Bombas

MARCO TEORICO
Bombas
Las bombas son los elementos que aportan energía para vencer las pérdidas de carga y la diferencia de alturas entre dos puntos. Fuerzan al fluido a circular en un determinado sentido. Aunque se puede obligar a que el fluido atraviese una bomba en sentido contrario, esta situación es anómala. (Esta aclaración tiene su origen en algunos de los exámenes corregidos por losautores).

Las bombas más utilizadas en los sistemas de bombeo convencionales son las centrífugas y las axiales. Estas bombas pueden impulsar un caudal mayor a medida que disminuye la resistencia o diferencia de altura que deben vencer.
Las bombas se incluyen en un sistema de tuberías para convertir energía mecánica (suministrada por un mecanismo impulsor) en energía hidráulica. Esta energíaadicional permite transmitir un fluido de un lugar a otro cuando no es factible que fluya por gravedad, elevarlo a cierta altura sobre la bomba o recircularlo en un sistema cerrado. En general, el efecto de una bomba en un sistema es incrementar la energía total en una cantidad H, como se muestra en la figura1.
 

FIGURA1: Efecto de una bomba en un sistema.
Se suelen encontrar bombas en muchos proyectosde ingeniería tales como abastecimiento de agua, trabajos de disposición de aguas residuales, sistemas de enfriamiento y juegan además un papel muy importante en la extracción de agua de lugares de construcción.
El tipo de unidad impulsora más común para una bomba es el motor eléctrico. Si la bomba y el motor están unidos, la velocidad de rotación de la bomba está determinada por la energíasincrónica del motor eléctrico. La relación entre la velocidad sincrónica n en rev/min, la frecuencia de la corriente suministrada f en Hz y el número de pares de polos p en el motor, está dada por

En algunas ocasiones en instalaciones grandes, se incluyen dispositivos para regular la velocidad de la bomba a un valor no sincrónico para lograr mayor eficiencia.
 Definición de la cabeza de la bomba
Laenergía proporcionada por una bomba a un sistema se expresa como la cabeza equivalente del líquido que está siendo bombeado y se conoce como la cabeza total de la bomba. La cabeza total es la diferencia entre la cabeza de energía total a la salida y la cabeza de energía total a la entrada. Por ejemplo, para la figura 1 se tiene


Si la diferencia entre las cabezas de velocidad a la entrada y la salidaes despreciada,

Relación bomba - sistema
Es necesario relacionar la cabeza de la bomba con las características del sistema en el cual se instala. Una instalación típica se muestra en la figura 2.


Figura 2. Cambios en la energía y la presión de un sistema.

TEL = Línea de energía total
HG = Gradiente hidráulico
HS = Cabeza estática a la entrada. Si, como se muestra en la figura 2, el nivel delagua en el tanque está sobre la bomba, HS es positivo. Si el nivel del tanque está debajo de la bomba (esquema punteado) HS será negativo.
HD = Cabeza estática entregada
HTS = Cabeza estática total en el sistema = HD - HS (considerando el signo de HS)
hfS = Pérdida de energía a la entrada de la bomba, debida a fricción y a accesorios
hfD = Pérdida de energía del lado de descarga de la bomba,debida a fricción y a accesorios
Se tiene que:
Cabeza de energía total a la entrada = HS - hfS
Cabeza de energía total a la salida = HD + hfD
Por lo tanto la cabeza total de la bomba H es:
H = (HD + hfD) - (HS - hfS)
H = HTS + (hfD + hfS)
H = cabeza estática total + pérdidas por fricción y locales totales en el sistema
Por conveniencia, la referencia para las mediciones verticales se toma en el eje dela tubería. La cabeza de velocidad a la entrada del tanque superior en el caso ilustrado ha sido incluida en hfD como una pérdida menor.
Si la cabeza estática a la entrada es negativa, la cabeza de presión a la entrada de la bomba será negativa. A medida que la presión desciende y se acerca a la presión de vapor del fluido, los gases antes disueltos en el fluido comienzan a salir y a formar...