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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POULARA PARA LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL
NUCLEO PORTUGESA-SEDE GUANARE
ING:
ALBERTO PEREZ
Alumnos :
Ernesto Villarreal
Yohandris Yanez
Yender Mendez
Carlos Vizcaya
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BOMBAS CENTRIFUGAS
Las bombas centrfugas prevn su nombre al hecho de que elevar el lquido por la
accin de la fuerza centrfuga, que la imprime un rotor, colocado en su interior, el cual
es accionado por un motor elctricos.
Las bombas centrfugas tienen un uso muy extenso en la industria ya que son
adecuadas casi para cualquier servicio. Las ms comunes son las que estn
construidas bajo normativa DIN 24255 (en formas e hidrulica) con un nico rodete,
que abarcan capacidades hasta los 500 M3/h y alturas manomtricas hasta los 100
metros con motores elctricos de velocidad estndar. Estas bombas se suelen montar
horizontales, pero tambin pueden estar verticales y para alcanzar mayores alturas se
fabrican disponiendo varios rodetes sucesivos en un mismo cuerpo de bomba. De esta
forma se acumulan las presiones parciales que ofrecen cada uno de ellos. En este
caso se habla de bomba multifsica o multietapa, pudindose lograr de este modo
alturas del orden de los 1200 metros para sistemas de alimentacin de calderas.
Constituyen no menos del 80 % de la produccin mundial de bombas, porque es la
ms adecuada para manejar ms cantidad de lquido que la bomba de desplazamiento
positivo.
Las bombas centrfugas, debido a sus caractersticas, son las bombas que ms se
aplican en la industria. Las razones de estas preferencias son las siguientes:
Son aparatos giratorios.
No tienen rganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son
muy sencillos.
La impulsin elctrica del motor que la mueve es bastante sencilla.
Para una operacin definida, el gasto es constante y no se requiere
dispositivo regulador.
Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias.
Aparte de las ventajas ya enumeradas, se unen las siguientes ventajas econmicas:
El precio de una bomba centrfuga es aproximadamente del precio de
la bomba de mbolo equivalente.
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El espacio requerido es aproximadamente 1/8 del de la bomba de mbolo
equivalente.
El peso es muy pequeo y por lo tanto las cimentaciones tambin lo son.
El mantenimiento de una bomba centrfuga slo se reduce a renovar el
aceite de las chumaceras, los empaques de la presa-estopa y el nmero de
elementos a cambiar es muy pequeo.
TIPOS DE BOMBAS
Por la forma que transforman la energa mecnica en
energa hidrulica, las bombas se pueden clasificar en:
Bombas de desplazamiento positivo Y NO POSITIVO
Turbo-bombas
Bombas especiales
Bombas De Desplazamiento Positivo Y No Positivo.
Estas bombas son empleadas generalmente para el trasiego de fluidos, la energa cedida al
fluido es cintica y funciona generalmente mediante fuerza centrfuga. Una bomba de
desplazamiento no positivo, tambin llamada hidrodinmica no dispone de sistemas de
estanqueidad entre los orificios de entrada y salida; por ello produce un caudal que variara en
funcin de la contrapresin que encuentre el fluido a su salida (Bomba centrfuga)
Fig. 2. Rendimiento de una bomba centrifuga
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El caudal suministrado por la bomba no tiene suficiente fuerza para vencer la presin que
encuentra en la salida y al no existir estanqueidad entre esta y la entrada, el fluido fuga
interiormente de un orificio a otro y disminuye el caudal a medida que aumenta la presin,
segn la grfica que se muestra en la figura, En este tipo de bombas la presin mxima
alcanzable variara en funcin de la velocidad de rotacin del elemento impulsor.
Dentro de este grupo de bombas de desplazamiento no positivo se incluyen las bombas
peristlticas, que son un intermedio entre estas y las de desplazamiento positivo y
principalmente se utilizan para bajas presiones
Bombas de desplazamiento positivo
Las bombas hidrostticas de desplazamiento positivo son los elementos destinados a
transformar la energa mecnica en hidrulica. Estas bombas son aquellas que suministran la
misma cantidad de lquido en cada ciclo o revolucin del elemento de bombeo, independiente
de la presin que encuentre el lquido a su salida. Estas bombas guan al fluido que se desplaza
a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre est contenido entre el elemento impulsor, que
puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro.
El movimiento del desplazamiento positivo consiste en el movimiento de un fluido causado
por la disminucin del volumen de una cmara. Por consiguiente, en una mquina de
desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energa no tiene
necesariamente movimiento alternativo (mbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio
(rotor).
Sin embargo, en las mquinas de desplazamiento positivo, tanto Reciprocantes como
rotatorias, siempre hay una cmara que aumenta de volumen (succin) y disminuye volumen
(impulsin), por esto a stas mquinas tambin se les denomina Volumtricas-
Ventaja de las bombas positivas
Las bombas positivas tienen la ventaja de que para poder trabajar no necesitan "cebarse, es
decir, no es necesario llenar previamente el tubo de succin y el cuerpo de la bomba para que
sta pueda iniciar su funcionamiento, tal como acontece en las bombas centrfugas. En las
bombas positivas, a medida que la bomba por s misma va llenndose de lquido, ste va
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desalojando el aire contenida en la tubera de succin, inicindose el escurrimiento a travs del
sistema cuando ha acabado de ser desalojado el aire.
Bombas De Caudal Variable
Aunque todas las bombas pueden variar su caudal de salida, simplemente cambiando la
velocidad de trabajo, se entiende por bombas de caudal variable aquellas que, manteniendo
constante el rgimen de funcionamiento, pueden cambiar el caudal de salida cambiando la
geometra o el volumen de las cmaras de bombeo internas; por ello se llaman bombas de
cilindrada variable.
Fig. 18. Bomba de paletas de caudal variable
La variacin de la cilindrada en estas bombas se consigue de diversas formas, entre ellas las
ms frecuentes son de control manual por palanca, control manual por volante, servo control,
compensador de presin, pilotaje externo, control electrnico, etc. Este tipo de bombas se
emplean principalmente para transmisiones hidrostticas.
Bombas Mltiples
Son muchos los sistemas hidrulicos en los que por uno u otro motivo se precisa de diversas
bombas para uno o varios circuitos. Para solucionar este problema de la forma ms econmica
se han desarrollado las bombas mltiples, es decir varias unidades de bombeo, de igual o distinta
cilindrada colocadas sobre un mismo cuerpo y accionadas simultneamente por un mismo eje
motriz.
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Existen muchos modelos de bombas mltiples, pudiendo estas ser combinaciones de varias
bombas de engranajes, o de pistones o combinaciones de las mismas. En la mayora de las
aplicaciones las bombas mltiples se emplean para suministrar energa a diversos circuitos de
un mismo sistema hidrulico; sin embargo existen otras aplicaciones para las bombas dobles o
mltiples en las que el caudal de la segunda bomba pasa directamente a la primera.
Bombas Oscilantes
Estas bombas constan de un vstago conectado a un pistn, con sus elementos de
estanqueidad, que se desplaza en el interior de un orificio cilndrico cerrado por el extremo
opuesto por donde tiene los orificios de aspiracin y salida. Aqu, se transforma la fuerza y el
movimiento lineal de un vstago en energa hidrulica.
Fig. 5. Bomba Manual
Se debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida a un accionador que genere
contrapresin, el accionamiento consumir muy poca energa, y se limitar a suministrar el
caudal determinado. Cuando exista la contrapresin, la energa para mover el mbolo
incrementar en funcin de la presin que alcance el fluido.
A continuacin se muestra cmo al salir el pistn se crea vaco en la cmara de bombeo. Este
vaco succiona el fluido del depsito a travs del anti retorno de aspiracin y cierra el anti
retorno de salida. Al cambiar el sentido del pistn, el fluido sale, cerrando el anti retorno de
aspiracin abriendo el de la lnea de impulsin.
Todas las bombas hidrostticas suministran el mismo volumen de lquido en cada ciclo, y esto
no vara en funcin de la velocidad de accionamiento. Las unidades tpicas son: centmetros
cbicos por revolucin, o litros por minutos. En la mayora de los casos el caudal se determina a
1500 r.p.m.
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Un ejemplo de bombas oscilantes son las manuales. Son empleadas en los circuitos hidrulicos
como fuente de presin y de caudal.
Fig. 6. Bomba manual de doble efecto
Existen diversos tipos de bombas manuales, simples, donde el bombeo se realiza por una sola
cmara del cilindro; dobles, mientras que una cmara del cilindro est aspirando, la otra est
bombeando; combinadas, de gran caudal a baja presin y viceversa, para conseguir un avance
rpido del accionador y elevada presin a poca velocidad.
En estas bombas la presin mxima se logra en funcin del esfuerzo aplicado en la palanca de
accionamiento.
Bombas Rotativas
Este tipo de movimiento es el que traslada el fluido desde la aspiracin hasta la salida de
presin. Segn el elemento que trasmita tal movimiento, se clasifican en bombas de engranajes,
paletas, pistones etc.
a) Bombas De Engranajes Externos
Produce caudal al transportar el fluido entre los dientes de dos engranajes acoplados. Uno de
ellos es accionado por el eje de la bomba (motriz), y este hace girar al otro (libre).
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Fig. 7. Bomba de engranajes externos de baja presin
Lo que sucede es el origen de un vaco en la aspiracin cuando se separan los dientes, por el
aumento del volumen en la cmara de aspiracin. En el mismo momento los dientes se van
alejando, llevndose el fluido en la cmara de aspiracin. La impulsin se origina en el extremo
opuesto de la bomba por la disminucin de volumen que tiene lugar al engranar los dientes
separados.
Fig. 8. Bomba de engranajes externos de alta presin
El tipo de bomba ms utilizado son las de engranajes rectos, adems de las helicoidales y
behelicoidales.En condiciones ptimas estas bombas pueden llegar a dar un 93% de rendimiento
volumtrico. Son sin lugar a dudas las bombas ms ruidosas del mercado. Por ello no se emplean
en aplicaciones fijas e interiores, donde su nivel sonoro puede perjudicar a los operarios que las
trabajan.
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b) Bombas De Lbulos
Son bombas rotativas de engranajes externos, que difieren de estas en la forma de
accionamiento de los engranajes. Aqu ambos engranajes son accionados independientemente
por medio de un sistema de engranajes externo a la cmara de bombeo.
Fig. 9. Bomba de Lbulos
Ofrecen un mayor desplazamiento, pero su coste es mayor y sus prestaciones de presin y
velocidad son inferiores a las de las bombas de engranajes.
c) Bombas De Husillos
Tambin llamadas de tornillos, son bombas de engranajes de caudal axial. Existen tres tipos de
bombas de husillo: de un solo husillo, un rotor en forma de espiral excntricamente en el interior
de un estator. De doble husillo, dos rotores paralelos que se entrelazan al girar en una carcasa
mecanizada con ciertas tolerancias. De triple husillo, un rotor central (motriz), y dos rotores que
se entrelazan con el primero.
En estas bombas, el fluido que rodea los rotores en la zona de aspiracin es atrapado a medida
que estos giran, es empujado y forzado a salir por el otro extremo. Las principales aplicaciones
de este tipo de bombas son en sistemas hidrulicos donde el nivel sonoro debe controlarse.
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d) Bombas De Engranajes Internos.
Estn compuestas por dos engranajes, externo e interno. Tienen uno o dos dientes menos que
el engranaje exterior. Tienen un desgaste menor por la reducida relacin de velocidad existente.
Son utilizadas en caudales pequeos. Y pueden ser de dos tipos: semilunar y gerotor.
e) Bombas De Semilunar.
En estas bombas entre los dos engranajes hay una pieza de separacin en forma de media
luna. Est situada entre los orificios de entrada y salida, donde la holgura es mxima. La
estanqueidad se consigue entre el extremo de los dientes y la semilunar; posteriormente en el
orificio de salida, los dientes se entrelazan, reducen el volumen y forzan a salir el fluido. Estas
bombas se emplean actualmente para modelos de dos etapas para presiones superiores a 280
bar.
Fig. 10. Bomba de semilunar
f) Bombas Gerotor
Consiste en un par de engranajes que estn siempre en contacto. El rotor interno arrastra al
externo que a su vez tiene un diente ms, girando en la misma direccin.
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Fig. 11. Bomba gerotor
El fluido entra a la cmara donde los dientes se separan y es expulsado cuando se entrelazan
de nuevo.
g) Bombas de paletas
Un determinado nmero de paletas se desliza en el interior de unas ranuras de un rotor que a
su vez gira en un anillo. Las cmaras de bombeo se generan entre las paletas, el rotor y el anillo.
Durante la rotacin, a medida que aumenta el espacio comprendido entre las paletas, el rotor
y el anillo, se crea un vaco que hace que entre el fluido por el orificio de aspiracin. Cuando se
reduce el espacio, se ve forzado a salir. La estanqueidad se consigue entre el conjunto paletas-
rotor y las placas laterales, as como al ajustar el vrtice de las paletas y el anillo.
Normalmente estas bombas no estn recomendadas a trabajar en velocidades inferiores a 600
r.p.m.
Fig. 12. Bomba de paletas
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Bombas De Paletas No Compensadas
Aqu el alojamiento es circular y dispone de un solo orificio de aspiracin y otro de presin.
Teniendo las cmaras opuestas, generan cargas laterales sobre el eje motriz. Y pueden ser de
caudal fijo o variable, normalmente usadas a presiones inferiores a 175 bar.
Bombas De Paletas Compensadas
Slo existen para caudales fijos, se diferencian en que su anillo es elptico, lo que permite
utilizar dos conjuntos de orificios de aspiracin y de impulsin. En estas bombas se anulan los
esfuerzos laterales, puesto que las dos cmaras estn separadas 180 grados lo que hace que las
fuerzas laterales se equilibren.
Fig. 13. Bomba de paletas compensadas
Bombas De Paletas Fijas
No se utilizan en sistemas hidrulicos por su pequea cilindrada y por ser ruidosas. Tienen el
rotor elptico, anillo circular y paletas fijas internamente.
h) Bombas De Pistones
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Son unidades rotativas, que disponen de conjuntos pistn-cilindro. Parte del mecanismo gira
alrededor de un eje motor que crea un movimiento oscilante del pistn, haciendo que este
aspira el fluido hacia el interior del cilindro en la carrera de expansin y expulsarlo en la carrera
de compresin. Son de dos tipos: axiales y axiales en lnea.
Bombas De Pistones Axiales Los pistones en estas bombas oscilan
axialmente, es decir paralelos al eje as que el movimiento rotativo del eje motriz se
convierte en un movimiento axial oscilante de los pistones. Suelen utilizar varios
pistones y vlvulas de retencin.
Fig. 14. Bomba de pistones axiales
Bombas De Pistones Axiales En Lnea
Tiene como diseo ms sencillo el de barrilete de cilindros que gira accionado por eje motriz.
Los pistones en los orificios del barrilete se conectan al plato inclinado y de una anillo de
retroceso.
A medida que el barrilete gira, los pies de los pistones siguen apoyados al plato, haciendo que
se muevan linealmente respecto al eje. Los orificios en la placa de distribucin permiten que los
pistones pasen por el orificio de entrada cuando empiezan a salir de sus alojamientos y por la
salida cuando entran al alojamiento de nuevo.
Bombas De Pistones Axiales En ngulo
Estn compuestas por un eje motriz, el barrilete de cilindros y una placa de vlvulas, encarada
esta ltima con los orificios de los cilindros del barrilete. El eje motriz est en ngulo con relacin
al eje del barrilete. La placa de vlvulas tiene orificios dispuestos de forma que la aspiracin est
abierta a los orificios de los cilindros en la zona de revolucin. Su orificio de salida est encarado
a los orificios de los pistones en la zona en la que los pistones se acercan a la placa de vlvulas.
Esto permite que en el giro de la bomba los pistones succionen fluido hacia el interior de los
cilindros, y lo expulsen por la cmara de salida.
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Bombas De Pistones Axiales Con Placa Oscilante
La diferencia entre esta bomba y la axial en lnea es que los pistones son estticos y lo que gira
es la placa inclinada. Gira la placa y produce el desplazamiento de los pistones, lo que permite
que los pistones aspiren y expulsen el fluido.
Bombas De Pistones Radiales
En estas bombas los pistones estn ubicados radialmente en un bloque de cilindros, y se
mueven perpendicularmente con relacin al eje. Dos tipos bsicos de bombas de pistones
radiales son los de caudal fijo y caudal variable.
Fig. 16. Bomba de pistones radiales
Esta figura muestra el bloque de cilindros que gira sobre un pivote estacionario en el interior
de un anillo circular o rotor. A medida que el bloque gira, el pistn sigue la superficie interna del
anillo.
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Bombas De Pistones Oscilantes
Al igual que un motor de explosin, los pistones se mueven en un sentido por el esfuerzo
transmitido por un cigeal, una excentricidad del eje o un plato. La diferencia entre estas
comparaciones es que lo que en el motor de explosin es el eje de salida, en la bomba es el eje
primario por el que recibe la energa; y los pistones del motor son los que en la bomba
generaran la presin y el caudal.
Fig.17 Bomba de pistones oscilantes
Estas bombas tienen como ventajas: ofrecen un sistema de estanqueidad mucho mejor entre
la entrada y la salida, adems que en estas bombas la lubricacin de las partes mviles puede
hacerse con un fluido distinto al bombeado.
BOMBAS RECIPROCANTES
El funcionamiento de una Bomba Reciprocantes depende del llenado y vaciado sucesivo de
receptculos de volumen fijo, para lo cual cierta cantidad de agua es obligada a entrar al cuerpo
de la bomba en donde queda encerrada momentneamente, para despus ser forzada a salir
por la tubera de descarga, (ver figura 103). De lo anterior se deduce, en trminos generales,
que el gasto de una Bomba Reciprocantes es directamente proporcional a su velocidad de
rotacin y casi independiente de la presin de bombeo.
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Como el proceso de llenado y vaciado sucesivo de receptculos de volumen fijo requiere
friccin por resbalamiento entre las paredes estacionarias del receptculo y las partes mviles,
estas bombas no son apropiadas para manejar lquidos que contengan arenas o materias en
suspensin. Adems, la variacin cclica del gasto de descarga puede obligar al empleo de
Cmara de aire y de grandes tuberas.
Estas bombas son relativamente de baja velocidad de rotacin, de tal manera que cuando
tienen que ser movidas por motores elctricos deben ser intercaladas trasmisiones de engranes
o poleas para reducir la velocidad entre el motor y la bomba.
Clasificacin:
Bombas de mbolo Reciprocantes.
Bombas de embolo Reciprocantes de descarga variable.
Bombas reciprocantes de diafragma.
Cada una de estas clasificaciones mayores puede, a su vez, subdividirse en varios tipos
especficos de importancia comercial, como se indica en la siguiente figura
BOMBA DE DIAFRAGMA
Ocasionalmente, las bombas reciprocantes estn provistas de un diafragma flexible
recprocamente en vez de un mbolo o pistn reciprocantes, con lo cual se elimina la friccin y
las fugas en el punto donde el mbolo atraviesa la caja de empaque. Un ejemplo de esta bomba
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queda ilustrado en la figura en la cual el movimiento del diafragma es obtenido mediante una
cama excntrica y una palanca; las vlvulas de succin y de descarga trabajan en forma ordinaria.
Tales bombas son muy comunes en la actualidad para levantar combustible de los tanques
posteriores de los automviles a los carburadores de los mismos.
BOMBA DE EMBOLO
Los elementos de una Bomba Reciprocantes, comnmente llamada de mbolo o de presin,
estn mostrados esquemticamente en la figura 103. En ella puede verse que, como la Manivela
o Cigeal gira con una velocidad uniforme, accionada por el motor, el mbolo o pistn e
mueve hacia adelante y hacia atrs en el cuerpo del cilindro; en el golpe hacia afuera un vaco
parcial detrs del mbolo permite a la presin atmosfrica que obra sobre la superficie el agua
en el pozo hacer subir el agua dentro del tubo de accin, la cual, pasando por la vlvula de
succin llena el cilindro; en el golpe hacia adentro, la vlvula de succin se cierre y el agua es
presionada a salir hacia el tubo de descarga.
Eficiencia Volumtrica de una bomba de mbolo:
100Q
QQ Evol
Gasto ideal o terico:
vD4
Q 2i
Gasto efectivo:
100
fugas100
60
RN2D4
Q 2e
Presin dinmica o de inercia que tiene lugar en las tuberas de descarga y de succin de una
bomba de mbolo:
22
id
DcosR
60
N2
g
LP
O
2
2i
d
DcosKLRNP
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BOMBAS ROTATORIAS
Estas bombas, no tienen vlvulas ni partes reciprocantes; el movimiento del lquido es
efectuado por la accin combinada de dos elementos giratorios semejantes a las ruedas
dentadas. En la bomba Stone-Paramor, el elemento giratorio que es acoplado directamente a la
flecha motora, es un pin de cuatro dientes que engrana con una corona dentada de seis
dientes.
Esta corona gira dentro de la armadura de la bomba a 2/3 de la velocidad con que gira la flecha
motora. Una lengeta fija de forma creciente y saliente de la armadura, impide el de descarga a
la de succin. La forma en la cual el lquido es llevado de la entrada de la succin a la descarga
se ve claramente en la figura 112, donde los puntos son usados para indicar las posiciones
sucesivas del lquido en el hueco dejado entre el pin y la corona, despus de que la flecha ha
girado 1/8 de revolucin. Cuando se bombea aceite lubricante contra una presin de unos 7
kg/cm2 a esta mquina tiene una eficiencia mecnica de ms de 70% y una eficiencia,
volumtrica de 95%. No debe intentarse el emplearla para el bombeo de lquidos delgados.
Debido a su gasto de descarga casi uniforme, las bombas positivas rotatorias pueden trabajar a
grandes velocidades sin el peligro de que se presenten presiones de inercia ni an en el caso de
no ser empleadas Cmaras de aire. Las bombas Stone-Paramor, por ejemplo, con una capacidad
de 720 litros por minuto pueden trabajar a 300 r.p.m.
BOMBAS LOBULARES
stas se asemejan a las bombas del tipo de engranes en su forma de accin, tienen dos o ms
rotores cortados con tres, cuatro, o ms lbulos en cada rotor. Los rotores se Sincronizan para
obtener una rotacin positiva por medio de engranes externos, Debido a que el lquido se
descarga en un nmero ms reducido de cantidades mayores que en el caso de la bomba de
engranes, el flujo del tipo lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de engranes.
Existen tambin combinaciones de bombas de engrane y lbulo.
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Ariete o golpe de ariete
El golpe de ariete (choque hidrulico) es el incremento momentneo en presin, el cual ocurre
en un sistema de agua cuando hay un cambio repentino de direccin o velocidad del agua.
Cuando una vlvula de rpido cierre cierra repentinamente, detiene el paso del agua que est
fluyendo en las tuberas, y la energa de presin es transferida a la vlvula y a la pared de la
tubera. Las ondas expansivas se activan dentro del sistema. Las ondas de presin viajan hacia
atrs hasta que encuentran el siguiente obstculo slido, luego continan hacia adelante, luego
regresan otra vez. La velocidad de las ondas de presin es igual a la velocidad del sonido; por lo
tanto, su explosin a medida que viaja hacia adelante y hacia atrs, hasta que se disipa por la
prdida de friccin. Cualquiera que haya vivido en una casa antigua est familiarizado con la
explosin que resuena a travs de las tuberas cuando una llave de agua es cerrada
repentinamente. Esto es un efecto del golpe de ariete.
Uso prctico del golpe de ariete
La oscilacin de presin debe ser incorporada junto con la presin de operacin
durante el diseo de la tubera. Las recomendaciones y requerimientos con respecto a
presiones de las oscilaciones permisibles estn dados en los estndares y manuales
para la prctica de abastecimiento de agua de los Trabajos Americanos de Agua
(AWWA, siglas en ingls) y varan dependiendo del tipo de tubera utilizada. Las
siguientes son algunas herramientas para reducir los efectos del golpe de ariete
Vlvulas
El golpe de ariete usualmente daa a las bombas centrfugas cuando la energa
elctrica falla. En esta situacin, la mejor forma de prevencin es tener vlvulas
controladas automticamente, las cules cierran lentamente. (Estas vlvulas hacen el
trabajo sin electricidad o bateras. La direccin del flujo los controla). Al cerrarse la
vlvula lentamente se puede moderar el aumento en la presin de aire. Las vlvulas
liberadoras de aire si estn apropiadamente clasificadas y dimensionadas, pueden ser
el medio menos costoso para proteger el sistema de tuberas. Una vlvula liberadora de
aire deber ser lo suficientemente larga para admitir suficientes cantidades de aire
durante las oscilaciones de presin aguas abajo y para que la presin en las tuberas
no baje mucho. Sin embargo, no deber ser tan larga que contenga un gran volumen de
aire innecesario, porque este aire tendr que ser ventilado lentamente, incrementando
el tiempo muerto del sistema. El tamao de la vlvula de descarga de aire es, como se
ha mencionado, crtico.
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Bomba
Los problemas de operacin en el arranque de la bomba pueden usualmente ser
evitados incrementando el flujo en la tubera lentamente hasta colapsar o desalojar los
espacios de aire suavemente. Incluso, un simple medio para reducir las oscilaciones
hidrulicas de presin es el mantener bajas velocidades en la tubera. Esto no solo
resultar en oscilaciones bajas de presin, sino tambin resultar en bajos niveles de
caballos de fuerza durante la operacin, y as, conseguir una mxima economa de
operacin.
Tanque de Oscilacin
En tuberas muy largas, las oscilaciones pueden ser liberadas con un tanque de agua
directamente conectado a la tubera llamado tanque de oscilacin. Cuando la
oscilacin es encontrada, el tanque actuar para liberar la presin, y poder almacenar
el lquido excesivo, dando al flujo un almacenamiento alternativo mejor que el
proporcionado por la expansin de la pared de la tubera y compresin del fluido. Los
tanques de oscilacin pueden servir para ambos, fluctuaciones positivas y negativas.
Estos tanques de oscilacin tambin pueden ser diseados para proporcionar flujo al
sistema durante una oscilacin agua abajo, de esta manera previene o minimiza la
separacin de la columna de vapor. Sin embargo, los tanques de oscilacin pueden ser
un dispositivo de control costoso.
Cmara de Aire
Las cmaras de aire son instaladas en reas donde se puede encontrar el golpe de
ariete frecuentemente, y tpicamente pueden ser vistos detrs de accesorios de los
lavabos y la tina de bao. De forma fina como botellas volteadas al revs y con un
pequeo orificio conectado a la tubera, estn llenos de aire. El aire se comprime para
absorber el choque, protegiendo a los accesorios y a la tubera.
Turbinas
Es un Motor rotativo que convierte en energa mecnica la energa de una corriente de
agua, vapor de agua o gas. El elemento bsico de la turbina es la rueda o rotor, que
cuenta con palas, hlices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia,
de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la
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rueda y la hace girar. Esta energa mecnica se transfiere a travs de un eje para
proporcionar el movimiento de una mquina, un compresor, un generador elctrico o
una hlice. Las turbinas se clasifican en turbinas hidrulicas o de agua, turbinas de vapor
y turbinas de combustin. Hoy la mayor parte de la energa elctrica mundial se produce
utilizando generadores movidos por turbinas. Los molinos de viento que producen
energa elctrica se llaman turbinas de viento
Turbinas hidrulicas
Una turbina es una mquina formada por una rueda con varias paletas. Al recibir un
lquido de manera continuada en su parte central, la turbina lo expulsa hacia su
circunferencia y consigue aprovechar su energa para generar una fuerza motriz.
Lo que hace una turbina, por lo tanto, es sacar provecho de la presin de un lquido para
conseguir que una rueda con hlices de vueltas y produzca un movimiento. Puede
decirse, por lo tanto, que la turbina es un motor que produce energa mecnica.
Las hlices o paletas de la rueda estn ubicadas en su circunferencia. El lquido que
ingresa en la turbina, por lo tanto, genera la fuerza de tipo tangencial que le otorga
movimiento a la rueda, haciendo que gire. Un eje, finalmente, se encarga de transferir
dicha energa mecnica a otra mquina o dispositivo.
Tipos de turbinas
Turbina pelton
Las turbinas Pelton estn diseadas para explotar grandes saltos hidrulicos de bajo
caudal. Las centrales hidroelctricas dotadas de este tipo de turbina cuentan, la mayora
de las veces, con una larga tubera llamada galera de presin para trasportar al fluido
desde grandes alturas, a veces de hasta ms de doscientos metros. Al final de la galera
de presin se suministra el agua a la turbina por medio de una o varias vlvulas de
aguja, tambin llamadas inyectores, los cuales tienen forma de tobera para aumentar la
velocidad del flujo que incide sobre las cucharas.
Aplicacin:
Existen turbinas Pelton de muy diversos tamaos. Hay turbinas de varias toneladas montadas en vertical sobre cojinetes hidrulicos en las centrales hidroelctricas. Las
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turbinas Pelton ms pequeas, solo de unos pocos centmetros, se usan en equipamientos domsticos.
En general, a medida que la altura de la cada de agua aumenta, se necesita menor caudal de agua para generar la misma potencia. La energa es la fuerza por la distancia, y, por lo tanto, una presin ms alta puede generar la misma fuerza con menor caudal.
Las turbinas Francis
Las turbinas Francis son turbinas hidrulicas que se pueden disear para un amplio
rango de saltos y caudales, siendo capaces de operar en rangos de desnivel que van
de los dos metros hasta varios cientos de metros. Esto, junto con su alta eficiencia, ha
hecho que este tipo de turbina sea el ms ampliamente usado en el mundo
Aplicaciones:
Se utilizan para produccin de electricidad. Las grandes turbinas Francis se disean
de forma individual para cada aprovechamiento hidroelctrico, a efectos de lograr el
mximo rendimiento posible, habitualmente ms del 90%. Son muy costosas de
disear, fabricar e instalar, pero pueden funcionar durante dcadas.
Tambin pueden utilizarse para el bombeo y almacenamiento hidroelctrico,
utilizando dos embalses, uno a cota superior y otro inferior (contra embalse); el
embalse superior se llena mediante la turbina (en este caso funcionando como bomba)
durante los perodos de baja demanda elctrica, y luego se usa como turbina para
generar energa durante los perodos de alta demanda elctrica.
Se fabrican micro turbinas Francis baratas para la produccin individual de energa
para saltos menores de 52 metros.
Turbina Kaplan
La importancia de las turbinas Hlice y Kaplan en pequeos saltos con grandes
caudales, las hacen idneas tanto en posicin horizontal como vertical; por su similitud
con las turbinas Bulbo, empleadas tanto en centrales mareomotrices como en algunas
mini centrales hidrulicas, presentamos este somero estudio que permite comprender
su funcionamiento y campos de aplicacin. La tendencia a la construccin de turbinas
cada vez ms rpidas, para velocidades especficas ns mayores de 450, conduce a las
turbinas hlice y Kaplan, ya que en las turbinas Francis con ns del orden de 400, el agua
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no se puede guiar y conducir con precisin. El rodete est compuesto por unas pocas
palas, que le confieren forma de hlice de barco; cuando stas sean fijas, se llama
turbina hlice, mientras que si son orientables se denominan turbinas Kaplan; en ambos
casos las turbinas funcionan con un nico sentido de giro de rotacin; son pues turbinas
irreversibles. Si adems de tener las palas orientables, las turbinas funcionan en los dos
sentidos de rotacin (turbinas reversibles), y asimismo pueden actuar como bombas
hlice accionadas por el propio generador, se las denomina turbinas Bulbo. En lo que
sigue, vamos a exponer una teora relativa al clculo de turbinas Kaplan, que se puede
aplicar directamente a las turbinas hlice y Bulbo.
