Una bomba rotodinámica es una máquina cinética en la que se imparte energía de forma continua al fluido bombeado por medio de un impulsor , hélice o rotor giratorio , en contraste con una bomba de desplazamiento positivo en la que un fluido se mueve atrapando una cantidad fija de fluido y forzando el volumen atrapado hacia la descarga de la bomba. [1] Los ejemplos de bombas rotodinámicas incluyen agregar energía cinética a un fluido, como mediante el uso de una bomba centrífuga para aumentar la velocidad o la presión del fluido. [2] [3]
Una bomba es un dispositivo mecánico que se utiliza generalmente para elevar un líquido desde un nivel inferior a uno superior. Esto se consigue creando una presión baja en la entrada y una presión alta en la salida de la bomba. Debido a la baja presión de entrada, el líquido sube desde el lugar donde se lo va a almacenar o suministrar. Sin embargo, un motor primario debe realizar un trabajo para permitirle impartir energía mecánica al líquido que, en última instancia, se convierte en energía de presión. [4]
Teniendo en cuenta el principio básico de funcionamiento, las bombas se pueden clasificar en dos categorías:
Las bombas se clasifican de la siguiente manera: [5]
Una bomba de desplazamiento positivo funciona al impulsar un volumen fijo de fluido desde la sección de presión de entrada de la bomba hacia la zona de descarga de la bomba. Se puede clasificar en dos tipos:
Las bombas rotativas de desplazamiento positivo mueven el fluido mediante un mecanismo rotatorio que crea un vacío que captura y aspira el líquido. Las bombas rotativas de desplazamiento positivo se pueden clasificar en dos tipos principales:
Las bombas alternativas mueven el fluido utilizando uno o más pistones, émbolos o membranas oscilantes, mientras que las válvulas limitan el movimiento del fluido a la dirección deseada.
Las bombas de esta categoría son sencillas, con uno o más cilindros. Pueden ser de simple efecto, con succión en un sentido del movimiento del pistón y descarga en el otro, o de doble efecto, con succión y descarga en ambos sentidos.
Con este tipo de bomba, el volumen del líquido suministrado para cada ciclo depende de la resistencia ofrecida al flujo. Una bomba produce una fuerza sobre el líquido que es constante para cada velocidad particular de la bomba. La resistencia en una línea de descarga produce una fuerza en la dirección opuesta. Cuando estas fuerzas son iguales, un líquido está en un estado de equilibrio y no fluye. Si la salida de una bomba de desplazamiento no positivo está completamente cerrada, la presión de descarga aumentará hasta el máximo para una bomba que funciona a una velocidad máxima.
Las bombas centrífugas emplean la fuerza centrífuga para elevar líquidos desde un nivel inferior a un nivel superior mediante el desarrollo de presión. Un tipo de bomba más simple comprende un impulsor montado sobre un eje, que gira en una carcasa de voluta. El líquido se conduce al centro del impulsor (conocido como "ojo" del impulsor), y es recogido por las paletas del impulsor y acelerado a una alta velocidad por las paletas del impulsor, y descargado por la fuerza centrífuga en la carcasa y luego fuera de la tubería de descarga. Cuando el líquido es forzado a alejarse del centro, se crea un vacío y más líquido recibe energía de las paletas y gana en energía de presión y energía cinética. Dado que una gran cantidad de energía cinética no es deseable en la salida del impulsor, se hace una disposición en el diseño para convertir la energía cinética del líquido en energía de presión antes de que el líquido ingrese a la tubería de descarga. [6]
Las bombas rotodinámicas se pueden clasificar según diversos factores, como diseño, construcción, aplicaciones, servicio, etc. [7] [8]
La bomba centrífuga es el dispositivo de bombeo más utilizado en el mundo hidráulico . En el que el agua proviene del tanque en el centro del impulsor y sale por la parte superior de la bomba. El impulsor se llama el corazón del sistema. Que tiene tres tipos 1. Impulsor abierto, 2. Impulsor semiabierto, 3. Impulsor cerrado, en el que el impulsor cerrado brinda la mejor eficiencia. Los impulsores cerrados tienen una serie de álabes curvados hacia atrás instalados entre las dos placas. Siempre permanecerá en el agua. Cuando el impulsor comienza a girar, el fluido en el que se encuentra el impulsor también girará. Cuando el fluido comienza a girar, la fuerza centrífuga se inducirá en las partículas de fluido. Debido a la fuerza centrífuga, tanto la presión como la energía cinética del fluido aumentarán. A medida que la fuerza centrífuga ocurre en las partículas de fluido, en el lado de la boquilla de entrada (en la succión) la presión disminuirá. La presión será comparativamente menor que la presión atmosférica. Una presión tan baja ayudará a succionar el fluido del almacenamiento. Pero si la boquilla de entrada (en la succión) está vacía o llena de aire, dañará el impulsor. La diferencia entre la presión creada en la boquilla de entrada (en la succión) y la presión atmosférica será muy pequeña para succionar el fluido del tanque. El impulsor está instalado dentro de la carcasa. Por lo tanto, el fluido tiene que estar dentro de la carcasa. La carcasa se diseñará de tal manera que proporcione la máxima presión en la salida. En la carcasa, el diámetro o espacio máximo está en la salida (boquilla de descarga) y, a medida que nos movemos dentro, el diámetro disminuirá gradualmente. Debido a esto, el volumen del fluido es mayor en la boquilla de descarga, por lo que la velocidad disminuirá y, como la velocidad y la presión son inversamente proporcionales, la presión aumentará. Y el aumento de la presión es necesario para superar la resistencia del sistema de bombeo. [9]
Si la presión en la boquilla de entrada (en la succión) cae por debajo de la presión de vapor del fluido, se crean burbujas de aire dentro de la carcasa. Esta situación es muy peligrosa para la bomba porque el fluido comienza a hervir y se forman las burbujas. Esas burbujas golpearán el impulsor y estropearán su material. Esta situación se conoce como cavitación . Para aumentar la presión en la boquilla de entrada (succión) tenemos que disminuir la altura de la sección. [9] [10]
Estos tres tipos de impulsores tienen diferentes usos. Si el fluido está más obstruido, se utiliza el impulsor de tipo semiabierto o abierto. Pero la eficiencia disminuirá respectivamente. Y también es difícil el diseño mecánico de la bomba. El eje se utiliza para conectar el impulsor y el motor que transferirá el movimiento rotatorio al impulsor. La presión del fluido dentro de la carcasa es muy alta, se requiere un sistema de sellado adecuado. [9] [11]
Las principales industrias donde se utilizan bombas rotodinámicas incluyen: [4]