Ejercicios resueltos de bombas centrifugas

TEMA 24. Máquinas hidráulicas

1. Máquinas hidráulicas: Una máquina hidráulica es una máquina que transforma energía mecánica que, recibe en energía de presión caudal al fluido que la atraviesa. En este caso al agua.
Las máquinas hidráulicas, las bombas pueden ser:

Bombas de desplazamiento

En ellas se aplica una determinada fuerza a una serie de cámaras de trabajo que se van llenando y vaciando de forma periódica. El aumento de la energía del fluido se efectúa directamente en forma de energía de presión. Son por ejemplo las bombas de pistón, las bombas peristálticas, de membrana o de diafragma.Las primeras bombas utilizadas por los bomberos fueron de este tipo. Hoy están en desuso salvo para aplicaciones muy concretas.

Turbomáquinas o turbobombas

Basan su funcionamiento en incrementar la energía cinética del fluido, a costa de energía mecánica que se intercambia en un elemento denominado rodete o impulsor, para luego transformar este exceso de energía cinética en presión dentro del cuerpo de la bomba. Las bombas instaladas en los vehículos son las más indicadas para el transvase de caudales moderados y alturas notables. Por otro lado las motobombas de achique proporcionan altos caudales pero con una presión baja Las turbobombas se pueden clasificar en función de la trayectoria que siga el fluido a lo largo del rodete en:

Centrifugas

Indicadas para caudales moderados y alturas notables.

Axiales

Se utilizan en la elevación de grandes caudales en alturas más bien reducidas.
Helicocentrifugas que está en un punto intermedio de las dos anteriores. Las bombas centrífugas son las usadas por los bomberos en los vehículos de extinción en las motobombas de achique y la norma UNE-EN 1028-1:2003+A1:2009. Se define como maquina hidráulica accionada mecánicamente destinada al suministro de fluidos con objeto de luchar contra los incendios. Su misión es proporcionar agua a la presión necesaria para que pueda circular por las mangueras, salvar los desniveles que puedan existir. Las bombas centrifugas están compuestas por. 1-
Colectores de aspiración, desde donde se alimenta la bomba desde un depósito por aspiración a través de un mangote. 2-
Cuerpo de la bomba,en el que se encuentra: Una entrada de agua al rodete, unida a la tubería de aspiración. Un rodete móvil que gira al eje de la bomba. Dispone de unas canalizaciones denominadas álabes por las que el agua es canalizada desde el centro hasta su borde, donde es expulsada. Un difusor, formado por unas paletas difusoras fijas colocadas alrededo del rodete. Una voluta también llamada caracol, cuyo objetivo es recoger el fluido a la salida del difusor (o del rodete en el caso de que no exista difusor) y conducirlo hasta a sección de salida. En la voluta se produce. 3-
Colectores de impulsión donde se conectan las mangueras y los elementos auxiliares, tales como los manómetros, el cebador, válvulas, racores etc. Esta descripción corresponde a una bomba centrífuga de un solo rodete, existen bombas con múltiples rodetes en serie para Conseguir presiones elevadas, como las bombas de algunos camiones de lucha contra incendios. Atendiendo a la presión que pueden suministrar las bombas se clasifican en:

Bomba de Presión Normal(FPN)

Dan presiones de funcionamiento hasta 20 bạr.

Alta Presión (FPH)

Bomba que da hasta 545 bares. Presión Combinada. Combina las dos anteriores en una sola ya que disponen de dos bombas conectadas en serie pudiendo obtener el agua de cualquiera de las dos etapas.

Carga neta positiva de aspiración:

En ocasiones los vehículos contraincendios tịenen que aspirar agua desde una cota inferior al eje de la bomba, como de una balsa, pozo, etc. Cuando se aspira en una conducción, se reduce la presión por debajo de la presión atmosférica y el líquido, que se encuentra a esta presión en el depósito de alimentación, asciende empujado por la propia presión atmosférica que busca

equilibrar presiones. La altura máxima teórica de aspiración es de 10,33 metros. En la realidad la altura de aspiración se limita a 7 o 6metros por varios motivos: El vacío absoluo es muy difícil de obtener, y siempre hay cierta presión dentro de los mangotes. La presión atmosférica locạl puedes er menor de 1atmosfera. Las pérdidas de carga en la instalación. Además en la toma de aspiración de unabomba se puede producir un fenómeno no deseable para su correcto funcionamiento, denominado cavitación.
Esta consiste en la evaporación del fluido circulante por la bomba a temperaturas muy inferiores a la de ebullición del mismo como consecuencia del descenso de la presión en el liquido. En la aspiración hay que distinguir dos conceptos:1- La altura neta positiva disponible, que depende de las carácterísticas de la instalación. 2- La altura neta positiva requerida, que es la capacidad de aspiración de una bomba en un punto determinado de su curva característica de funcionamiento.Para que no se produzca cavitación en la bomba la altura neta positiva disponible tiene que ser mayor que la requerida. Los factores que van a influir negativamente en que se cumpla esta relación son: Altura de aspiración. Temperatura del agua. Caudal. Velocidad de giro de la bomba. Cuanto mayor es la altura de aspiración más disminuye la capacidad de aspiración de la bomba por lo que hay que reducir la velocidad de giro de la bomba y disminuir el caudal de trabajo. Definiciones de Equipos:

MOTOBOMBAS:

Son bombas portátiles accionadas generalmente por un motor de explosión de cụatro tiempos que se requlan por la norma UNE-EN 14466:2006+A1: 2009 Bombas de lucha contra incendios. Motobombas portátiles, Seguridad y requisitos de

funcionamiento, ensayos. Existen tanto pequeñas, transportables por una persona, como grandes unidades remolcables

El movimiento del motor se transmite a una bomba centrifuga de una sola etapa de aleación ligera. La aspiración se realiza a través de mangotes conectados normalmente mediante rosca Madrid que llevan un filtro en su extremo. La impulsión se realiza a través de mangueras de 45 o 70 mm, conectadas mediante racor de tipo Barcelona. Se utilizan para aspirar e impulsar quidos en achiques, abastecimiento a vehículos o ataque al fuego en lugares inaccesibles para vehículos. Se fabrica con diferentes prestaciones, potencias y caudales Según la curva de funcionamiento que ofrezcan pueden ser:

De presión

Consiguen mayores presiones consta de mover caudales bajos.

De caudal

Consiguen mayores\caudales, a menores presiones y se usan cuando interesa mover grandes caudales. Cuamdo la motobomba bombee el liquido con la altura en su contra, el caudal número de litros bombeados se reducido. Se debe asentar la bomba en una superficie estable nivelada si no, el combustible puede derramarse o agarrotarse la bomba por lubricación insuficiente.

Evitar que penetre gravilla o suciedad para lo que emplearemos un filtro conla manguera de succión.

ELECTROBOMBA:

Son dispositivos usados para achique de agua en pozos, garajes, bajos inundados, etc.Aspiran el agua embalsada aguas limpias o con pequeños cuerpos en suspensión y la impulsana través de una manguera Sobre una zona que no perjudique. Existen modelos para trabajar en el exterior, así como otros sumergibles En ambos casos, son alimentación eléctrica, por lo que requieren un grupo electrógeno. Suministro alternativo para ser alimentadas. Podrán ser modelos monofásicos o trifásicos. El modelo más utilizado en los servicios de bomberos es la sumergible de eje vertical, con el motor alojado en una carcasa y con los cierres bañados en aceite para aislar en una zona estanca. Al trabajar sumergida,no necesita cebado y puede ser utitzada en lugares inaccesibles para otros tipos de bombas. Su principal inconveniente es que en inundaciones de cierta entidad la evacuación de agua podría llevar demasiado tiempo por las limitaciones de caudal. Para usarlo simplemente deberemos conectar una manguera para salida de aqua, enchufaremos la bomba a una fuente de alimentación eléctrica de 220-240 voltios pondremos en marcha el motor, ataremos la bomba con un cabo y, la introduciremos ,en el agua evitando situarla muy cerca del fondo para que no se obstruya.

TURBOBOMBA:

Es una bomba centrifuga hecha en aleación ligera y usada para impulsar un liquido accionada mediante un circuito cerrado de agua a presión. Consta de dos cuerpos totalmente independientes. El cuerpo Superior se conecta en circuito cerrado e independiente al cuerpo de la bomba del vehículo.Contiene la turbina que a su vez se une con el rodete del segundo cuerpo, con lo que conseguiremos un efecto de impusión en los rodetes de la segunda cavidad. También dispone de una válvula de alivio que sirve para vaciar el agua del circuito de impulsión y poder así desmontar la instalación de mangueras una vez utilizada. El cuerpo inferior Cuenta con un racor de conexiór por el que se expulsara el líquido objeto de la intervención y dẹ una toma por la parte inferior con otro duro que impide el acceso a piedras y otros residuos. Las conexiones a ambos cuerpos se realizan mediante racores tipo Barcelona de 70 mm, y esta se conecta a la etapa de baja presión de la bomba del camión. Su uso es imprescindible cuando la altura de aspiración es superior a 8 metrosy cuando la distancia a salvar entre el vehículo y el lugar de achique es mayor que la longitud de mangotes de que se dispone. Su caudal de evacuación dependerá de la presión del agua de entrada así como,

la altura de impulsión, oscilando entre 1.000 y 2.000 l/min impulsando en baja presión.

En cuanto a su utilización decir: Que se sumergirá totalmente en el liquido a impulsar. Puede emplearse con aguas sucias dado que el liquido que impulsa la bomba no se mezcla en ningún momento con el liquido que se aspira para ser impulsado alexterior. Y si se quiere evacuar una mayor cantidad de agua se pueden acoplar varias de ellas en serie o paralelo.

CEBADO:

Una bomba centrifuga proporciona una presión considerable en la tubería de impulsión, pero apenas es capaz de producir succión en la tubería de aspiración. Por ello es necesario que el líquido a bombear llegue previamente hasta la entrada y, además, inundar la bomba para que empiece a trabajar. Esta operación es lo que se conoce como cebado. El cebado se considera realizado una vez entran en contacto el agua y el rodete Después el propio rodete se encarga de crear un vacío a su entrada al desplazar el liquido contenido, y de aspirar más agua. En ese momento el sistema de cebado debe ser desconectado. Existen distintos dispositivos de cebado, entre los que destacan:

Bombas autocebantes:

Hacen uso de un depósito de agua especifico para llenar el cuerpo de la bomba y la tubería de aspiración.

Cebada manual

Consiste en llenado del cuerpo de la bomba con água por medio de un orificio que existe al efecto, dispone de una válvula de retención para que no se vacíe por el mangote de aspiración. Pistones alternativos. Este sistema consta de un pistón provisto de una lumbrera que se comunica con la aspiración de la bomba por medío de una válvulá.

Cebado por eyector de gases

Hace uso del efecoVenturi usando los gases, del escape del motor del vehiculo que acciona la bomba.

Cebado por depresor de vacío

Hace uso de una bomba de vacío accionada por un motor eléctrico.