uma bomba, existem basicamente cinco etapas para sua escolha, seja ela grande ou pequena, centr�fuga, rec�proca ou rotativa: Diagrama de arranjo de bomba e tubo, determina��o de capacidade, carga din�mica total, condi��es do l�quido, escolha de classe e tipo. Bombas s�o m�quinas usadas para aumentar a press�o de um l�quido, adicionando energia ao sistema hidr�ulico, para mover o fluido de uma �rea de menor press�o para outra de maior press�o. Para sua sele��o, deve-se considerar o volume do fluido, desempenho, taxa de fluxo e n�veis de cavita��o. Isso para n�o afetar o funcionamento do equipamento e para que seu funcionamento seja eficiente sob press�o.

Palavras-chave: bomba, mec�nica, ind�stria, operabilidade e desempenho.

 

Introducci�n

El presente ensayo de manera documental, se fundamenta en el �rea tem�tica de Mec�nica de Fluidos y, en el mismo se pretende realizar un esbozo de las definiciones del elemento mec�nico denominado bomba, sus diferentes clasificaciones y tipos, para su correcta selecci�n al momento de su aplicabilidad a un sistema hidr�ulico, ya sea potable, cloacal, pluvial o con fines industriales.

Con la revisi�n bibliogr�fica realizada se busca manejar un abanico de opciones al momento de establecer los criterios para la elecci�n de manera eficiente de una bomba de acuerdo al uso que se desee implementar; manteniendo los principios de las especificaciones que debe cubrir para determinado tipo de bomba y respetando las presiones hidr�ulicas a las cuales el equipo ser� sometido.

 

Desarrollo

Bombas

De acuerdo con Machado, G. (2019) define a las bombas como �una m�quina generadora, que absorbe energ�a mec�nica y la restituye en energ�a hidr�ulica al fluido que la transita; desplazando el fluido de un punto a otro�.

En consecuencia, establece una clasificaci�n para las bombas, en concordancia con las teor�as de sistemas hidr�ulicos, en donde establece que las bombas se clasifican con base en una gran cantidad de criterios, que van desde sus aplicaciones, materiales de construcci�n, hasta su configuraci�n mec�nica.

Un criterio b�sico que incluye una clasificaci�n general, es el que se basa en el principio por el cual se adiciona energ�a al fluido.

Bajo este criterio las bombas pueden dividirse en dos grandes grupos:

• Bomba de desplazamiento positivo
• Bomba rotodin�mica

 

Clasificaci�n de las Bombas.

Bomba	Desplazamiento Positivo	Reciprocante	�mbolo Diafragma
		Rotatoria	Rotor Simple Rotor M�ltiple
	Rotodin�mica	Centr�fuga	Flujo Radial Flujo Mixto Flujo Axial
		Perif�rica	Unipaso Multipaso
		Especial	Electromagn�tica

Machado, G. 2019

 

Las bombas de desplazamiento positivo (figura 1), son utilizadas com�nmente en pozos de bombeo llanos, en pozos profundos, para niveles de agua variables, para sistemas contra incendio, para transferencia y circulaci�n, por operaci�n de molinos de viento, ante altas cargas de presi�n, alimentaci�n de calderas, bombeo de aceite y gasolina y, fumigadores y cosechas.

Dichas bombas �son m�quinas que desarrollan presi�n transportando l�quidos en trayectoria definida en una sola direcci�n�.

 

Figura 1. Bomba de desplazamiento positivo

 

En consecuencia, se derivan las bombas de aspa (figura 2), las cuales consisten en un rotor exc�ntrico que contiene un conjunto de aspas deslizantes que corren dentro de una carcasa. Adem�s, cuentan con un anillo de levas en la carcasa que controla la posici�n radial de las aspas (figura 3). La selecci�n de la entrega variable es manual, el�ctrica, hidr�ulica o neum�tica y, las capacidades comunes de presi�n van de 2000 a 4000 psi (13.8 a 27.6 Mpa).

 

Figura 2. Bomba de aspa

 

 

Figura 3. Sistemas de bombas rotatorias

 

Las bombas de engranes (figura 4) se componen de dos engranes que giran dentro de una carcasa en sentido contrario y muy ajustados uno con el otro. Dichos sistemas desarrollan presiones en el rango de 1500 a 4000 psi (10.3 a 27.6 Mpa) y el flujo que entregan var�a con el tama�o de los engranes y la velocidad de rotaci�n que puede ser de hasta 4000 rpm.

 

Figura 4. Bomba de engrane

 

Una desventaja de las bombas de engranes, pist�n y aspas es que distribuyen un flujo por impulsos hacia la salida, debido a que cada elemento funcional mueve un elemento, volumen capturado, de fluido de la succi�n a la descarga. En cambio, las bombas de tornillo (figura 5) no presentan este problema y, adem�s este tipo de bombas de tornillo operan a 3000 psi (20.7 Mpa) y funcionan a velocidades altas y son m�s silenciosas que la mayor�a de otros tipos de bombas hidr�ulicas.

 

Figura 5. Bomba de tornillo

 

Clasificaci�n de las bombas centr�fugas.

Seg�n la direcci�n del flujo:

• Axiales
• Mixtas
• Radiales

Seg�n la posici�n del eje:

• Horizontales
• Verticales
• Inclinadas

Seg�n el n�mero de etapas:

• Etapa simple
• Multietapa

Seg�n el tipo de succi�n:

• Simple
• Doble

Seg�n el tipo de difusor:

• De Voluta
• Circular

Seg�n la construcci�n del rotor:

• Abierto
• Cerrado

Seg�n la construcci�n de la carcasa:

• Sin divisi�n
• Dividido horizontal
• Dividido perpendicular

 

Las bombas perist�lticas (figura 6) constan de una tuber�a flexible la cual captura al l�quido mediante la acci�n de un rodillo. Se usa para manipular fluidos en peque�as cantidades, a bajas presiones y manteniendo una limpieza constante. Estas bombas se utilizan para las aplicaciones qu�micas, m�dicas, procesamiento de alimentos, cient�ficas, etc.

 

Figura 6. Bomba perist�ltica

 

Aplicaciones de las bombas en la industria.

• Se emplean para bombear toda clase de fluidos como agua, aceites de lubricaci�n, combustibles, �cidos; algunos otros l�quidos alimenticios, como son cerveza y leche; tambi�n se encuentran los s�lidos en suspensi�n como pastas de papel, mezclas, fangos y desperdicios.
• Tipo de fluido que se va a bombear. Especificaciones de los materiales compatibles con los fluidos que se van a bombear. Unidades motrices, acoplamientos, engranes y sellos tambi�n afectan la selecci�n final.

 

Selecci�n de una bomba hidr�ulica.

Las bombas deben seleccionarse seg�n el concepto del trabajo a realizar:

• Presi�n m�xima de trabajo
• Caudal m�ximo de trabajo
• Rendimiento de la bomba
• F�cil mantenimiento
• Energ�a requerida en la fase de arranque

 

Para la selecci�n de una bomba, b�sicamente hay cinco pasos para su elecci�n, ya sea grande o peque�a, centr�fuga, reciprocante o rotatoria.

• Diagrama de disposici�n de la bomba y tuber�a
• Determinaci�n de la capacidad
• Carga din�mica total
• Condiciones del l�quido
• Elecci�n de la clase y el tipo

 

Por conveniencia estos cinco pasos se resumen en tama�o, clase y compra (ver figuras 7, 8, 9 y 10)

 

Figura 7. Gr�fica de la curva de una bomba

 

Figura 8. Gr�fica de la curva de carga hidr�ulica de una bomba vs. sistema de tuber�a.

Figura 9. Curva caracter�stica de una bomba centr�fuga con diferentes di�metros impulsores

 

Figura 10. Gr�ficas de curvas caracter�sticas compuestas

 

La forma en que se designa una bomba es la siguiente:

 

Conclusiones

Las bombas son m�quinas que se utilizan para incrementar la presi�n de un l�quido a�adiendo energ�a al sistema hidr�ulico, para mover el fluido de una zona de menor presi�n a otra de mayor presi�n.

Deben tener la capacidad de trabajar a niveles de alta presi�n, pero no es la encargada de generarla.

Para su selecci�n, se debe tener en consideraci�n el volumen del fluido, el rendimiento, el caudal y los niveles de cavitaci�n. Esto con el fin de no afectar el funcionamiento del equipo y que su operatividad sea eficiente ante las presiones.

 

Referencias

1.      Machado, G. (2019). Selecci�n y aplicaciones industriales de bombas. Mec�nica de Fluidos. Ingenier�a en Movimiento de Fluidos.

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�2020 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).