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Bombas y sus aplicaciones parte 3 - Monografía



 
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c)    Bombas De Husillos



También llamadas de tornillos, son bombas de engranajes de caudal axial. Existen tres tipos de bombas de husillo: de un solo husillo, un rotor en forma de espiral excéntricamente en el interior de un estator. De doble husillo, dos rotores paralelos que se entrelazan al girar en una carcasa mecanizada con ciertas tolerancias. De triple husillo, un rotor central (motriz), y dos rotores que se entrelazan con el primero.
En estas bombas, el fluido que rodea los rotores en la zona de aspiración es atrapado a medida que estos giran, es empujado y forzado a salir por el otro extremo. Las principales aplicaciones de este tipo de bombas son en sistemas hidráulicos donde el nivel sonoro debe controlarse.


d)    Bombas De Engranajes Internos.



Están compuestas por dos engranajes, externo e interno. Tienen uno o dos dientes menos que el engranaje exterior. Tienen un desgaste menor por la reducida relación de velocidad existente. Son utilizadas en caudales pequeños. Y pueden ser de dos tipos: semiluna y gerotor.

e)    Bombas De Semiluna.


En estas bombas entre los dos engranajes hay una pieza de separación en forma de media luna. Está situada entre los orificios de entrada y salida, donde la holgura es máxima. La estanqueidad se consigue entre el extremo de los dientes y la semiluna; posteriormente en el orificio de salida, los dientes se entrelazan, reducen el volumen y forzan a salir el fluido. Estas bombas se emplean actualmente para modelos de dos etapas para presiones superiores a 280 bar.

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Fig. 10. Bomba de semiluna

f)    Bombas Gerotor



Consiste en un par de engranajes que están siempre en contacto. El rotor interno arrastra al externo que a su vez tiene un diente más, girando en la misma dirección.
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Fig. 11. Bomba gerotor

El fluido entra a la cámara donde los dientes se separan y es expulsado cuando se entrelazan de nuevo.


g)    Bombas de paletas



Un determinado número de paletas se desliza en el interior de unas ranuras de un rotor que a su vez gira en un anillo. Las cámaras de bombeo se generan entre las paletas, el rotor y el anillo.

Durante la rotación, a medida que aumenta el espacio comprendido entre las paletas, el rotor y el anillo, se crea un vacío que hace que entre el fluido por el orificio de aspiración. Cuando se reduce el espacio, se ve forzado a salir. La estanqueidad se consigue entre el conjunto paletas-rotor y las placas laterales, así como al ajustar el vértice de las paletas y el anillo.

Normalmente estas bombas no están recomendadas a trabajar en velocidades inferiores a 600 r.p.m.
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Fig. 12. Bomba de paletas

- Bombas De Paletas No Compensadas



Aquí el alojamiento es circular y dispone de un solo orificio de aspiración y otro de presión. Teniendo las cámaras opuestas, generan cargas laterales sobre el eje motriz. Y pueden ser de caudal fijo o variable, normalmente usadas a presiones inferiores a 175 bar.

- Bombas De Paletas Compensadas


Sólo existen para caudales fijos, se diferencian en que su anillo es elíptico, lo que permite utilizar dos conjuntos de orificios de aspiración y de impulsión. En estas bombas se anulan los esfuerzos laterales, puesto que las dos cámaras están separadas 180 grados lo que hace que las fuerzas laterales se equilibren.

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Fig. 12. Bomba de paletas

- Bombas De Paletas No Compensadas



Aquí el alojamiento es circular y dispone de un solo orificio de aspiración y otro de presión. Teniendo las cámaras opuestas, generan cargas laterales sobre el eje motriz. Y pueden ser de caudal fijo o variable, normalmente usadas a presiones inferiores a 175 bar.

- Bombas De Paletas Compensadas



Sólo existen para caudales fijos, se diferencian en que su anillo es elíptico, lo que permite utilizar dos conjuntos de orificios de aspiración y de impulsión. En estas bombas se anulan los esfuerzos laterales, puesto que las dos cámaras están separadas 180 grados lo que hace que las fuerzas laterales se equilibren.

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Fig. 13. Bomba de paletas compensadas

- Bombas De Paletas Fijas



No se utilizan en sistemas hidráulicos por su pequeña cilindrada y por ser ruidosas. Tienen el rotor elíptico, anillo circular y paletas fijas internamente.


h)    Bombas De Pistones



Son unidades rotativas, que disponen de conjuntos pistón-cilindro. Parte del mecanismo gira alrededor de un eje motor que crea un movimiento oscilante del pistón, haciendo que este aspira el fluido hacia el interior del cilindro en la carrera de expansión y expulsarlo en la carrera de compresión. Son de dos tipos: axiales y axiales en línea.


- Bombas De Pistones Axiales



Los pistones en estas bombas oscilan axialmente, es decir paralelos al eje así que el movimiento rotativo del eje motriz se convierte en un movimiento axial oscilante de los pistones. Suelen utilizar varios pistones y  válvulas de retención.

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Fig. 14. Bomba de pistones axiales

- Bombas De Pistones Axiales En Línea


Tiene como diseño más sencillo el de barrilete de cilindros que gira accionado por eje motriz. Los pistones en los orificios del barrilete se conectan al plato inclinado y de una anillo de retroceso.

A medida que el barrilete gira, los pies de los pistones siguen apoyados al plato, haciendo que se muevan linealmente respecto al eje. Los orificios en la placa de distribución permiten que los pistones pasen por el orificio de entrada cuando empiezan a salir de sus alojamientos y por la salida cuando entran al alojamiento de nuevo.

- Bombas De Pistones Axiales En Ángulo


Están compuestas por un eje motriz, el barrilete de cilindros y una placa de válvulas, encarada esta última con los orificios de los cilindros del barrilete. El eje motriz está en ángulo con relación al eje del barrilete. La placa de válvulas tiene orificios dispuestos de forma que la aspiración está abierta a los orificios de los cilindros en la zona de revolución. Su orificio de salida está encarado a los orificios de los pistones en la zona en la que los pistones se acercan a la placa de válvulas. Esto permite que en el giro de la bomba los pistones succionen fluido hacia el interior de los cilindros, y lo expulsen por la cámara de salida.

- Bombas De Pistones Axiales Con Placa Oscilante



La diferencia entre esta bomba y la axial en línea es que los pistones son estáticos y lo que gira es la placa inclinada. Gira la placa y produce el desplazamiento de los pistones, lo que permite que los pistones aspiren y expulsen el fluido.

- Bombas De Pistones Radiales



En estas bombas los pistones están ubicados radialmente en un bloque de cilindros, y se mueven perpendicularmente con relación al eje. Dos tipos básicos de bombas de pistones radiales son los de caudal fijo y caudal variable.
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Fig. 16. Bomba de pistones radiales

Esta figura muestra el bloque de cilindros que gira sobre un pivote estacionario en el interior de un anillo circular o rotor. A medida que el bloque gira, el pistón sigue la superficie interna del anillo.

- Bombas De Pistones Oscilantes



Al igual que un motor de explosión, los pistones se mueven en un sentido por el esfuerzo transmitido por un cigüeñal, una excentricidad del eje o un plato. La diferencia entre estas comparaciones es que lo que en el motor de explosión es el eje de salida, en la bomba es el eje primario por el que recibe la energía; y los pistones del motor son los que en la bomba generarían la presión y el caudal.
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Fig.17 Bomba de pistones oscilantes

Estas bombas tienen como ventajas: ofrecen un sistema de estanqueidad  mucho mejor entre la entrada y la salida, además que en estas bombas la lubricación de las partes móviles puede hacerse con un fluido distinto al bombeado.

BOMBAS RECIPROCANTES



El funcionamiento de una Bomba Reciprocante depende del llenado y vaciado sucesivo de receptáculos de volumen fijo, para lo cual cierta cantidad de agua es obligada a entrar al cuerpo de la bomba en donde queda encerrada momentáneamente, para después ser forzada a salir por la tubería de descarga, (ver figura 103). De lo anterior se deduce, en términos generales, que el gasto de una Bomba Reciprocante es directamente proporcional a su velocidad de rotación y casi independiente de la presión de bombeo.
Como el proceso de llenado y vaciado sucesivo de receptáculos de volumen fijo requiere fricción por resbalamiento entre las paredes estacionarias del receptáculo y las partes móviles, estas bombas no son apropiadas para manejar líquidos que contengan arenas o materias en suspensión. Además, la variación cíclica del gasto de descarga puede obligar al empleo de Cámara de aire y de grandes tuberías.
Estas bombas son relativamente de baja velocidad de rotación, de tal manera que cuando tienen que ser movidas por motores eléctricos deben ser intercaladas trasmisiones de engranes o poleas para reducir la velocidad entre el motor y la bomba.

Clasificación:


- Bombas de émbolo reciprocante.
- Bombas de embolo reciprocante de descarga variable.
- Bombas reciprocantes de diafragma.


BOMBA DE DIAFRAGMA



Ocasionalmente, las bombas reciprocantes están provistas de un diafragma flexible recíprocamente en vez de un émbolo o pistón reciprocante, con lo cual se elimina la fricción y las fugas en el punto donde el émbolo atraviesa la caja de empaque. Un ejemplo de esta bomba queda ilustrado en la figura en la cual el movimiento del diafragma es obtenido mediante una cama excéntrica y una palanca; las válvulas de succión y de descarga trabajan en forma ordinaria. Tales bombas son muy comunes en la actualidad para levantar combustible de los tanques posteriores de los automóviles a los carburadores de los mismos.

De pistón



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BOMBA DE EMBOLO



Los elementos de una Bomba Reciprocante, comúnmente llamada de émbolo o de presión, están mostrados esquemáticamente en la figura 103. En ella puede verse que, como la Manivela o Cigüeñal gira con una velocidad uniforme, accionada por el motor, el émbolo o pistón ¿e mueve hacia adelante y hacia atrás en el cuerpo del cilindro; en el golpe hacia afuera un vacío parcial detrás del émbolo permite a la presión atmosférica que obra sobre la superficie ¿el agua en el pozo hacer subir el agua dentro del tubo de ¿acción, la cual, pasando por la válvula de succión llena el cilindro; en el golpe hacia adentro, la válvula de succión se cierre y el agua es presionada a salir hacia el tubo de descarga.

Eficiencia Volumétrica de una bomba de émbolo:


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 Gasto ideal o teórico:



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 Gasto efectivo:



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Presión dinámica o de inercia que tiene lugar en las tuberías de descarga y de succión de una bomba de émbolo:



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 BOMBA RECIPROCANTE DE EMBOLO DE DESCARGA VARIABLE.



En sistemas de transmisión de circuito hidráulico cerrado, es algunas veces necesaria una forma de bomba cuyo gasto de descarga pueda ser variado sin cambiar la velocidad de rotación. Tal bomba está indicada en la figura, tiene un cierto número de cuerpos cilíndricos paralelos A, hechos formando un bloque B, que gira mediante engranes alrededor de un eje central.

Los pistones o émbolos están articulados a un anillo D que es mantenido en contacto con un platillo E, el cual puede inclinarse fuera de la perpendicular; de este modo cuando el anillo D gira en conjunto con el bloque de cilindros, también se balancea e imparte el movimiento reciprocante necesario a los pistones o émbolos.

En estas bombas no son necesarias las válvulas que tienen las bombas de émbolo antes descritas; en su lugar tienen dos entradas o ranuras semicirculares que obturan las extremidades de los cilindros, una de las entradas está conectada a la tubería de succión y la otra a la de descarga. Así todos los cilindros del bloque en el lado en que suben los émbolos, que es cuando se mueven éstos hacia afuera, son puestos en comunicación directa con la tubería de succión, mientras que el líquido descargado de los cilindros en los cuales bajan los émbolos, tienen salida libre al tubo de descarga.

A fin de variar el gasto de descarga de la bomba, es necesario alterar la carrera de los émbolos, lo cual puede hacerse cambiando el ángulo de inclinación del plato E. Para este objeto el plato está montado sobre ejes, de tal modo que él puede mecerse alrededor de un eje horizontal, transversal al eje principal de la bomba. Mientras más normal se hace el plato E, menor será la descarga, hasta que ésta cesa por completo cuando el plato E, es paralelo a F. Si se sigue variando la inclinación, el escurrimiento vuelve a tener lugar; pero ahora en sentido contrario, saliendo el líquido por el tubo en que antes se hacía la succión.
Debido al hecho de que estas bombas son empleadas exclusivamente para manejar aceite y de que todas las partes móviles están ahogadas en aceite, a pesar del número de superficies de fricción que tienen, alcanzan una alta eficiencia, de un ochenta por ciento o más. La presión media usual de trabajo es de unos 35 kg/cm2.


BOMBAS   ROTATORIAS



Estas bombas, como ya antes se dijo” no tienen válvulas ni partes reciprocantes; el movimiento del líquido es efectuado por la acción combinada de dos elementos giratorios semejantes a las ruedas dentadas. En la bomba Stone-Paramor, el elemento giratorio que es acoplado directamente a la flecha motora, es un piñón de cuatro dientes que engrana con una corona dentada de seis dientes.

Esta corona gira dentro de la armadura de la bomba a 2/3 de la velocidad con que gira la flecha motora. Una lengüeta fija de forma creciente y saliente de la armadura, impide el de descarga a la de succión. La forma en la cual el líquido es llevado de la entrada de la succión a la descarga se ve claramente en la figura 112, donde los puntos son usados para indicar las posiciones sucesivas del líquido en el hueco dejado entre el piñón y la corona, después de que la flecha ha girado 1/8 de revolución. Cuando se bombea aceite lubricante contra una presión de unos 7 kg/cm2 a esta máquina tiene una eficiencia mecánica de más de 70% y una eficiencia, volumétrica de 95%. No debe intentarse el emplearla para el bombeo de líquidos delgados. Debido a su gasto de descarga casi uniforme, las bombas positivas rotatorias pueden trabajar a grandes velocidades sin el peligro de que se presenten presiones de inercia ni aún en el caso de no ser empleadas Cámaras de aire. Las bombas Stone-Paramor, por ejemplo, con una capacidad de 720 litros por minuto pueden trabajar a 300 r.p.m.

BOMBAS LOBULARES


Éstas se asemejan a las bombas del tipo de engranes en su forma de acción, tienen dos o más rotores cortados con tres, cuatro, o más lóbulos en cada rotor. Los rotores se Sincronizan para obtener una rotación positiva por medio de engranes externos, Debido a que el líquido se descarga en un número más reducido de cantidades mayores que en el caso de la bomba de engranes, el flujo del tipo lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de engranes. Existen también combinaciones de bombas de engrane y lóbulo.


BOMBAS ESPECIALES



Para alimentación de calderas



Para grasa



De pozo profundo



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Para lodos y drenaje

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BOMBAS ESPECIALES UTILIZADAS EN AVIACION



En los circuitos hidráulicos utilizados en la aviación para distribuir la presión a diferentes untos donde necesitamos la energía hidráulica, se utilizan tres tipos de bombas especiales, pertenecientes a diferentes grupos. Estas bombas son:

- Bomba stratapower de insuficiencia de entrada
- Bomba stratapower de demanda
- Bomba Vickers de reducción de recorrido.

Estas bombas tienen un diseño especial, pero su principio de funcionamiento es el mismo de las bombas que se utilizan en circuitos hidráulicos normales. Estas bombas deben tener un alto rendimiento tanto volumétrico como mecánico y por lo tanto total.

Bomba stratapower de insuficiencia de entrada



Esta bomba es movida por el motor del avión o por un motor eléctrico acoplado mediante estrías al eje impulsor del avión. En su mecanismo interior el eje(E) hace girar la leva(D) lo cual hace que los pisones de resorte(G) se muevan hacia atrás y hacia adelante en sus respectivos cilindros dentro del bloque fijo. Los pistones como los de la bomba de pistón de volumen constante. Los discos de fricciones(F) colocados uno a cada lado de la leva(D)permiten que la leva funcione a una temperatura determinada, más baja y más uniforme. Por cada revolución de la leva, es liberado cada pistón dentro del bloque del cilindro. Los pistones se mantienen en contacto con el disco de fricciones mediante resortes y también regresan los pistones después de cada recorrido hacia adelante.

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Fig. 19. Bomba stratapower de insuficiencia de admisión.

El rendimiento volumétrico de esta bomba es bastante constante, y para poderlo variar se debe limitar el volumen de fluido tomado por la bomba a medida que aumenta la presión.


Bomba stratapower de demanda



Hay unas cuantas diferencias estructurales que se pueden ver entre estas bombas y las de tipo insuficiencia de admisión. Las partes giratorias que son el eje impulsor(J) la leva y los discos de fricción(H) son casi iguales. Sin embargo, los pistones(A) tienen centros huecos bastante grandes que están conectados con orificios abiertos de una parte a otra. Además, cada pistón tiene una manga(B) alrededor del mismo. Las magas están fijadas una estrella(C) que esta unida al compensador(D) también conocida como válvula de control de volumen; si se aumenta la presión el compensador se mueve hacia la derecha y si se disminuye, la unidad viaja hacia la izquierda por la tensión del resorte de la válvula.

Otra diferencia es que el orificio de retorno esta en el extremo impulsor de la bomba en vez de estarlo en la cabeza.
A medida que se eleva la presión en la tubería, el fluido que fluye por el conducto(G) actúa sobre el pistón del compensador, forzándolo hacia la derecha y llevando consigo la estrella y las mangas (C) y (B). La rotación de la leva produce una acción de bombeo centrífugo al halar fluido a través de la bomba para enfriamiento y lubricación.
La graduación máxima del compensador se ajusta girando hacia la derecha el tornillo (F) para aumentar la presión y hacia la izquierda para disminuirla.


Bomba Vickers de reducción de recorrido


La bomba de reducción de recorrido tiene básicamente las mismas piezas que la bomba de volumen constante.
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Fig. 21. Bomba Vickers de reducción de recorrido

El eje impulsor(A) los pistones(N) y el bloque del cilindro(D), giran. La diferencia principal entre esta bomba y la de volumen constante es que el ángulo entre el eje impulsor y el bloque del cilindro varia automáticamente, mientras que en la bomba de volumen constante el ángulo es fijo.

Una horquilla(C) contiene el bloque del cilindro y gira al rededor de unas clavijas de entrada y salida (O). Antes de que las bombas eleven presión alguna, la horquilla es sostenida en la posición  de flujo total por el resorte que hay en el pistón de control de presión(L). Cuando la presión de salida esta graduada a un máximo predeterminado, el pistón de control se mueve y hace girar la horquilla. Existe también una válvula interna de desahogo, que protege la bomba en caso de que falle la válvula de control de presión.

BIBLIOGRAFIA



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- U.S. DEPARTMENT OF TRANSPORTATION. “Airframe and powerplant mechanics, Airframe handbook”. FAA, Oklahoma 1979.

- OKISHI. “Mecánica de Fluidos”. Ed Mc Graw Hill. Barcelona 1999.

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- KENNETH J. Mc NAUGHTON,Bombas Selección, Uso Y Mantenimiento, Ed. Mc.GRAW HILL.-MEXICO, 1988, 373 P.

- MANUEL VIEJO ZURUCARAY, Bombas: Teoría, Diseño Y Aplicación, Ed. LIMUSA

- OÑATE, Esteban. “Energía hidráulica” Ed. Paraninfo, Madrid 1992

- POTTER, Merle. “Mecánica de Fluidos”. Ed. Prentice Hall. México 1998

- Internet.

 Autor:

Rodock





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