evap2

 electrobomba

concepto

Una bomba hidráulica es una maquina  generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser liquido  o una mezcla de líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta de papel. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según el principio de bernolli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de menor presión a otra de mayor presión.

Existe una ambigüedad en la utilización del término bomba, ya que generalmente es utilizado para referirse a las mecánica de fluidos  que transfieren energía, o bombean fluidos incompresibles, y por lo tanto no alteran la densidad de su fluido de trabajo, a diferencia de otras máquinas como lo son los compresores cuyo campo de aplicación es la neumática y no la hidráulica. Pero también es común encontrar el término bomba para referirse a máquinas que bombean otro tipo de fluidos, así como lo son las bombas de vació  o las bombas de aire.

 Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir energía a la corriente del fluido impulsándolo, desde un estado de baja presión estática a otro de mayor presión. Están compuestas por un elemento rotatorio denominado impulsor, el cual se encuentra dentro de una carcasa llamada voluta. Inicialmente la energía es transmitida como energía mecánica a través de un eje, para posteriormente convertirse en energía hidráulica. El fluido entra axialmente a través del ojo del impulsor, pasando por los canales de éste y suministrándose le energía cinética mediante los álabes que se encuentran en el impulsor para posteriormente descargar el fluido en la voluta, el cual se expande gradualmente, disminuyendo la energía cinética adquirida para convertirse en presión estática.

tipos de bombas

Según el principio de funcionamiento

La principal clasificación de las bombas según el funcionamiento en que se base:

Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas, en las que el principio de funcionamiento está basado en la hidrostatica, de modo que el aumento de presión se realiza por el empuje de las paredes de las cámaras que varían su volumen. En este tipo de bombas, en cada ciclo el órgano propulsor genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, por lo que también se denominar bombas vulumetricas . En caso de poder variar el volumen máximo 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.

• Bombas de émbolo alternativo, en las que existe uno o varios compartimentos fijos, pero de volumen variable, por la acción de un émbolo o de una membrana. En estas máquinas, el movimiento del fluido es discontinuo y los procesos de carga y descarga se realizan por válvulas que abren y cierran alternativamente. Algunos ejemplos de este tipo de bombas son la bomba alternativa de pistón, la bombas rotativas de pistones  o la bomba pistones de accionamiento axial.
• Bombas volumétricas rotativas o rotoestáticas, en las que una masa fluida es confinada en uno o varios compartimentos que se desplazan desde la zona de entrada (de baja presión) hasta la zona de salida (de alta presión) de la máquina. Algunos ejemplos de este tipo de máquinas son la bomba paletales, la bomba lobulos, la bomba de engranajes, la bomba de tornillo o la bomba peristalgica.

Bombas rotodinámicas o centrifuga, en las que el principio de funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre la máquina y el fluido, aplicando la hidrodinámica. En este tipo de bombas hay uno o varios rodetes con álabes que giran generando un campo de presiones en el fluido. En este tipo de máquinas el flujo del fluido es continuo. Estas turbomáquinas hidráulicas generadoras pueden subdividirse en:

• Radiales o centrífugas, cuando el movimiento del fluido sigue una trayectoria perpendicular al eje del rodete impulsor.
• Axiales, cuando el fluido pasa por los canales de los álabes siguiendo una trayectoria contenida en un cilindro.
• Diagonales o helicocentrífugas cuando la trayectoria del fluido se realiza en otra dirección entre las anteriores, es decir, en un cono coaxial con el eje del rodete.

Las Bombas Centrífugas se pueden clasificar de diferentes maneras:

• Por la dirección del flujo en: radial, axial y mixto.

• Por la posición del eje de rotación o flecha en: horizontales, verticales e inclinados.

• Por el diseño de la coraza (forma) en: voluta y las de turbina.

• Por el diseño de la mecánico coraza en: axialmente bipartidas y las radicalmente tripartidas.

• Por la forma de succión en: sencilla y doble.

funciones

Una bomba hidráulica es una máquina generadora que transforma energía, generalmente energía mecánica, en energía hidráulica del fluido incompresible que desplaza. Cuando esta bomba está accionada por un motor eléctrico se denomina electrobomba.

Esta electrobomba recoge agua de un depósito para llevarla a un nivel superior donde se almacenará. En este nivel superior es necesario que existan unos sensores capaces de discernir cuando el agua a llegado a un nivel máximo (en cuyo caso se deberá detener el funcionamiento), o cuando va a sobrepasar un nivel mínimo. Entre estos dos niveles es cuando debe funcionar la bomba. El sistema consta también de un relé térmico, cuya función es impedir que funcione en condiciones de calentamiento anómalas y además permitir el arranque con la mayor rapidez y seguridad posibles. Todos estos datos aparecen representados en el esquema del sistema que se pretende realizar:

partes de una bomba centrifuga

Parte eléctrica

Los motores asíncronos trifásicos se imponen en la mayoría de las aplicaciones debido a las ventajas que conllevan: robustez, sencillez de mantenimiento, facilidad de instalación, bajo coste, especialmente en bombas centrifugas. Por ello la descripción se realizara sobre ellos.

Elementos principales de la parte eléctrica:

• Inductor, o estator,
• Inducido, o rotor.
• Entre hierro
• Caja de bornes.
• Refrigeración.

Inductor o Estator

Es la parte fija del motor, está compuesta por la carcasa de acero que contiene al núcleo magnético del devanado estatórico o inductor. Esta carcasa sirve para proteger y disipar el calor generado dentro del motor. El núcleo estatórico está compuesto por un conjunto de chapas de hierro apiladas, formado un cilindro hueco, en cuyo interior se alojará el rotor. En el interior de este núcleo se han practicado un conjunto de ranuras donde se bobinan el devanado inductor.

Rotor

Es la parte móvil del motor. Acoplado al eje se sitúa el núcleo rotórico, en cuya superficie de alojan cierto número de barras conductoras cortocircuitadas en sus extremos mediante anillos conductores. Este tipo de rotores se llaman de jaula de ardilla. El eje de giro se sujeta a la carcasa mediante unos cojinetes o rodamientos, y transmiten el par de fuerzas a la parte hidráulica mediante una transmisión mecánica (eje).

Entrehierro

Es el espacio de aire que separa el estator del rótor. Debe ser lo más reducido posible para minimizar los flujos de dispersión y reducir la relutancia del circuito magnético (el aire conduce peor el flujo magnético que el hierro).

Caja de bornes

Aloja a los terminales de los devanados estatóricos para su conexión al cable de alimentación. Existen 2 terminales por devanado, y un devanado por fase.

Refrigeración

Si acoplamos un ventilador al eje de giro, éste refrigerará al motor cuando gire, evacuando el calor al exterior, esto se llama auto-ventilación. También existen motores con ventilación forzada, si el ventilador tiene su propio motor, o refrigerados con agua, aceite, glicol, etc.

Parte Hidráulica

Es la parte de la bomba donde se transforma energía mecánica en hidráulica  mediante un rodete dentro de la voluta.

Impulsor o rodete

Esta formado por un conjunto de álabes que pueden adoptar diversas formas, según exigencias y liquido a bombear del sistema de bombeo, los cuales giran dentro una carcasa circular. El rodete, accionado por un motor, va unido solidariamente al eje, siendo una parte móvil de la bomba.

La voluta  

Órgano fijo que está dispuesta en forma de caracol alrededor del rodete, a su salida, de tal manera que la separación entre ellas y el rodete es mínima, y va aumentando hasta que las partículas líquidas se encuentran frente a la abertura de impulsión.

Acoplamiento ambas partes

El acoplamiento de la parte eléctrica (motor) con la parte hidráulica (bomba) que consiste en los apoyos del o de los ejes (cojinetes o rodamientos) y el sellado de todos los elementos (juntas, sellos mecánicos, empaquetaduras, etc.).

Ejes

Los ejes son el elemento transmisión del par entre motor y bomba. Según el tipo de bomba podemos encontrar diferentes configuraciones. Las bombas de proceso, verticales, cámara partida, o multietapa, el eje de la bomba se une al eje del motor comercial mediante un acoplamiento. El eje de las  bombas sumergibles es único y va solidario al rotor del motor eléctrico incorporado.

Los ejes pueden ser de distintos materiales según las solicitaciones de carga y la naturaleza del líquido a bombear. Así pues, podemos encontrar ejes de:

• Acero común ST 52 (A52).
• Acero al carbono F-113, F-114, etc.
• Acero aleado F-125, F-127, etc.
• Acero inoxidable AISI 329, 431, etc.

Elementos de sellado

Una bomba tiene muchos puntos críticos donde puede haber una posible fuga o filtración. Algunos de estos puntos son críticos  afectan considerablemente al funcionamiento efectivo de la bomba están cubiertos por dos clases de elementos de sellado:

• Elementos de sellado estático: Los elementos más típicos de este tipo que se pueden encontrar en bombas son las juntas o anillos tóricos. Se trata de un elastómero en forma toroidal que puede ser de varios materiales según la aplicación.
• Elementos de sellado dinámicos: Impiden fugas cuando existe una velocidad relativa entre los dos componentes a sellar, y que son los denominados sellos dinámicos.

Sello mecánico

Elementos de sellado dinámico que realizan estanqueidad entre un eje rotativo y una parte estructural, normalmente fija, del conjunto de la aplicación. La estanqueidad se consigue a partir del movimiento rotativo relativo entre dos caras de rozamiento, de una gran planitud, y de la película de fluido que se genera entre ellas y que impide el paso del resto del fluido.

Juntas de laberinto

Elementos de sellado dinámico que se utilizan para proteger a los rodamientos contra la suciedad y los elementos contaminantes y favorecer su lubricación. Normalmente esta formada por dos partes, una fija, montada en el alojamiento, y otra rotante, montada sobre el eje. La geometría de la parte estática hace que el lubricante quede en su interior y retorne a la carcasa del rodamiento.

Juntas espejo

Elementos de sellado dinámico normalmente utilizados en entorno de trabajo extremadamente rigurosos requiriendo una alta resistencia al desgaste. Son dos aros metálicos idénticos enfrentados uno contra el otro, a través de una zona lapeada y montados en dos alojamientos separados. Una de las piezas, permanece estática en el alojamiento, mientras que la otra gira con el suyo. Este tipo de juntas se suelen encontrar en bombas lobulares para fluidos muy viscosos, bombas de tornillo helicoidal. Etc.

Empaquetaduras o presostopas

Elementos de sellado dinámico cuyo principio de funcionamiento o estanqueidad se logra por la interferencia conseguida mediante un apriete exterior. Muy usual en bombas convencionales no sumergibles. Tienden a tener una filtración progresiva la cual se soluciona temporalmente apretando o prensando el paquete.

Juntas o anillos tóricos

Son los elementos de sellado de tipo estático más típicos que se pueden encontrar en bombas. Se tratan de un elastómero en forma toroidal que puede ser de varios materiales según la aplicación.

Rodamientos

Elementos que están diseñados para permitir el giro relativo entre dos piezas.   Minimizan  la fricción que se produce entre el eje y las piezas que están conectadas a él para soportar cargas radiales, axiales o combinaciones de ambas.

Está constituido por un par de cilindros concéntricos, separados por una serie de bolas o rodillos que sustituye el rozamiento por fricción por el de rodadura que es mucho menor girando de manera libre y una jaula. Estas bolas o rodillos no se tocan entre sí, van separadas mediante la jaula para minimizar rozamientos.

Caudal. Volumen divido en un tiempo o sea es la cantidad de agua  que es capaz de entregar una bomba en un lapso de tiempo determinado. El caudal se mide por lo general en : 
caudal=volumen/tiempo    lt/s

Presión. Fuerza aplicada a  una superficie. En una bomba la presión es la fuerza por unidad de area, que provoca una elevación. Comúnmente se conoce esta elevación como Hm (altura  manométrica). Otras unidades de presión son: psi, bar, atm.
 presión=fuerza/area

Pérdidas de carga. Representan pérdidas de presión (m.c.a.), sufridas en la conducción de un líquido. Esto significa que el agua al pasar por la tubería y accesorios  pierde presión, por esta razón  el tubo debe ser del mayor diámetro posible, para disminuir la velocidad y el roce.

Potencia. P. Absorvida; es la  demandada por la bomba al motor, medida comúnmente en hp, kw. Esto es el producto del caudal por la altura. Si la eficiencia de la bomba es alta menor es la potencia demandada al  motor. La fórmula es: P.abs.= ( Q  x H ) / (75 x  % ).

P. nominal de un motor: es la indicada en su placa.  Se expresa en Cv, Hp y kW  (1 HP= 0,745 kW).

Succión de una bomba. La altura de succión de las bombas de superficie está limitada a 7 mts. aprox. dependiendo de la presión atmosférica disponible que, a nivel del mar, es de 1 bar o 10 m.c.a., por lo que la tubería debe ser lo más corta  y del mayor diámetro para disminuir las pérdidas de carga. En bombas de gran tamaño, se debe calcular la altura de succión tomando en consideración la curva de NPSH. De este modo se evitará la cavitación (ebullición del agua debido a muy baja presión atmosférica), fenómeno físico químico que deteriora prematuramente la bomba.

Cebado. Se entiende por cebado de una bomba cuando la tubería de succión es hermética y esta llena de agua libre de aire. Si el nivel de agua a bombear  esta más bajo que la bomba, se debe instalar una válvula de pié,  para que contenga la columna de agua cuando se detenga la bomba.

Tuberías succión y descarga. Estas deben dimensionarse en función del caudal y longitud, para  velocidades máx. de 1,5 m/seg. y mínimas pérdidas de carga  Las tuberías no deben ser soportadas por la bomba. Los diámetros de las bombas no indican el diámetro de las cañerías, estas siempre deben ser calculadas. Lo recomendable es usar cañerías de diámetro mayor a los de la bomba.

Arranque de un motor eléctrico.  Los motores eléctricos para salir de la inercia,  consumen  1,5 a 3 veces  la corriente nominal de trabajo. Por esto la red eléctrica debe diseñarse, con conductores eléctricos adecuados y con una caída máxima de tensión de 5%. Todo motor eléctrico debe instalarse con protecciones de línea, corriente, tensión y conectado a tierra. Se recomienda arranque directo hasta 5.5hp y estrella triángulo para potencias mayores a 5.5 hp.

Punto de trabajo. Corresponde a un punto en la curva hidráulica , en el gráfico caudal vs. presión de servicio. Por lo general al centro de la curva tenemos la mayor eficiencia. Los fabricantes entregan curvas de caudal vs. presión, rendimiento, potencia absorvida, npsh requerido.

 TIPO DE PÉRDIDAS:

- Pérdidas hidráulicas. Disminuyen la energía especifica útil que la bomba comunica al fluido y por tanto la altura útil. Son de dos clases: pérdidas de superficie y pérdidas de forma.

- Pérdidas de superficie. Se produce por el rozamiento del fluido con las paredes de la bomba (rodete, corona, directriz).

- Pérdidas de forma. Se produce por el desprendimiento de la capa límite en los cambios de dirección y en toda forma difícil al flujo, en particular a la entrada del rodete.

- Pérdidas volumétricas. Se denominan también pérdidas intersticiales, son pérdidas de caudal y se dividen en dos clases pérdidas exteriores y pérdidas inferiores.

- Pérdidas volumétricas exteriores. Constituye una salpicadura del fluido al exterior, que se escapa por el juego entre la carcasa y el eje de la bomba que la atraviesa.

- Pérdidas volumétricas interiores. Son las más importantes y reducen mucho el rendimiento volumétrico de algunas bombas. La explicación de estas pérdidas es la siguiente: a la salida del rodete de una bomba o de un ventilador hay más presión que a la entrada, luego parte del fluido en vez de seguir a la caja espiral retrocederá por el conducto que forma el juego del rodete con la carcasa a la entrada para volver a ser impulsado por la bomba.

- Pérdidas mecánicas

INCLUYEN LAS PÉRDIDAS POR:

   . Rozamiento de la prensa estopas con el eje de la máquina.

   . Rozamiento del eje con los cojinetes.

   . Accionamientos auxiliares (bombas de engranajes para lubricación).

clasificación de circuitos de una bomba

- Serie

- Paralelo

- Serie con carga fija

- Paralelo con carga fija

- Paralelo con diferentes cargas fijas

- Serie con una salida lateral

- Serie y paralelo.

procedimiento

1) IDENTIFICAR FORMULAS:

- Formula de la presión

     P = F/A

 

     Donde:

       P= Presión

       F= Fuerza

       A=Área

- Formula de la diferencia de potencial

     V = I*R

     Donde:

       V=  Diferencia de potencial

        I=Intensidad de corriente

        R =Resistencia eléctrica

- Formula del caudal

     Q = V/T

     Donde:

        Q =Caudal

        V=Volumen

        T=Tiempo

2) ALGORITMO DEL PROBLEMA:

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()

{

 int opcion;

 cout<<"------menu---- \n\n";

 cout<<"1)Calculo de la presion \n";

 cout<<"2)Calculo de la diferencia de potencial\n";      

 cout<<"3)Calculo del caudal \n";

 

  cout<<"\nIngrese una opcion: "; cin>> opcion;

 switch(opcion)

 {

   case 1:

    {

             cout<<"\nCalculo de la presion \n\n";          

     cout<<"P = F/A \n\n";

     int F, A;

     double P;

     cout<<"Ingrese la fuerza: "; cin>> F;

     cout<<"Ingrese el area: "; cin>> A;

     P = F/A;

     cout<<"\nLa presion es: \n" <<P; cout<<endl;

             }break;

           

   case 2:

     {

              cout<<"\nCalculo de la diferencia de potencial \n\n";       

              cout<<"V = I*R \n\n";

      int I, R;

      double V;

      cout<<"Ingrese la intensidad de corriente: "; cin>> I;

      cout<<"Ingrese la resistencia electrica: "; cin>> R;

      V = I*R;

      cout<<"\nLa diferencia de potencial es: \n" <<V; cout<<endl;

             }break;

  

   case 3:

     {

              cout<<"\nCalculo del caudal \n\n";

     cout<<"Q = V/T \n\n";

     int V, T;

     double Q;

     cout<<"Ingrese el volumen: "; cin>> V;

     cout<<"Ingrese el tiempo: "; cin>> T;

     Q = V/T;

     cout<<"\nEl caudal es: \n" <<Q; cout<<endl;

             }break;

 } 

system ("pause");

return 0;   

}