Republica Bolivariana De VenezuelaMinisterio Del Poder Popular Para La Educacin UniversitariaUniversidad Santa MaraNcleo Barinas

HIDRAULICA

Prof. Yoel Montes Alumnas:Hidrulica Karen Pea C.I 20409235Carla Duran 20602548

Barinas 13 De Dciembre De 2013

BOMBAEs unamquinageneradora que transforma la energa (generalmenteenerga mecnica) con la que es accionada en energa delfluido incompresibleque mueve. El fluido incompresible puede serlquidoo una mezcla de lquidos y slidos como puede ser el hormign antes de fraguar o la pasta de papel. Al incrementar laenergadel fluido, se aumenta su presin, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas segn elprincipio de Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presin de un lquido aadiendo energa al sistema hidrulico, para mover el fluido de una zona de menor presin o altitud a otra de mayor presin o altitud.TIPOS DE BOMBAS

Bomba de lbulos dobles.

Bomba de engranajes.

Bomba rotodinmica axial.

Bomba centrfuga de 5 etapas.

Segn el principio de funcionamiento

Bombas dedesplazamiento positivoo volumtrico, en las que el principio de funcionamiento est basado en lahidrosttica, de modo que el aumento de presin se realiza por el empuje de las paredes de las cmaras que varan su volumen. En este tipo de bombas, en cada ciclo el rgano propulsor genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, por lo que tambin se denominanbombas volumtricas. En caso de poder variar el volumen mximo de la cilindrada se habla de bombas de volumen variable. Si ese volumen no se puede variar, entonces se dice que la bomba es de volumen fijo. A su vez este tipo de bombas pueden subdividirse en Bombas de mbolo alternativo, en las que existe uno o varios compartimentos fijos, pero de volumen variable, por la accin de un mbolo o de una membrana. En estas mquinas, el movimiento del fluido es discontinuo y los procesos de carga y descarga se realizan por vlvulas que abren y cierran alternativamente. Algunos ejemplos de este tipo de bombas son labomba alternativa de pistn, labomba rotativa de pistoneso la bomba pistones de accionamiento axial. Bombas volumtricas rotativasorotoestticas, en las que una masa fluida es confinada en uno o varios compartimentos que se desplazan desde la zona de entrada (de baja presin) hasta la zona de salida (de alta presin) de la mquina. Algunos ejemplos de este tipo de mquinas son labomba de paletas, labomba de lbulos, labomba de engranajes, labomba de tornilloo labomba peristltica.Bombasrotodinmicas, en las que el principio de funcionamiento est basado en el intercambio de cantidad de movimientoentre la mquina y el fluido, aplicando la hidrodinmica. En este tipo de bombas hay uno o varios rodetes con labes que giran generando un campo de presiones en el fluido. En este tipo de mquinas el flujo del fluido es continuo.Estasturbomquinashidrulicas generadoraspueden subdividirse en: Radiales o centrfugas, cuando el movimiento del fluido sigue una trayectoria perpendicular al eje del rodete impulsor. Axiales, cuando el fluido pasa por los canales de los labes siguiendo una trayectoria contenida en un cilindro. Diagonalesohelicocentrfugascuando la trayectoria del fluido se realiza en otra direccin entre las anteriores, es decir, en un cono coaxial con el eje del rodete.Segn el tipo de accionamiento Electrobombas. Genricamente, son aquellas accionadas por un motor elctrico, para distinguirlas de lasmotobombas, habitualmente accionadas por motores de combustin interna. Bombas neumticasque son bombas de desplazamiento positivo en las que la energa de entrada es neumtica, normalmente a partir deaire comprimido. Bombas de accionamiento hidrulico, como labomba de arieteo lanoria. Bombas manuales. Un tipo de bomba manual es la bomba de balancn.Bomba aspirante

Bomba aspirante de mbolo alternativo.En una "bomba aspirante", uncilindroque contiene unpistnmvil est conectado con el suministro de agua mediante untubo. Unavlvulabloquea la entrada del tubo al cilindro. La vlvula es como una puerta con goznes, que solo se abre hacia arriba, dejando subir, pero no bajar, el agua. Dentro del pistn, hay una segunda vlvula que funciona en la misma forma. Cuando se acciona la manivela, el pistn sube. Esto aumenta el volumen existente debajo delpistn, y, por lo tanto, la presin disminuye. La presin del aire normal que acta sobre la superficie del agua, del pozo, hace subir el lquido por el tubo, franqueando la vlvula-que se abre- y lo hace entrar en el cilindro. Cuando el pistn baja, se cierra la primera vlvula, y se abre la segunda, que permite que el agua pase a la parte superior del pistn y ocupe el cilindro que est encima de ste. El golpe siguiente hacia arriba hace subir el agua a la espita y, al mismo tiempo, logra que entre ms agua en el cilindro, por debajo del pistn. La accin contina mientras el pistn sube y baja.Una bomba aspirante es de accin limitada, en ciertos sentidos. No puede proporcionar un chorro continuo de lquido ni hacer subir el agua a travs de una distancia mayor a 10 m. entre la superficie del pozo y la vlvula inferior, ya que la presin normal del aire slo puede actuar con fuerza suficiente para mantener una columna de agua de esa altura. Una bomba impelente vence esos obstculos.Bomba impelenteLa bomba impelente consiste en un cilindro, un pistn y un cao que baja hasta el depsito de agua. Asimismo, tiene una vlvula que deja entrar el agua al cilindro, pero no regresar. No hay vlvula en el pistn, que es completamente slido. Desde el extremo inferior del cilindro sale un segundo tubo que llega hasta unacmara de aire. La entrada a esa cmara es bloqueada por una vlvula que deja entrar el agua, pero no salir. Desde el extremo inferior de la cmara de aire, otrocaolleva el agua a untanquede laazoteao a unamanguera.BOMBAS CENTRIFUGA HORIZONTALLa disposicin del eje de giro horizontal presupone que la bomba y el motor se hallan a la misma altura; ste tipo de bombas se utiliza para funcionamiento en seco, exterior al lquido bombeado que llega a la bomba por medio de una tubera de aspiracin.

Las bombas centrfugas, sin embargo, no deben rodar en seco, ya que necesitan del lquido bombeado como lubricante entre aros rozantes e impulsor, y entre empaquetadura y eje. Como no son auto aspirantes requieren, antes de su puesta en marcha, el estar cebadas; esto no es fcil de conseguir si la bomba no trabaja en carga, estando por encima del nivel del lquido, que es el caso ms corriente con bombas horizontales, siendo a menudo necesarias las vlvulas de pie, (aspiracin), y los distintos sistemas de cebado. Como ventajas especficas se puede decir que las bombas horizontales, (excepto para grandes tamaos), son de construccin ms barata que las verticales y, especialmente, su mantenimiento y conservacin es mucho ms sencillo y econmico; el desmontaje de la bomba se suele hacer sin necesidad de mover el motor y al igual que en las de cmara partida, sin tocar siquiera las conexiones deaspiracin e impulsin.

FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA CENTRIFUGA Las bombas centrfugas mueven un cierto volumen de lquido entre dos niveles; son pues, mquinas hidrulicas que transforman un trabajo mecnico en otro de tipo hidrulico.

Los elementos de que consta una instalacin son:a) Una tubera de aspiracin, que concluye prcticamente en la brida de aspiracin.b) El impulsor o rodete, formado por un conjunto de labes que pueden adoptar diversas formas, segn la misin a que vaya a ser destinada la bomba, los cuales giran dentro de una carcasa circular. El rodete es accionado por un motor, y va unido solidariamente al eje, siendo la parte mvil de la bomba.El lquido penetra axialmente por la tubera de aspiracin hasta la entrada del rodete, experimentando un cambio de direccin ms o menos brusco, pasando a radial, (en las centrfugas), o hermaneciendo axial, (en las axiales), acelerndose y absorbiendo un trabajo.Los labes del rodete someten a las partculas de lquido a un movimiento de rotacin muy rpido, siendo proyectadas hacia el exterior por la fuerza centrfuga, creando una altura dinmica de forma que abandonan el rodete hacia la voluta a gran velocidad, aumentando tambin su presin en el impulsor segn la distancia al eje. La elevacin del lquido se produce por la reaccin entre ste y el rodete sometido al movimiento de rotacin.c) La voluta es un rgano fijo que est dispuesta en forma de caracol alrededor del rodete, a su salida, de tal manera que la separacin entre ella y el rodete es mnima en la parte superior, y va aumentando hasta que las partculas lquidas se encuentran frente a la abertura de impulsin. Su misin es la de recoger el lquido que abandona el rodete a gran velocidad, cambiar la direccin de su movimiento y encaminarle hacia la brida de impulsin de la bomba. La voluta es tambin un transformador de energa, ya que frena la velocidad del lquido, transformando parte de la energa dinmica creada en el rodete en energa de presin, que crece a medida que el espacio entre el rodete y la carcasa aumenta, presin que se suma a la alcanzada por el lquido en el rodete.En algunas bombas existe, a la salida del rodete, una corona directriz de labes que gua el lquido antes de introducirlo en la voluta.d) Una tubera de impulsin, instalada a la salida de la voluta, por la que el lquido es evacuado a la presin y velocidad creadas en la bomba.

Estos son, en general, los componentes de una bomba centrfuga aunque existen distintos tipos y variantes. La estructura de las bombas centrfugas es anloga a la de las turbinas hidrulicas, salvo que el proceso energtico es inverso; en las turbinas se aprovecha la altura de un salto hidrulico para generar una velocidad de rotacin en la rueda, mientras que en las bombas centrfugas la velocidad comunicada por el rodete al lquido se transforma, en parte, en presin, logrndose as su desplazamiento y posterior elevacin.

PRINCIPIOS DE UNA BOMBA HIDRULICA.Bomba centrfugaBomba que aprovecha el movimiento de rotacin de una rueda con paletas (rodete) inserida en el cuerpo de la bomba misma. El rodete, alcanzando alta velocidad, proyecta hacia afuera el agua anteriormente aspirada gracias a la fuerza centrfuga que desarrolla, encanalando el lquido en el cuerpo fijo y luego en el tubo de envo.

CaudalCantidad de lquido (en volumen o en peso) que se debe bombear, trasladar o elevar en un cierto intervalo de tiempo por una bomba: normalmente expresada en litros por segundo (l/s), litros por minuto (l/m) o metros cbicos por hora (m/h). Smbolo: Q.

Altura de elevacinAltura de elevacin de un lquido: el bombeo sobreentiende la elevacin de un lquido de un nivel ms bajo a un nivel ms alto. Expresado en metros de columna de lquido o en bar (presin). En este ltimo caso el lquido bombeado no supera ningn desnivel, sino que va erogado exclusivamente a nivel del suelo a una presin determinada. Smbolo: H.

Curva de prestaciones.Especial ilustracin grfica que explica las prestaciones de la bomba: el diagrama representa la curva formada por los valores de caudal y de altura de elevacin, indicados con referencia a un determinado tipo de rodete dimetro y a un modelo especfico de bomba.

Bajo nivelEspecial instalacin de la bomba, colocada a un nivel inferior al de la vena de la cual se extrae el agua: de esta manera, el agua entra espontneamente en la bomba sin ninguna dificultad.CebadoLlenado de la bomba o de la tubera para quitar el aire presente en ellas. En algunos casos, se pueden suministrar, tambin, bombas auto cebadas, o sea, dotadas de un mecanismo automtico que facilita el cebado y por lo tanto la puesta en marcha de la bomba, lo cual sera imposible de otra manera, y adems muy lento.

CavitacinFenmeno causado por una inestabilidad en el flujo de la corriente. La cavitacin se manifiesta con la formacin de cavidad en el lquido bombeado y est acompaada por vibraciones ruidosas, reduccin del caudal y, en menor medida, del rendimiento de la bomba. Se provoca por el pasaje rpido de pequeas burbujas de vapor a travs de la bomba: su colapso genera micro chorros que pueden causar graves daos.

Prdidas de cargaPrdidas de energa debidas a la friccin del lquido contra las paredes de la tubera, proporcionales al largo de stas. Tambin son proporcionales al cuadrado de la velocidad de deslizamiento y variabilidad en relacin con la naturaleza del lquido bombeado. Cada vez que disminuye el deslizamiento normal del fluido movido representa una posibilidad de prdidas de carga como los bruscos cambios de direccin o de seccin de las tuberas. Para lograr en la bomba un correcto dimensionamiento, la suma de tales prdidas se debe agregar a la altura de elevacin prevista originariamente.

Sello mecnicoSello mecnico para ejes rodantes. Usado en todos los casos en que no se puede permitir goteo alguno externo de lquido. Est compuesto por dos anillos con superficie plana, una fija y otra rodante: las dos caras estn prensadas juntas de manera que dejan slo una finsima pelcula hidrodinmica formada por lquido que se retiene para que funcione como lubricante de las partes que se deslizan.ViscosidadSe trata de una caracterstica del fluido bombeado: representa su capacidad de oponerse al desplazamiento. La viscosidad vara segn la temperatura.Peso especficoCada fluido tiene una densidad caracterstica. El agua, que se usa como trmino de comparacin, convencionalmente tiene un peso especfico (o densidad) de 1 (a 4C y a nivel del mar). El peso especfico representa el valor usado para comparar el peso de un cierto volumen de lquido con el peso de la misma cantidad de agua.

PARTES DE UNA BOMBA CENTRIFUGA.

Las bombas centrfugas horizontales se clasifican, todava ms, de acuerdo con la ubicacin de la tobera de succin, como 1) succin por el extremo. 2) succin lateral, 3) succin inferior y 4) succin superior.

FUNCIONAMIENTO Y DESCRIPCIN DE ALGUNAS PIEZAS DEUNA BOMBA CENTRIFUGA.Carcasa.La funcin de la carcasa en una bomba centrifuga es convertir la energa de velocidad impartida al liquido por el impulsor en energa de presin. Esto se lleva a cabo mediante reduccin de la velocidad por un aumento gradual del rea.

ImpulsoresEl impulsor es el corazn de la bomba centrfuga. Recibe el lquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba.Los impulsores, adems de que se los clasifica con referencia al flujo de succin hacia ellos, al componente bsico del flujo y a sus caractersticas mecnicas, tambin se clasifican con referencia a su perfil y a sus caractersticas de capacidad de carga a una velocidad dada.

Muchos impulsores se disean para aplicaciones especficas. Para aguas negras, que suelen contener trapos y materiales fibrosos, se utilizan impulsores especiales que no se atascan, con aristas redondeadas y amplios conductos para agua. Los impulsores diseados para manejar paletas para pulpa de papel estn abiertos por completo, no se obstruyen y tienen paletas transportadoras de tornillo que penetran en la tobera de succin.

FlechasLa flecha de una bomba centrfuga es el eje de todos los elementos que giran en ella, transmitiendo adems el movimiento que le imparte la flecha del motor.

En el caso de una bomba centrfuga horizontal, la flecha es una sola pieza o lo largo de toda la bomba. En el caso de bombas de pozo profundo, existe una flecha de impulsores y despus una serie de flechas de transmisin unidas por un cople, que completan la longitud necesaria desde el cuerpo de tazones hasta el cabezal de descarga.

Las flechas generalmente son de acero, modificndose nicamente el contenido de carbono, segn la resistencia que se necesite. En el caso de bombas de pozo profundo, las flechas de impulsores son de acero inoxidable con 13% de cromo, en tanto que las flechas de transmisin son de acero con 0.38 a 0.45 de carbono, rolado en fro y rectificado.La determinacin del dimetro de las flechas en centrfugas horizontales se hace tomando en cuenta la potencia mxima que va a transmitir la bomba, el peso de los elementos giratorios y el empuje radial que se pro duce en las bombas de voluta, que como se ha visto anteriormente, llega a ser una fuerza de magnitud apreciable.

Camisas de flecha. Debido a que la flecha es una pieza bastante cara y en la seccin del empaque o de los apoyos hay desgaste, se necesita poner una camisa de flecha que tiene por objeto proteger la flecha y ser una pieza de cambio, sobre la cual trabajan los empaques.Las camisas son generalmente de latn o de acero inoxidable y existen diversas formas constructivas de ellas, dependiendo del tamao de la flecha y de la naturaleza del lquido manejado.

CojinetesEl objeto de los cojinetes es soportar la flecha de todo el rotor en un alineamiento correcto en relacin con las partes estacionarias. Por medio de un correcto diseo soportan las cargas radiales y axiales existentes en la bomba.Los soportes pueden ser en forma de bujes de material suave, con aceite a presin que centra la flecha o bien los baleros comunes y corrientes, que pueden ser de bolas en sus variantes de una hilera, dos hileras, autoalineables, etc.; o bien pueden ser del tipo de rodillos.

Las chumaceras de camisa se utilizan en las bombas gran des para trabajo pesado con dimetros de rbol de tal proporcin que los cojinetes antifriccin necesarios no suelen estar disponibles. Tambin se usan para bombas de etapas mltiples y alta presin que trabajan a velocidades de 3600 a 9000 r/min. Todava otra aplicacin es en las bombas verticales sumergidas, como las verticales de turbina, en donde los cojinetes estn en contacto con el agua. Casi todas las chumaceras de camisa se lubrican con aceite. Los cojinetes de empuje que se emplean en combinacin con las chumaceras de camisa, son Kingsburyo tipo Kingsbury.

Anillos de desgaste

Los anillos desgastables proporcionan un sello contra fugas (que es fcil y rpido de sustituir), entre el impulsor y la carcasa. Un sello que no tiene piezas sustituibles se utiliza slo en bombas muy pequeas y poco costosas. El anillo estacionario se llama: 1) anillo de carcasa si est montado en sta 2) anillo de tapa de succin o anillo de cabeza de succin si est montado en la lapa o en la cabeza 3) anillo de tapa de prensaestopas (estopero), si est montado en esa tapa. Hay una pieza renovable, se llama anillo del impulsor, para la superficie de desgaste del impulsor. Las bombas que tienen anillos estacionarios y rotatorios se lo llama de construccin de doble anillo.

Hay diversos tipos de diseo de anillos de desgaste y la seleccin del ms adecuado depende del lquido que se mane je, la presin diferencial a travs del sello contra fugas, la velocidad de superficie y el diseo particular de bomba. En general, los diseadores de bombas centrfugas utilizan la construccin de anillo que han encontrado adecuado para servicio en cada bomba determinada.

rboles y manguitos de los rboles.Los dimetros de los rboles de las bombas suelen ser mayores de lo que se necesita para transmitir el par motor, debido a que su tamao se determina por la deflexin mxima permisible o deseable del rbol. Esta deflexin se selecciona para evitar un posible contacto en las superficies de desgaste a la vez que se mantienen holguras razonables que no afecten muy perjudicialmente la eficiencia de la bomba.La primera velocidad crtica de un rbol est relacionada con su deflexin. Se sigue un diseo que permita por ejemplo una deflexin de 0.005 a 0.006 pulg. (0.13 a 0.15 mm), tendr una primera velocidad critica de 2400 a 2650 r/min. sta es la razn para emplear rboles rgidos (que trabajen a menos de su primera velocidad crtica) para bombas que operen a 1750 r/min o menos.

Prensaestopas (estoperos)Los prensaestopas tienen la funcin principal de proteger la bomba contra fugas en el punto en que el rbol sale de la carcasa de la bomba. Si la bomba produce altura de aspiracin y la presin en el extremo de prensaestopas interior es menor que la atmosfrica, entonces la funcin del prensaestopas es evitar las filtraciones de aire a la bomba. Si esta presin es mayor que la atmosfrica, la funcin es evitar las fugas hacia afuera de la bomba.

El prensaestopas tiene la forma de un rebajo cilndrico en el cual se coloca cierto nmero de anillos de empaquetadura alrededor del rbol o del manguito de ste. Si se desea sellar el prensaestopas, se emplea un anillo de cierre hidrulico o una jaula para sello para separar los anillos de la empaquetadura en secciones aproximadamente iguales. Se comprime la empaquetadura para darle el ajuste deseado sobre el rbol o camisa, mediante un collarn que se puede ajustar en direccin axial.

Se debe contar con un suministro independiente de agua para los sellos, si existe alguna de las siguientes condiciones: 1) la altura de aspiracin sobrepasa los 15 pie (4.5 m) 2) la presin de descarga es menor de 10 lb/pulg2 (0.7 kg/cm2)3) se maneja agua caliente sin enfriamiento adecuado (excepto en las bombas de alimentacin de calderas, en las cuales no se emplean las jaulas de sellos) 4) se maneja agua lodosa, o con arena o grnulos 5) en todas las bombas para pozo caliente6) cuan do no se permite que el lquido bombeado se fugue a la atmsfera.

Hay dos disposiciones bsicas de sellos: 1) montaje interno y 2) externo. Se pueden montar dos sellos mecnicos en un estopero para formar un montaje de doble sello.

AcoplamientosLas bombas centrfugas estn conectadas a sus impulsores por medio de acoplamientos (coples) de diversos tipos, excepto en las bombas con acoplamiento cerrado, en las cuales el impulsor est montado en una extensin del rbol de la mquina motriz. Los acoplamientos utilizados con las bombas centrfugas pueden ser rgidos (del tipo de abrazadera o compresor) o flexibles (de pasador y tope, de engranes, de rejilla, o de disco flexible).

Montaje de la bombaEs deseable que las bombas y sus unidades matrices se puedan remover de sus montajes. En consecuencia, se fijan con pero nos y espigas a las superficies maquinadas, que a su vez estn conectadas con firmeza en la cimentacin.Estas superficies maquinadas suelen ser parte de una placa de base en la cual ya se ha alineado la bomba y su unidad motriz. Las placas de base son de hierro fundido o de acero estructural. Las placas de asiento de hierro fundido o de acero se emplean para bombas verticales de pozo seco y para algunas unidades horizontales de las ms grandes.

Bombas SumergiblesEl concepto de altura se refiere en lo siguiente a bombas sumergibles. Con fines prcticos se supone que la presin en la fosa de bomba, o fosa inferior, es igual a la presin predominante en el depsito receptor o superior. Si estos depsitos tuviesen presiones diferentes, habra que tener en cuenta la diferencia de presin. Tampoco hace falta tener en cuenta la diferencia de la presinAtmosfrica en todas las instalaciones reales, ya que la diferencia de la presin atmosfrica entre un depsito receptor colocado por ejemplo 100 m por encima de la fosa de la bomba es slo 0,001 bar 0,01 m.c.a.

La figura 50 muestra como se define la altura en una instalacin de bombas sumergibles. Se utilizan las siguientes unidades:H = altura total de la bomba (m)Hst = altura esttica de la bomba (m)Hd = altura dinmica de la bomba (m)Hgeod = altura geodsica (m)Hj = prdida en las tuberas (m)PL = presin atmosfrica en la fosa de bombaPU = presiones atmosfricas en el depsito superiorV2 = velocidad del caudal en la salida (m/s)g = aceleracin por gravedad (9,81 m/s2)

Si un tubo de observacin est instalado en la brida de descarga de la bomba, el lquido bombeado subir en la brida hasta una altura Hst desde el nivel de la fosa. Esta altura representa la altura esttica de la bomba. Adems, el lquido tiene una velocidad V2 en la descarga de la bomba, que puede convertirse en presin o altura dinmica Hd con la siguiente ecuacin:

La suma de la altura esttica y la dinmica es la altura total de la bomba, por lo tanto:

Segn acuerdo internacional (Norma ISO 2548), se utiliza la altura total H conforme a la ecuacin 18 para disear curvas caractersticas de bombas sumergibles.Por lo tanto, la altura total H est disponible para bombear el lquido a travs de la tubera de impulsin.La presin o altura necesaria para bombear un caudal especfico a travs de una tubera se compone de la altura geodsica y las prdidas de carga. Por lo tanto puede escribirse:

La altura geodsica Hgeod es la diferencia fsica real de altura entre los niveles de lquido de la fosa y del contendor receptor. Las prdidas de caudal en la tubera constan de prdidas por friccin en la tubera, prdidas locales desde varias conexiones en la tubera (codos, vlvulas, etc.) y la prdida de salida en el punto de descarga.

Las prdidas ocasionadas por el caudal del lquido en la fosa hasta la bomba se consideran como prdidas de bomba en instalaciones de bombas sumergibles. Si la tubera de aspiracin est instalada antes de la bomba hay que tenerlo en cuenta a la hora de calcular las prdidas en las tuberas.