• Un método de control de flujo es actuando sobre

una válvula en una tubería de derivación (bypass)

desde la descarga de la bomba hasta la fuente de

succión.

• Con este control no se ahorra energía, pues todo

el volumen se mueve con la bomba y absorbe la

potencia requerida al flujo nominal.

Control de flujo (en bombas de desplazamiento positivo

1. Uso de bypass

Control de flujo (en bombas de desplazamiento positivo)

2. Variación de la velocidad de rotación

La estrangulación con una válvula en la descarga (método

que se utiliza en bombas centrífugas) no reducirá el flujo

sino que hará que aumente la presión en el sistema y se

aumentará la potencia requerida por la bomba.

• El caudal teórico desplazado es proporcional a la

velocidad de rotación.

(El caudal real, es el teórico menos el slip)

NOTA:

Bombas Rotatorias

Están conformadas por una cámara conteniendo

engranajes, tornillos, paletas, pistones o elementos

similares, que se mueven por la rotación relativa de

un eje y carcasa.

Generalidades

• Procesamiento de alimentos, bebidas, lácteos

• Productos de higiene personal

• Productos farmacéuticos

• Productos biotecnológicos

• Productos químicos

Aplicaciones

• Funcionan en ambos sentidos

• Carecen de válvulas de admisión y de

descarga

• Casi ninguna tiene piezas con movimientos

alternativos

• Impulsión continua (no pulsantes)

• Son autocebantes

• Requieren bajos NPSH

• Son menos caras que las reciprocantes

Ventajas

Desventajas

• Requieren ajuste fino porque las luces entre

piezas son pequeñas

• Presentan un rozamiento importante aunque

menor que las reciprocantes

• Se necesitan válvulas de desahogo (alivio) de

presión

• Disminuye la eficiencia volumétrica al

disminuir la velocidad de rotación

Clasificación

Según la cantidad de rotores

• de Rotor Simple

• de Rotor Múltiple

Según la variabilidad de la capacidad

• de desplazamiento fijo

• de desplazamiento variable

Rotor Simple

Paletas

Pistones rotatorios

Elementos flexibles

Cavidad progresiva

1. Paletas

• El rotor es un cilindro con ranuras donde se

insertan paletas móviles que por la fuerza

centrífuga provocada por la rotación del roto,

quedan en contacto con la superficie interna

de la caja.

• Las cajas pueden ser de sección elipsoidal o

cilíndrica (el rotor sobre eje excéntrico).

• Pueden ser de desplazamiento fijo o

desplazamiento variable

Rotor Simple

Bomba de Paletas.wmv

ADMISIÓN

DESCARGA

ROTOR PALETAS

ENVOLVENTE

Las bombas de paleta de deplazamiento

variable tienen la posibilidad de ajustar la

geometría según la presión aguas abajo

La posición de la envolvente en relación al rotor

afecta la capacidad.

Bomba de Paletas, de

desplazamiento variable

• Se usa para caudales de hasta 4000 l/min

• No se usa para altas P (hasta 200 - 400 psi)

• Se usa con bajas m (hasta 10000 SSU)

• Se usa con líquidos volátiles

• Fácil de mantener

• Pueden funcionar secas

2. Pistón

El fluido entra y sale por medio de pistones que

se mueven en cilindros con válvulas que

acompañan la rotación de los pistones y cilindros

Pueden ser de desplazamiento fijo o

desplazamiento variable

3. Elemento flexible

El bombeo del fluido y el sello depende de la

elasticidad del elemento flexible. El elemento

flexible puede ser:

a) un tubo (peristálticas)

b) paletas

c) una camisa

a) tubo (peristálticas)

b) paletas flexibles

c) camisa

4. Cavidad Progresiva (Moyno® / tornillo)

• Tienen un rotor helicoidal sin fin que gira en

una caja o cuerpo accionado en forma lobular.

• La cavidad formada entre el tornillo y el estator

se desplaza axialmente.

• Puede manipular una gran variedad de fluidos: - agua

- líquidos con alto contenido en sólidos

- líquidos altamente viscosos como adhesivos

- fluidos abrasivos

- productos para uso personal (shampoo, cremas)

- químicos corrosivos (soluciones de limpieza,fertilizantes)

- alimentos (salsa de manzana, mayonesa, masa de pan)

• Bombea contra altas presiones (desde 140 a

1000 psi)

• Q máximo 7000 l/min (1860 gal/min)

• Producen flujo uniforme

• Son de operación silenciosa

• No pueden funcionar en seco

Rotor Múltiple

Engranajes

Lóbulos

Pistón circuferencial

Tornillos

1. Engranajes

• Es la bomba más ampliamente usada de acción

positiva.

• Consiste de 2 engranajes dentro de una carcasa,

que rotan en sentido opuesto, una rueda es

accionada por el motor y la otra engrana con la

anterior.

Rotor Múltiple

Engranajes internos Engranajes externos

• Descargan contra altas presiones (de 1500 a 4000 psi)

• Q casi siempre es independiente de P (5 a 200 l/min)

• No necesitan cebarse

• La velocidad puede llegar a 4000 rpm

• Producen flujo uniforme

• Pueden bombear líquidos de altas viscosidades; muy

usadas en la industria del petróleo

• Como los espacios entre los dientes de los engranajes

son comparativamente pequeños, la bomba no se

puede usar con suspensiones.

• Necesitan dispositivos de seguridad

• No deben usarse en seco

Engranajes internos

(El centro de rotación de un engranaje es interior al

diámetro mayor del otro engranaje)

• Pueden tener un divisor en forma de media luna

actúa como sello entre la succión y la descarga.

• Se acciona mecánicamente el engranaje

externo, mientras que el interno es el arrastrado.

• El engranaje externo tiene más dientes que el

interno.

• Se mantiene siempre una línea de contacto

entre un diente del engranaje interno y uno del

externo.

Engranajes internos

(El centro de rotación de un engranaje es interior al

diámetro mayor del otro engranaje)

Engranajes externos

(el centro de rotación de cada engranaje es externo al

diámetro mayor del otro engranaje)

Los engranajes son

idénticos y rotan uno

contra otro.

http://www.vikingpump.com/

2. Lóbulos

Son bombas donde los engranajes tienen un

número reducido de dientes.

El fluido va entre

los dientes del

rotor y la cámara

de bombeo.

Las superficies

del rotor crean

un sello

continuo.

3. Pistón circunferencial

http://www.vikingpump.com/

4. Tornillos

Tipo de

bomba Abrasivos

Fluidos

poco

viscosos

Fluidos

viscosos Sólidos Presión

Paletas Pobre Excelente Promedio Pobre Promedio

Engranaje

interno Bueno Bueno Excelente Pobre Bueno

Engranaje

externo Pobre Bueno Bueno Pobre Excelente

Lóbulos Bueno Promedio Excelente Excelente Bueno

Tornillo

simple Excelente Excelente Excelente

Tornillo

múltiple Pobre Excelente Pobre Excelente

El desplazamiento (D) es el volumen total

transferido desde la zona de aspiración a la de

descarga en cada revolución completa del rotor.

Depende de la geometría de la bomba y de sus

dimensiones

Caudal

Caudal teórico = QT = D x N

En donde: D = desplazamiento

N = revoluciones en la unidad de tiempo

Capacidad teórica

Cantidad de fluido perdido en el transporte de la

succión a la descarga por unidad de tiempo.

S’

Q

S’’

Fuga, deslizamiento o slip

Tipos de fugas (slip) en bomba de engranajes externos

Dirección

del flujo

El deslizamiento (S) es función de:

• la viscosidad del líquido

• del espacio muerto entre las partes

estacionarias y rotatorias o de estas ente sí

• la diferencia de presión entre la descarga y

la aspiración

capacidad real

fuga

capacidad teórica Capacidad real

Q = QT – S

teóricocaudal

caudalv

descargado

Eficiencia volumétrica

H, P

Q

bomba centrífuga

bomba

reciprocante

típica

bomba

rotatoria

típica

Curva H vs Q (para Bombas Rotatorias)

Características de funcionamiento de una

bomba de engranajes típica

NPSH

Algunos autores usan para las bombas rotatorias,

la NPIP (Net Positive Inlet Pressure) o la NIP (Net

Inlet Pressure) en lugar de la NPSH.

Todas se refieren a lo mismo pero están

expresadas en diferentes unidades

(la NPSH es una altura, NPIP es una presión)

(como con todas las bombas) un requisito para la

no cavitación es que NPSHD > NPSHR

NPSHD = hs – hvap

En donde: NPSHR es el NPSH requerido por la bomba

Uso de bypass

Variación de la velocidad de rotación

Algunas bombas son de desplazamiento

variable

Control de flujo (en bombas de desplazamiento positivo

Selección de Bombas

Para seleccionar una bomba para un servicio es

necesario conocer el sistema en el que trabajará

la bomba:

• Fluido bombeado (, m, Pvap a la temp. de

trabajo, sólidos en suspensión, corrosividad)

• Q y H

• NPSHD

En los cálculos se deben tener en cuenta

factores de seguridad adecuados tanto para Q

como para H.

Selección de Bombas

Comparación entre BDP y dinámicas

BDP Bombas dinámicas

Presión Se usan gralmente

contra altas P Gralmente dan bajos

incrementos de P

Caudal

Apropiadas para bajos Q

Gralmente dan Q altos

Pueden dar Q pulsatorios

Descarga más estacionaria que las BDP

Viscosidad del fluido

Pueden bombear fluidos con altas

viscosidades

Poco efectivas para bombear fluidos muy

viscosos

Cebado Gralmente son autocebantes

Necesitan ser cebadas

Tamaño y costo Más pequeñas y más baratas que las BDP para un mismo Q

La selección de la bomba generalmente va

acompañada de selección de condiciones y diseño

de líneas de succión y descarga, motor y sistema de

trasmisión, protecciones, sellos, acoplamientos, etc.

(En ocasiones estos elementos vienen junto con la

bomba o son especificados por el proveedor; en

otros casos deben ser escogidos por el usuario).

Selección de Bombas (cont.)

Asimismo, se deben tener en cuenta:

- Espacio, peso y posición

- Condiciones ambientales

Y desde luego, optimizar costos.

… y el precio de la bomba (costo de adquisición)

no es el único costo a considerar.

Puede terminar siendo ventajoso seleccionar una

bomba cara y pagar luego bajos costos de

operación y mantenimiento en lugar de instalar

una bomba barata que tenga poca eficiencia o

requiera de intervenciones frecuentes y/o

costosas.

Y desde luego, optimizar costos.

Costo total de uso de la bomba (LCC = Life

Cycle Cost) es la suma de los siguientes costos

(a lo largo de la vida de la bomba (*):

- Cad (costo inicial, adquicisión)

- Cin (instalación y puesta en marcha)

- Cen (energía)

- Cop (operación)

- Cmt (mantenimiento)

- Cfs (costo por tiempo fuera de servicio)

- Cam (costos ambientales)

- Cd (sacada de servicio y disposición)

(*) Debe calcularse el VAN de todos los costos (pues todos se distribuyen

de manera diferente a lo largo de la vida de la bomba.

LCC Bombas

FUENTE:

http://net.grundfos.com/doc/webnet/mining/downloads/7484_WSWW_Life_cycle_cost_GB.pdf

43

40

16 1

Estaciones de Bombeo Pequeñas

10

84

5 1

Estaciones de Bombeo Grandes

20 %

Consumo mundial de EE

Las bombas para mezclas de sólidos y líquidos

son de los mismos tipos ya vistos, pero se

diseñan con requerimientos adicionales para:

• Permitir el pasaje de material particulado o

fibroso sin que se produzcan obstrucciones.

(La abertura mínima de los canales de la

bomba debería exceder el tamaño máximo de

partícula por un factor de 2 o 3)

Impulsores para mezclas

sólido-líquido

• Tener buena resistencia a la erosión, a la

corrosión y cavitación las cuales son más

probables en presencia de sólidos.

• Provocar mínima atrición de partículas, lo que

es esencial en algunas aplicaciones (tales

como en el manejo de alimentos).

• Permitir remover cualquier obstrucción con

facilidad

• Poder reemplazar con facilidad cualquier

componente gastado o dañado.

Bombas Centrífugas

Las tendencias típicas son:

• Disminución de H y eficiencia

• Aumento de la potencia y susceptibilidad a la

cavitación (la diferencia entre NPSHD y NPSHR

disminuye como consecuencia de las mayores

pérdidas de energía en la succión y cambio del

flujo en la entrada de la bomba).

Los rotores para las mezclas sólido-líquido tienen:

• mayores dimensiones que para agua sola

• menos álabes

• rotores abiertos o semi-abiertos

1. Reciprocantes

• tipo pistón: el tamaño máximo de tamaño de

partícula está dado por la construcción de las

válvulas (aprox. 6 mm).

• tipo diafragma: se usan con mezclas abrasivas

2. Rotatorias

• tipo elemento flexible (con paredes elásticas):

de paletas y peristálticas

• tipo lóbulos: de 2 o 3 lóbulos

• tipo cavidad progresiva

Bombas de Desplazamiento Positivo