Tema del curso online disponible en pdf. Sumario: Bombas dinámicas o de energía cinética. Bombas centrífugas. Bombas hidráulicas axiales. Bombas hidráulicas helicocentrífugas. Partes de una bomba hidráulica centrífuga. Funcionamiento de las bombas centrífugas. Bombas centrífugas de extinción de incendios.
Topic of the online course available in pdf. Summary: Dynamic or kinetic energy pumps. Centrifugal pumps. Axial hydraulic pumps. Helicocentrifugal hydraulic pumps. Parts of a centrifugal hydraulic pump. Operation of centrifugal pumps. Firefighting centrifugal pumps.
CURSO ONLINE DE HIDRAULICA PARA BOMBEROS
Bombas hidráulicas dinámicas centrífugas
BOMBAS DINAMICAS O DE ENERGIA CINETICA
Basan su funcionamiento en el aumento del momento cinético del fluido que se transforma en energía de presión. Este momento cinético, propio de la masa de fluido al tender a conservar su velocidad de giro, es debido a la energía mecánica que se intercambia con el rodete.
- El momento cinético (o angular), es un concepto de física que pone en manifiesto la cualidad que poseen los cuerpos en rotación a conservar su velocidad que giro. Una variación del momento cinético implica una variación en su velocidad.
Según la dirección del flujo a la salida del rodete, pueden subdividirse en los siguientes grupos:
- Bombas centrífugas (salida perpendicular al eje).
- Bombas axiales (flujo paralelo al eje).
- Bombas helicocentrífugas (flujo mixto).
Las bombas hélice (axiales) elevan mucho caudal a poca altura, son utilizadas en saneamiento, elevación de grandes trasvases y procesos industriales.
Las bombas helicocentrífugas trabajan entre ambos campos de aplicación, por lo que pueden utilizan en cualquiera de estos campos con sus limitaciones.
La presión o altura que da una bomba, está en relación inversa al caudal que circula por la misma, así para bombas que dan un caudal alto proporcionan una presión baja y viceversa.
Esto es lo que expresa la relación H/Q.
Las bombas centrífugas son las más indicadas para e transvase de caudales moderados y alturas notables, por eso tienen una relación H/Q alta y son la base de los sistemas de distribución de agua y las que se instalan en los vehículos contraincendios.
BOMBAS CENTRIFUGAS
Las bombas centrífugas son las bombas empleadas mayoritariamente en los vehículos de los servicios de bomberos.
Considerando que la presión o altura que transmite la bomba es inversa al caudal que circula por ella, este tipo de bomba resulta muy apta para los trabajos de extinción ya que permiten unos caudales aceptables para unas presiones relativamente elevadas.
Por el contrario, en casos de intervenci6n en inundaciones, durante los trabajos de achique, suele ser preferible lograr grandes caudales de trabajo en perjuicio de la presión cuyos valores, suelen ser menores.
Básicamente, una bomba centrifuga transforma la energía mecánica que transmite el motor del vehículo en energía hidráulica, es decir, en la energía potencial y cinética requerida.
En algunos casos, como es el de las motobombas portátiles que también son bombas centrífugas, la energía mecánica que hace girar el rodete de la bomba procede de un pequeño motor de combustión incorporado a la misma.
Se trata como es lógico, de lograr mediante la aceleración del motor del vehículo, la suficiente presión para elevar el agua del depósito del vehículo o de la fuente empleada allí donde es necesaria para la extinción y en unas condiciones de caudal apropiadas.
PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA
Una entrada E, unida al mangote de aspiración.
El rodete móvil R que gira, impulsado por un motor, éste esta compuesto por unos elementos denominados álabes (A) que canalizan el fluido y le hacen variar su momento cinético.
El difusor D, tiene como misión disminuir la velocidad de salida del rodete, y por tanto transformarla en energía de presión.
Una voluta V que canaliza los filetes fluidos salientes del difusor hacia la salida S.
La Bomba, así descrita corresponde a una bomba centrífuga monocelular, es decir con un solo rodete, si a la salida se conecta otro rodete (acoplamiento en serie) haremos que el fluido aumente más su presión.
Los vehículos de Bomberos, disponen de dos gamas de presión Alta y Baja, esto se consigue por medio de bombas centrífugas multicelulares.
FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS
Una bomba centrífuga, convierte la energía mecánica que genera el motor del vehículo, primero en energía cinética y posteriormente en energía potencial.
Para ello, el motor transmite un movimiento giratorio a través del eje de transmisión acoplado al motor.
El rodete de la bomba también acoplado al eje de transmisión gira solidariamente, moviendo el agua, que es impulsada al exterior del cuerpo de bomba debido a la fuerza centrífuga que genera.
En una primera fase, tal y como se observa en la figura anterior, el eje de transmisión mueve el rodete, y este a su vez hace girar los álabes que serán los responsables de mover el agua que entra al cuerpo de bomba hacia el rodete desde la entrada. En función de la velocidad de giro, conseguirá más o menos energía cinética.
En una segunda fase, los álabes o paletas proyectarán el líquido acelerado gracias a la fuerza centrífuga producida por la velocidad del rodete, hacia el cuerpo de bomba. En este punto, el cuerpo de bomba o voluta recibe el líquido y debido a la reducción gradual de la velocidad en el interior del caracol o difusor en parte debido al aumento de sección, la energía de velocidad se convierte en energía de presión.
En el diagrama siguiente, se observa la variación de presión y velocidaden las diferentes etapas en el interior de la bomba:
La presión de salida dependerá de varios factores. Uno de ellos, es la geometría de la propia bomba. Parece lógico pensar que un mayor tamaño de los rodetes o mayor número de los mismos influirá directamente en el incremento de dicha presión.
En la actualidad, casi la totalidad de las bombas instaladas en los vehículos de bomberos, disponen de la posibilidad de trabajar en baja (FPN) o alta presión (FPH). Aunque lo más habitual suele ser la presión combinada, que ofrece la posibilidad de impulsar tanto en alta presión como en baja.
Atendiendo a la presión que pueden suministrar las bombas se clasifican en:
- Bomba de Presión Normal (FPN) son aquellas que con uno o varios rodetes, son capaces de dar presiones de funcionamiento hasta 20 bares.
- Bomba de Alta Presión (FPH) es una bomba que da hasta 54,5 bares.
- Bomba de Presión Combinada a aquella que agrupa las dos clases de bomba en una sola máquina. Esto se consigue haciendo rodar sobre el mismo eje dos bombas conectadas en serie, que nos dan las dos gamas de presión alta y normal.
Accionamiento de selección de modo de trabajo. Baja presión (NP) o combinada (NP-HP).
Tal y como se observa en las anteriores figuras, la primera etapa corresponde al circuito de baja. El agua penetra por la entrada de la bomba y tras pasar por el rodete de baja, es impulsada por la salida de baja presión.
El circuito de alta presión, tal y como se ve en la figura anterior, consiste en una serie de rodetes (pueden llegar a ser hasta cinco, dependiendo del tipo de bomba) montados en serie sobre el eje de la bomba y formando un circuito independiente.
En esta fase, una vez seleccionada la posición de trabajo de alta presión o presión combinada, el agua descargada por la primera etapa, es aspirada por la segunda, y a su vez el agua descargada por la segunda, es aspirada por la tercera.... Según el agua va circulando de un rodete a otro, va adquiriendo mayor velocidad, que a su vez se transformará posteriormente en un mayor valor de la presión de salida para unos valores de caudal aceptables.
Bombas centrífugas de extinción de incendios
En una bomba centrifuga contra incendios podemos distinguir las siguientes partes:
Colectores de aspiración, desde donde se alimenta la bomba desde un deposito o por aspiración a través de un mangote, cuerpo de la bomba, colectores de impulsión donde se conectan las mangueras y los elementos auxiliares, tales como los manómetros, el cebador , válvulas, racores, etc.
Las bombas destinadas para los servicios de bomberos, pueden ir instaladas o bien en vehículos contra incendios o en grupos motobombas.
En el primer caso es accionada por la energía motriz del motor del vehículo y en el caso de las motobombas, la bomba dispone de un motor eléctrico o de explosión para su accionamiento.
