Tema disponible en pdf: Concepto de bomba hidráulica. Clasificación de las bombas hidráulicas. Bombas de caudal constante. Bombas de caudal variable. Bombas alternativas. Las bombas de émbolo o pistón. Funcionamiento de la bomba a pistón. Bombas de pistón de acción doble. Bombas de diafragma.
Topic available in pdf: Hydraulic pump concept. Classification of hydraulic pumps. Constant flow pumps. Variable displacement pumps. Alternative pumps. Plunger or piston pumps. Piston pump operation. Double acting piston pumps. Diaphragm pumps.
CURSO DE HIDRÁULICA PARA BOMBEROS
Clases en línea sobre bombas hidráulicas alternativas
Recordemos el concepto de bomba hidráulica:
Una bomba es una máquina destinada al transporte y elevación de líquidos, para lo cual absorbe fluido dentro de sí misma a través de un orificio de entrada y lo impulsa hacia fuera a través de una lumbrera de salida.
Para accionarlas precisan de la energía proporcionada por un motor, que suele ser en la mayoría de los casos eléctricos, y en otros de combustión.
Clasificación de las bombas hidráulicas:
Bombas hidráulicas:
- VOLUMETRICAS:
- Volumétricas Alternativas
- De pistón
- De diafragma
- Volumétricas Rotativas
- De placas deslizantes
- De engranajes
- DINAMICAS:
- Centrífugas
- Axiales
- OTRAS
Otra posible clasificación se establece atendiendo al régimen de funcionamiento:
• Bombas de caudal constante: donde el caudal de salida es proporcional al régimen de giro de la bomba, es decir, que el caudal de líquido desplazado por cada revolución es fijo. Estas máquinas no consideran la necesidad de presión del sistema y por tanto debe existir un medio capaz de reconducir el caudal sobrante. Las bombas de engranajes son de caudal constante.
• Bombas de caudal variable: el caudal a la salida es independiente de la velocidad de la bomba, por lo que el caudal de líquido desplazado por cada revolución es variable. En este caso el caudal desplazado es el que necesita el sistema. Las bombas de paletas y pistones pueden ser tanto de caudal constante como variable.
BOMBAS ALTERNATIVAS [VOLUMETRICAS]
Las bombas de émbolo o pistón
Son bombas volumétricas alternativas. Se pueden configurar con un solo pistón, 2, 3 o múltiples. Se suelen usar para productos sin contenido en sólidos y para aplicaciones de alta presión.
Este tipo de bomba fue la primera utilizada por los bomberos, en la actualidad solo se usa para casos particulares. El estudiarla permite comprender algunos principios de los flujos.
Constan de un cilindro de mayor o menor diámetro movido por una biela, el cual comprime al líquido en la cámara en que se aloja, en cuya entrada y salida existen las correspondientes válvulas de retención para admisión y descarga. Ver siguiente imagen: Bomba de pistón.
Como consecuencia de dicho mecanismo dan un caudal fluctuante, puesto que durante la admisión no hay descarga de líquido y durante la expulsión el caudal varia, pasando por un máximo, tal como indica la siguiente imagen:
Funcionamiento de una bomba alternativa
Para evitar esta fluctuación se suele disponer un depósito lleno de aire a la salida de la bomba (pulmón), que por compresión y expansión del aire de su interior amortigua las oscilaciones del caudal.
* Recordemos que un liquido fluye siempre de una zona de alta presión hacia una de menor presión, y recordemos también que en todo punto en contacto con la atmósfera reina la presión atmosférica.
Las figuras ilustran el funcionamiento de la bomba a pistón. Se observa el pistón que tiene movimiento alternativo y las válvulas A y B que se abren y cierran según la presión del liquido dentro de la bomba.
Posición 1 - EN REPOSO: el pistón esta inmóvil y las válvulas sobre sus sellos, el sistema esta en equilibrio: no fluye.
Posición 2 - AL TIRAR DEL PISTON HACIA ARRIBA: aumenta el volumen dentro del cuerpo de la bomba y la presión de hace menor que la de la tubería, lo que provoca la apertura de la válvula de admisión "A" y el agua fluye hacia el cuerpo de la bomba hasta igualar las presiones.
Posición 3 - AL EMPUJAR EL PISTON HACIA ABAJO: aumenta la presión dentro de la bomba por la disminución de volumen y provoca la apertura de la válvula de expulsión "B" dejando pasar el agua hacia la tubería de circulación.
- NOTA: Este mismo funcionamiento es válido para gases en lugar de agua - Recordar: fluidos. Ejemplo: inflador de bicicleta.
El caudal de la bomba a pistón depende del volumen del cuerpo de la bomba y de la velocidad del pistón.
Como inconvenientes de la bomba a pistón aparece la fluctuación de la presión con cada movimiento y el peligro de roturas al trabajar con caudal cero por tener cerrado el conducto de expulsión.
Bombas de pistón de acción doble
Otra forma muy frecuente consiste en utilizar émbolos que actúan por las dos caras (acción doble), de forma que cuando aspira por un lado, está expulsando por el otro, como se indica en la siguiente imagen:
Bomba de pistón de acción doble
Un paso más en este sentido lo constituyen las bombas con dos o más cilindros de acción simple o doble, desfasados en medio recorrido.
Sin embargo, a pesar de estas fluctuaciones significativas en periodos cortos de tiempo, estas bombas proporcionan caudales muy constantes en periodos largos.
Las presiones que se alcanzan a la salida suelen ser elevadas, superiores a 50·bar en bombas de pistón (diámetro relativamente grande) y hasta 1400·bar con bombas de émbolo de pequeño diámetro.
Las bombas de pistón o émbolo son muy útiles para la impulsión de líquidos muy viscosos por el elevado esfuerzo cortante que se crea sobre las paredes del cilindro al paso del émbolo, lo que favorece la estanqueidad del conjunto; sin embargo, no se pueden utilizar para bombear líquidos que contengan sólidos abrasivos, debido al daño que ocasionarían sobre las superficies pulidas del interior.
El rendimiento volumétrico de estas bombas, definido como cociente entre el volumen real del líquido suministrado y el volumen barrido por el cilindro, es superior al 90 por 100.
El rendimiento mecánico oscila entre 40 y 50 por 100, para las bombas pequeñas, y 70-90 por 100, para las bombas grandes. El número de emboladas puede oscilar entre 20 y 200 por minuto.
Algunas desventajas son su tamaño relativamente grande y su elevado coste inicial y de mantenimiento.
Bombas de diafragma
Las bombas de diafragma son similares a las de pistón o émbolo. Difieren de estas en que la parte móvil está constituida por una membrana flexible de metal, caucho o plástico, accionada mecánica o neumáticamente.
Su principal ventaja es que no precisa empaquetadura ni prensaestopas para evitar la fuga de líquido entre las partes fijas y móviles, por lo que son muy utilizadas para impulsar líquidos tóxicos o peligrosos, y también líquidos esterilizados.
El principal problema que presentan es, naturalmente, el de la vida relativamente corta del diafragma, y su riesgo de rotura, por lo que los costes de mantenimiento pueden ser elevados.
Suele utilizarse para bombear líquidos corrosivos y líquidos con sólidos abrasivos en suspensión.
Bomba de diafragma
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