bombas reciprocantes

ÍNDICE 1.- Bombas Reciprocantes 1.1.- Partes 1.2.- Ventajas y Desventajas 1.3.- Desplazamiento del pistón 1.4.- Eficiencia volumétrica 1.5.- Caudal Operacional de las Bombas 1.5.1.- Rendimiento Teórico de las Bombas 1.5.2.- Construcción de Curvas de Oferta y Demanda BOMBAS RECIPROCANTES Una bomba reciprocante es de desplazamiento positivo, es decir, reciben un volumen fijo de liquido en condiciones de succión, lo comprime a la presión de descarga y lo expulsa por la válvula de descarga. En estas bombas se logra por el movimiento alternativo de un pistón, embolo o de diafragma. Las bombas reciprocantes no son cinéticas como las centrifugas y no requieren velocidad para producir presión, pues se puede obtener presiones altas a bajas velocidades. En una bomba reciprocante se necesita la NPSH para separar la válvula de succión de su asiento y para contrarrestar las perdidas por fricción y la carga de aceleración en el extremo liquido. Existen básicamente dos tipos de de bombas reciprocantes * Bombas de acción directa: (movidas por vapor), es una varilla o barra común la que une el pistón de la propia bomba con el pistón de motor de vapor (elemento que produce la potencia necesaria mediante el vapor para mover la bomba); las mismas se construyen del tipo simple (un pistón) y del tipo dúplex (dos pistones). * Bombas de potencia: (movidas por elementos motrices), contienen un cigüeñal movido, a su vez, por una caja de engranajes, la cual transmite la potencia por el elemento motriz (normalmente un motor eléctrico). El cigüeñal transmite el movimiento a un pistón llamado comúnmente “patín” mediante la acción de la biela. Finalmente el patín transmite la fuerza requerida al pistón de la bomba mediante una barra que los conecta fuertemente. A la velocidad constante, las bombas de potencia proporcionan un flujo casi constante para una amplia variación de altura de carga con sobrada eficiencia. PARTES DE UNA BOMBAS RECIPROCANTES * Empaquetadura: Un material usado para proveer un sello alrededor del émbolo, vástago del pistón, o pistón. * Prensaestopas: Una cavidad cilíndrica a través de la cual el vástago del pistón se mueve de forma reciprocante y en el cual se controlan las fugas de fluido debido a la empaquetadura. * Válvulas: se abren por la presión diferencial del líquido y son del tipo de retención, de una gran variedad de formas, como de bola, hemisférica, de disco y de asientos cónicos * Anillo de cierre hidráulico: Si hay que inyectar un lubricante, líquido sellador o líquido para lavado en el centro de la empaquetadura, se necesitan un anillo de cierre hidráulico o una jaula de sello. El anillo produce un espacio anular entre los anillos de empaquetadura para que el líquido inyectado circule con libertad hasta la superficie de la biela. * Pistón: se trata de un émbolo que se ajusta al interior de las paredes del cilindro mediante aros flexibles llamados segmentos o anillos, efectúa un movimiento

alternativo, obligando al fluido que ocupa el cilindro a modificar su presión * Bastidor: Es el componente principal del extremo de potencia, soporta todas las demás piezas motrices y, por lo general, el extremo de líquido. * Cigüeñal: La función del cigüeñal en la bomba de potencia es la misma que en un motor de combustión, excepto que la aplicación de energía es en sentido opuesto. A veces suele usarse un árbol de levas para cumplir esta función. * Cojinetes: Los cojinetes principales soportan el eje o árbol en el bastidor de potencia. La biela se impulsa con un codo o muñón del cigüeñal en un extremo e impulsa una cruceta en el otro. La cruceta sólo tiene movimiento alternativo y el cigüeñal sólo movimiento rotatorio y los conecta la biela. * Cruceta: es similar en construcción y movimiento a un pistón en un motor de combustión interna está montada en una biela corta o bieleta y el segundo extremo de ella está conectado en la biela del émbolo o del pistón. * Biela: un elemento mecánico que sometido a esfuerzos de tracción o compresión, transmite el movimiento articulando a otras partes de la máquina. En un motor de combustión interna conectan el pistón al cigüeñal. VENTAJAS DE LAS BOMBAS RECIPROCANTES * Son adecuadas para el manejo de liquido viscoso * Son poco susceptible a la presencia de gas en el liquido * Manejan cantidades consistentes * Tienen alta eficiencia (85% a 95%) * Se usa para aplicaciones con altas presiones y bajo flujo * Son autocebantes * Son silenciosas * Fácil mantenimiento * Son de larga duración debido a su construcción fuerte DESVENTAJAS DE LAS BOMBAS RECIPROCANTES * Presentan flujo pulsante y por ello se debe tener cuidado en el diseño del sistema * Baja eficiencia térmica * Requieren lubricantes DESPLAZAMIENTO DEL PISTÓN Es la longitud que recorre el pistón dentro de la bomba. Es el mecanismo típico que usan los motores de automóviles para convertir la energía del combustible en movimiento mecánico. También se usa en algunos tipos de bombas de impulsión y en los compresores. Ecuación para determinar el desplazamiento del pistón para bombas de acción simple: DP=A*M*S*N231 Ecuación para determinar el desplazamiento del pistón para bombas de Doble Acción: DP= 2A-a*M*S*N231 Donde: A: área seccional del pistón (pulg²) M: numero de pistones S: Longitud de la carrera (pulg) N: velocidad de rotación (rpm) a: área seccional del vástago (pulg²)

DP: desplazamiento del piston (gpm) EFICIENCIA VOLUMÉTRICA La eficiencia volumétrica en una bomba reciprocante se define como la relación entre la capacidad Q y el desplazamiento D o sea; ηv= QD La eficiencia volumétrica dependerá del diseño y tamaño de la bomba (fabricante). Ejercicio: en una bomba de embolo triplex de acción sencilla la ecuación es: D= 3(π4)(d²)LN D: desplazamiento (in³/min) d: diámetro del embolo (in) L: longitud de la carrera (pulg) N: velocidad del cigüeñal (rpm) Calcule el desplazamiento de una bomba triplex de 2x3 que funciona a 330rpm; al sustituir los valores numéricos en la ecuación se obstine: D= 3(π4)(2²)(3)(330) D= 9330 in³/min se divide entre 231 para convertir las pulg³ en gpm D= 40.4 gpm Y asumiendo que el caudal de la bomba es de 39.2gpm; la eficiencia volumétrica es ηv= 39.2gpm40.4gpm ηv= 0.97 CAUDAL OPERACIONAL DE LAS BOMBAS El caudal operacional de las bombas es aquel que realmente suministra la bomba y es igual al caudal teórico menos las fugas internas o el retroceso del fluido de la impulsión a la aspiración. Caudaloperacional = Caudalteorico x Rendimiento volumétrico El caudal teorico es siempre superior al caudal operacional ya que la bomba tiene un determinado rendimiento volumétrico; es decir, las fugas internas Caudalteorico = Cilindrada x Velocidad RENDIMIENTO TEÓRICO DE LAS BOMBAS Es el producto de los rendimientos volumétrico y mecánico. También se le llama rendimiento total porque mide la eficiencia general de la bomba en su función de bombear liquido a presión, con el aporte mínimo de energía al eje de la bomba. Así pues el rendimiento total se expresa como el consumo de energía necesario para producir la presión hidráulica nominal del sistema * Rendimiento volumétrico El rendimiento volumétrico de la bomba es el cociente que se obtiene al dividir el caudal de líquido que comprime la bomba y el que teóricamente debería comprimir, conforme a su geometría y a sus dimensiones. Dicho en otros términos el rendimiento volumétrico expresa las fugas de líquido que hay en la bomba durante el proceso de compresión, fugas que se deben a las holguras existentes en el interior de los componentes de la bomba. * Rendimiento mecánico El rendimiento mecánico mide las pérdidas de energía mecánica que se producen en la bomba, debidas al rozamiento y a la fricción de los mecanismos internos. Es esencial evitar la fricción y el rozamiento en el interior de la bomba, de tal manera que la energía que se comunica al eje de la

bomba se invierta, en el mayor grado posible en aumentar la presión del liquido y no en vencer rozamientos y fricciones excesivas entre las partes mecánicas de la bomba. En términos generales se puede afirmar que una bomba de bajo rendimiento mecánico es una bomba de desgaste acelerado, principalmente debido al rozamiento que sufre las partes en movimiento. CONSTRUCCIÓN DE CURVAS DE OFERTA Y DEMANDA El cálculo del caudal operacional se puede obtener mediante la realización de un grafico con respecto a la curva de oferta y curva de demanda, con los datos tomados del fabricante y calculadas las alturas (h); donde las mismas se cruzan se puede obtener el Q operacional. EFICIENCIA % ALTURA (ft) Q (ft/S) Q operacional Azul: Oferta Roja: Demanda Gris: Rendimiento NOTA: nunca dará un rendimiento 100%