Una bomba rotodinámica es una máquina cinética en la que se imparte energía continuamente al fluido bombeado por medio de un impulsor , hélice o rotor giratorio , en contraste con una bomba de desplazamiento positivo en la que un fluido se mueve atrapando una cantidad fija de fluido y forzando el volumen atrapado en la descarga de la bomba. [1] Los ejemplos de bombas rotodinámicas incluyen la adición de energía cinética a un fluido, por ejemplo, mediante el uso de una bomba centrífuga para aumentar la velocidad o la presión del fluido. [2] [3]
Introducción
Una bomba es un dispositivo mecánico que se utiliza generalmente para elevar líquido de un nivel inferior a uno superior. Esto se logra creando una presión baja en la entrada y una presión alta en la salida de la bomba. Debido a la baja presión de entrada, el líquido se eleva desde donde se almacenará o se suministrará. Sin embargo, el trabajo debe ser realizado por un motor primario para permitirle impartir energía mecánica al líquido que finalmente se convierte en energía de presión. [4]
Teniendo en cuenta el principio básico de funcionamiento, la bomba se puede clasificar en dos categorías:
- Bombas de desplazamiento positivo.
- Bombas de desplazamiento no positivo.
Clasificación de bombas
Las bombas se clasifican de la siguiente manera: [5]
Bomba de desplazamiento positivo
Una bomba de desplazamiento positivo puede funcionar forzando un volumen fijo de fluido desde la sección de presión de entrada de la bomba a la zona de descarga de la bomba. Se puede clasificar en dos tipos:
- Bomba de desplazamiento positivo de tipo rotativo:
- Bomba de engranajes interna
- Bomba de tornillo
- Bomba de desplazamiento positivo de tipo alternativo:
- Bomba de pistón
- Bomba de diafragma
Bomba de desplazamiento positivo de tipo rotativo
La bomba rotativa de desplazamiento positivo puede mover el fluido mediante el uso de un mecanismo rotatorio que crea un vacío que captura y aspira el líquido. La bomba rotativa de desplazamiento positivo se puede clasificar en dos tipos principales:
- Bombas de engranajes
- Bombas de paletas rotativas
Bomba de desplazamiento positivo de tipo alternativo
Las bombas recíprocas mueven el fluido utilizando uno o más pistones oscilantes, émbolos o membranas, mientras que las válvulas restringen el movimiento del fluido en la dirección deseada.
Las bombas de esta categoría son simples con un cilindro o más. Pueden ser de acción simple con succión durante una dirección del movimiento del pistón y descarga en la otra o de doble acción con succión y descarga en ambas direcciones.
Bomba de desplazamiento no positivo
Con esta bomba, el volumen de líquido entregado para cada ciclo depende de la resistencia ofrecida al flujo. Una bomba produce una fuerza sobre el líquido que es constante para cada velocidad particular de la bomba. La resistencia en una línea de descarga produce una fuerza en la dirección opuesta. Cuando estas fuerzas son iguales, un líquido está en equilibrio y no fluye. Si la salida de una bomba de desplazamiento no positivo está completamente cerrada, la presión de descarga aumentará al máximo para una bomba que funcione a una velocidad máxima.
Bombas centrífugas
Las bombas centrífugas son las máquinas que emplean fuerza centrífuga para elevar líquidos desde un nivel inferior a un nivel superior desarrollando presión. Un tipo de bomba más simple comprende un impulsor montado en un eje, que gira en una carcasa de voluta. El líquido es conducido al centro del impulsor (conocido como 'ojo' del impulsor), y es recogido por las paletas del impulsor y acelerado a alta velocidad por las paletas del impulsor, y descargado por la fuerza centrífuga en la carcasa y luego por la tubería de descarga. Cuando el líquido se aleja del centro, se crea un vacío y más líquido recibe energía de las paletas y gana energía de presión y energía cinética. Dado que no es deseable una gran cantidad de energía cinética en la salida del impulsor, se realiza una disposición en el diseño para convertir la energía cinética del líquido en energía de presión antes de que el líquido entre en la tubería de descarga. [6]
Tipos de bombas rotodinámicas
Las bombas rotodinámicas se pueden clasificar según varios factores, como diseño, construcción, aplicaciones, servicio, etc. [7] [8]
- Según los tipos de etapas:
- Bombas de una etapa:
- Se conoce como bomba de un solo impulsor.
- Es de diseño simple y fácil mantenimiento.
- Es ideal para grandes caudales e instalaciones de baja presión.
- Bomba de dos etapas:
- Tiene dos impulsores que operan uno al lado del otro.
- Se utiliza para aplicaciones de uso medio.
- Bombas multietapa:
- Tiene tres o más impulsores en serie.
- Se utilizan para aplicaciones de alta carga.
- Bombas de una etapa:
- Según el tipo de caso - split:
- División axial:
- En estos tipos de bombas, la carcasa de la voluta se divide axialmente y la línea partida en la que se separa la carcasa de la bomba está en la línea central del eje.
- Por lo general, se montan horizontalmente debido a la facilidad de instalación y mantenimiento.
- División radial:
- En su caja de la bomba está dividida radialmente, la división de la carcasa de la voluta es perpendicular a la línea central del eje.
- División axial:
- Según los tipos de diseño del impulsor.
- Succión simple:
- Tiene un impulsor de succión único que permite que el fluido ingrese a las palas solo a través de una sola abertura.
- Tiene un diseño simple pero el impulsor tiene un mayor desequilibrio de empuje axial debido al flujo que entra por un lado del impulsor.
- Succión doble:
- Tiene impulsor de doble succión que permite que el fluido entre por ambos lados de las palas.
- Son los tipos de bombas más comunes.
- Succión simple:
- Según el tipo de voluta:
- Bomba de voluta simple:
- Por lo general, se usa para bombas de baja capacidad, ya que tiene un tamaño de voluta pequeño.
- La fundición de voluta de tamaño pequeño es difícil pero de buena calidad.
- Tienen cargas radiales más altas.
- Bomba de doble voluta:
- Tiene dos volutas que se colocan a 180 grados de distancia.
- Tiene una buena capacidad para equilibrar cargas radiales.
- Es el diseño más utilizado.
- Bomba de voluta simple:
- Según la orientación del eje:
- Bombas centrífugas horizontales:
- Fácilmente disponible.
- Fácil de instalar, inspeccionar, mantener y reparar.
- Es apto para baja presión.
- Bombas centrífugas verticales:
- Requiere un gran espacio libre para la instalación, el servicio y el mantenimiento.
- Puede soportar fácilmente cargas de presión más altas.
- Es más caro que las bombas horizontales.
- Bombas centrífugas horizontales:
Funcionamiento de una bomba rotodinámica
La bomba centrífuga es el dispositivo de bombeo más utilizado en el mundo hidráulico . En el que el agua proviene del tanque en el centro del impulsor y sale por la parte superior de la bomba. El impulsor se llama el corazón del sistema. Que tienen tres tipos 1. Impulsor abierto , 2. Impulsor semiabierto , 3. Impulsor cerrado , en el que el impulsor cerrado da la mejor eficiencia. Los impulsores cerrados tienen una serie de álabes curvados hacia atrás colocados entre las dos placas. Siempre permanecerá en el agua. Cuando el impulsor comienza a girar, el fluido en el que se encuentra el impulsor también girará. Cuando el fluido comienza a girar, la fuerza centrífuga se inducirá en las partículas del fluido. Debido a la fuerza centrífuga, aumentará tanto la presión como la energía cinética del fluido. A medida que se produce la fuerza centrífuga en las partículas de fluido, en el lado de la boquilla de entrada (en el lado de succión) la presión disminuirá. La presión será comparativamente menor que la presión atmosférica. Una presión tan baja ayudará a succionar el líquido del almacenamiento. Pero si la boquilla de entrada (en la succión) está vacía o llena de aire, dañará el impulsor. La diferencia entre la presión creada en la boquilla de entrada (en la succión) y la presión atmosférica será muy inferior para succionar el fluido del tanque. El impulsor si está instalado dentro de la carcasa. Entonces el fluido tiene que estar dentro de la carcasa. La carcasa se diseñará de manera que dé la máxima presión en la salida. En carcasa, el diámetro o espacio máximo está en la salida (boquilla de descarga) y a medida que nos movemos hacia el interior el diámetro irá disminuyendo gradualmente. Debido a esto, el volumen del fluido es mayor en la boquilla de descarga, por lo que la velocidad disminuirá, y como la velocidad y la presión son inversamente proporcionales, la presión aumentará. Y el aumento de presión es necesario para superar la resistencia del sistema de bombeo. [9]
Si la presión en la boquilla de entrada (en la succión) desciende por debajo de la presión de vapor del fluido, se crean burbujas de aire dentro de la carcasa. Esta situación es muy peligrosa para la bomba porque el líquido comienza a hervir y se forman burbujas. Esas burbujas golpearán el impulsor y estropearán su material. Esta situación se conoce como cavitación . Para aumentar la presión en la boquilla de entrada (succión) tenemos que disminuir el cabezal de sección. [9] [10]
Estos tres tipos de impulsores tienen usos diferentes. Si el fluido está más atascado, se utiliza el tipo de impulsor semiabierto o abierto. Pero la eficiencia disminuirá respectivamente. Y también el diseño mecánico de la bomba es difícil. El eje se utiliza para conectar el impulsor y el motor que transferirá el movimiento giratorio al impulsor. La presión del fluido dentro de la carcasa es muy alta, se requiere una disposición de sellado adecuada. [9] [11]
Aplicaciones
Las principales industrias en las que se utilizan bombas rotodinámicas incluyen: [4]
- Servicios generales: agua de refrigeración, agua de servicio, extinción de incendios, drenaje
- Agricultura: riego, pozo, drenaje de tierras
- Química / Petroquímica: Transferencia
- Servicios de construcción / edificación: aumento de presión, drenaje, circulación de agua caliente, aire acondicionado, alimentación de calderas
- Lácteos / Cervecería: Transferencia, 'mosto', 'lavado' a la fermentación
- Doméstico: agua caliente
- Fabricación de metales: cascarilla, frotamiento con gas de horno, descalcificación
- Minería / explotación de canteras: lavado de carbón, lavado de minerales, transporte de sólidos, deshidratación, chorro de agua
- Producción de petróleo / gas: línea principal de petróleo, carga de petroleros, inyección de agua, levantamiento de agua de mar
- Refinación de petróleo / gas: transferencia de hidrocarburos, suministro de petróleo crudo, carga de petroleros, tubería de productos, carga del reactor
- Papel / pulpa: stock de consistencia media / baja, astillas de madera, licores / condensado, material a caja de cabecera
- Generación de energía: agua de enfriamiento grande, manejo de cenizas, proceso de desulfuración de gases de combustión, extracción de condensado, alimentación de calderas
- Fabricación de azúcar: Leche de lima / almíbar, relaves de remolacha, jugos, remolacha entera
- Aguas residuales: aguas residuales sin tratar y sedimentadas, flujos cargados de arena, aguas pluviales
- Abastecimiento de agua: extracción de agua cruda, distribución de suministro, refuerzo
Ver también
Referencias
- ^ Definición de bomba rotodinámica del Instituto Hidráulico: http://www.pumps.org/content_detail_pumps.aspx?id=1768
- ^ "Diseño de bomba rotodinámica - Cambridge University Press" .
- ^ Sahu, GK (2000). Bombas: Tipos Rotodinámicos y de Desplazamiento Positivo: Teoría, Diseño y Aplicaciones . ISBN 978-8122412246.
- ^ a b Guía para la selección de bombas rotodinámicas . (2008). Obtenido de http://europump.net/publications/guides-and-guidelines
- ^ "Clasificaciones de bombas" . www.engineeringtoolbox.com . Consultado el 16 de abril de 2018 .
- ^ "¿Qué es una bomba centrífuga | Introducción a las bombas" . Introducción a las bombas . Consultado el 16 de abril de 2018 .
- ^ "Soluciones de equipos a medida" . powerzone.com . Consultado el 16 de abril de 2018 .
- ^ Bombas, Global. "Global Pumps Australia | Bombas industriales y equipos de bombeo" . globalpumps.com.au . Consultado el 16 de abril de 2018 .
- ^ a b c "http://www.learnengineering.org/2014/01/centrifugal-hydraulic-pumps.html" . www.learnengineering.org . Consultado el 16 de abril de 2018 . Enlace externo en
|title=
( ayuda ) - ^ Parkhurst, Brad. "¿Qué es la cavitación de la bomba?" . Consultado el 16 de abril de 2018 .
- ^ "Impulsor - Tipos de impulsores" . www.nuclear-power.net . Consultado el 16 de abril de 2018 .
enlaces externos
- http://www.pumps.org/Pump_Fundamentals/Rotodynamic.aspx
- http://shodhganga.inflibnet.ac.in/bitstream/10603/40703/8/08_chapter3.pdf
- http://nptel.ac.in/courses/Webcourse-contents/IIT-KANPUR/machine/ui/Course_home-lec33.htm
- https://www.introtopumps.com/pump-terms/rotodynamic/
- https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4613-1217-8_1
- https://www.brighthubengineering.com/fluid-mechanics-hydraulics/29394-the-basic-concept-construction-and-working-principle-of-hydraulic-pumps/
- http://www.roymech.co.uk/Related/Pumps/Centrifugal%20Pumps.html
- https://powerequipment.honda.com/pumps/pump-theory-1
- https://www.castlepumps.com/info-hub/positive-displacement-vs-centrifugal-pumps
- https://www.flowcontrolnetwork.com/piping-requirements-rotodynamic-pumps/
- http://indjst.org/index.php/indjst/article/view/100938/73724
- https://souzimport.ru/upload/files/auslegung-en-data.pdf