BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Se dice que una bomba es de desplazamiento positivo, cuando su órgano propulsor contiene elementos móviles de modo tal que por cada revolución se genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, independientemente de la contrapresión a la salida. En este tipo de bombas la energía mecánica recibida se transforma directamente en energía de presión que se transmite hidrostáticamente en el sistema hidráulico.

En las bombas de desplazamiento positivo siempre debe permanecer la descarga abierta, pues a medida que la misma se obstruya, aumenta la presión en el circuito  hasta alcanzar valores que pueden ocasionar la rotura de la bomba; por tal causal siempre  se debe colocar inmediatamente a la salida de la bomba una válvula de alivio o de seguridad. Con una descarga a tanque y con elemento de registro de presión.

Las bombas de desplazamiento positivo se clasifican en:

1. BOMBAS ROTATORIAS

Pueden suministrar presión por  suministro de líquidos. Usan  impulsores para trasladar los líquidos (en una sola dirección). Sirven para crear vacío.

Características

-Manejan el mismo volumen independiente de la presión en la descarga (Q=Constante), para tener Q = 0, se debe hacer  N = 0.

-El caballaje de freno (BHP) varía con la presión y con la velocidad de rotación.

-La presión de descarga es función de la velocidad rotacional Cuando N y P son constantes, el BHP varía con la viscosidad La eficiencia es relativamente alta (h= 80 a 85 %).

-Las  curvas características son  completamente diferentes a las bombas centrífugas. 

 s = QT – Qa

 s = deslizamiento (“slip”) es la fuga de líquido por las válvulas internas ( 0,01 a 0,05).

QT: caudal teórico

Qa: caudal actual

Qa = QT Ev                          Donde:  Ev = eficiencia volumétrica; Ev = 1 – s

DP = Pd – Ps

Donde:

Ps: presión de succión

Pd: presión de descarga

DP > 1000 psi

Tipos de bombas rotatorias:

Bombas de émbolo rotatorio

consisten de un excéntrico con un brazo ranurado en la parte superior . La rotación de la flecha hace que el excéntrico atrape el líquido contra la caja. Conforme continúa la rotación, el líquido se fuerza de la caja a través de la ranura a la salida de la bomba.

Bombas de engranajes externos

Estas constituyen el tipo rotatorio más simple. Conforme los dientes de los engranajes se separan en el lado de succión de la bomba , el líquido llena el espacio entre ellos. Este se conduce en trayectoria circular hacia fuera y es exprimido al engranar nuevamente los dientes.

Bombas de engranajes internos 

Este tipo tiene un motor con dientes cortados internamente y que encajan en un engrane loco, cortado externamente. Puede usarse una partición en forma de luna creciente para evitar que el líquido pase de nuevo al lado de succión de la bomba.

Bombas lobulares

Éstas se asemejan a las bombas del tipo de engranajes en su forma de acción, tienen dos o más motores cortados con tres, cuatro, o más lóbulos en cada motor. Los motores se sincronizan para obtener una rotación positiva por medio de engranajes externos. Debido al que el líquido se descarga en un número más reducido de cantidades mayores que en el caso de la bomba de engranajes, el flujo del tipo lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de engranajes.

Bombas de tornillo

Estas bombas tienen un eje en forma de espiral, que gira  dentro de un cilindro que a su vez posee cavidades en espiral. El eje gira desplazando el fluido a través de las cavidades, avanzando en forma continua, produciéndose un flujo axial.

Bombas de aspas o Paletas

Las bombas de aspas oscilantes  tienen una serie de aspas articuladas que se balancean conforme gira el motor, atrapando al líquido y forzándolo en el tubo de descarga de la bomba. Las bombas de aspas deslizantes usan aspas que se presionan contra la carcasa por la fuerza centrífuga cuando gira el motor. El líquido atrapado entre las dos aspas se conduce y fuerza hacia la descarga de bomba.

Bombas Peristálticas

El líquido es desplazado por el interior de una manguera colocada en forma perimetral dentro de la carcasa de la bomba. Este desplazamiento es provocado por una rueda que posee dos levas, las cuales al girar van comprimiendo la manguera. Para disminuir el desgaste provocado por el roce entre la manguera y las levas, este sistema está sumergido en un lubricante.

VENTAJAS:

-Producen altas elevaciones de presión (si el CSPN es negativo la bomba rotatoria reemplaza a la bomba centrífuga).

-No necesitan acondicionamiento inicial.

-Manejan líquidos muy viscosos (hasta 15000 SSU: grasas, aceites, etc); el agua potable tiene aproximadamente 65 SSU.

-Operan en un amplio rango de velocidad rotacional N.

-Permiten obtener en su operación

         Bajo Q   alta H (altas presiones)

         Alto  Q   alta H (altas presiones)

DESVENTAJAS:

-No aceptan descargas cerradas (Q = 0), es necesario protección mediante un “by pass” de   lo contrario la bomba se deteriora.

-Exigen el uso de motores con velocidad variable.

- Para su funcionamiento necesitan válvulas internas.

- No se puede usar con líquidos que tengan sólidos.

APLICACIONES INDUSTRIALES:

Las aplicaciones típicas incluyen el paso de líquido de todas las viscosidades, procesos químicos, alimento, descarga de barcos, lubricación a presión, pintura a presión, sistemas de enfriamiento, servicio de quemadores de aceite, manejos de grasa, gases licuados (propano, butano, amonio, freón, etc.), y un gran número de otros servicios industriales.

2. BOMBAS ALTERNATIVAS O RECIPROCAS

Son máquinas que suministran presión a un líquido por acción de un pistón o embolo en un cilindro.

Características de operación:

ü  Caudal teórico: Q

Q =0,0408 D² P C F – Z

Donde:

Q = caudal teórico manipulado [gpm]

D = diámetro del pistón o émbolo [pulg]

P = velocidad del pistón [pies/min]

C = número de cilindros

F = factor que depende de la acción del pistón o émbolo;

0.5 si es de simple acción

1.0 si es de doble acción.

Z= compensación por espacio ocupado por la varilla

Z=0 para simple acción

Para doble acción se puede estimar de:

    Z = 0.020 d²_v PC        Donde: D_v= diámetro de varilla [pulg]

ü  Caudal actual: Q_a

               Q_a = Q_T E_v 

E_v = eficiencia volumétrica;     E_v =1-s

S = inferior al 10%( s=0.03 más común)

  

ü  Velocidad de pistón  = (N)(s)/6  ; [pies/min]

N=RPM

S= Longitud de desplazamiento del pistón, pies (dato del fabricante)

ü  Caballaje de líquido: LHP

LHP= Q_a (P_d-P_s)/ 1715: H_p

     P_s=   presión de succión, psi

   P_d =  presión de descarga, psi

ü  Eficiencia mecánica: h

ü  h=f(L,P, DP)

L= longitud de la carrera

P= velocidad de pistón 

              DP= P_d - P_s 

ü  Caballaje de freno: BHP

BHP = LHP/h

Tipos de bombas alternativas

El flujo de descarga de las bombas centrífugas y de la mayor parte de las bombas rotatorias es continuo. Pero en las bombas alternativas el flujo pulsa, esto puede reducirse con una cámara colchón o pulmón regulador.

Igual que otras bombas, las bombas alternativas no succionan los líquidos. Reducen solamente la presión en la cámara de succión y la presión externa, generalmente la atmosférica, empuja el líquido en la bomba potencia.

Bombas de diafragma

La bomba combinada de diafragma puede ser comandada mecánica, hidráulica o neumáticamente. En una bomba de diafragma existe un flexible que va sujeto a una cámara poco profunda, y este es accionado. Un diafragma de material flexible no metálico puede soportar mejor la acción corrosiva o erosiva que las partes metálicas de algunas bombas alternativas.

También son apropiados para pulpas gruesas, drenajes, lodos, disoluciones ácidas y alcalinas, así como mezclas de agua con sólidos que pueden ocasionar erosión.

Bomba de émbolo (buzo)

El líquido es desplazado en forma axial dentro de un cilindro, por un embolo que por medio de válvulas permite succionar o expulsar el fluido. El movimiento rectilíneo del embolo es provocado por un sistema de cigüeñal.

Bomba de pistón

El líquido es desplazado en forma axial dentro de un cilindro, por un pistón que por medio de válvulas permite succionar o expulsar el fluido.

VENTAJAS

Ø  Desarrollan las más altas presiones en procesos (∆P > 20 000 psi), la de émbolo es la que da más alta presión.

Ø  Manejan líquidos muy volátiles a caudales constantes (gasolina, éter, aldehídos).

Ø  Manejan líquidos con gases disueltos.

Ø  Pueden manejar caudales muy pequeños (Q = 0,15 gal/h = 0,0025 gpm)

Ø  Pueden dar bajo caudal y muy alta columna o presión.

DESVENTAJAS

Ø  Los líquidos manejados deben ser limpios (no tengan sólidos en suspensión ni sean corrosivos).

Ø  Requieren válvulas internas que exigen mantenimiento cuidadoso.

Ø  Requieren motor de velocidad (N) variable.

Ø  No aceptan descargas cerradas (Q = 0) exigen protección igual que las bombas rotatorias (mediante “by pass”).