Una bomba de flujo axial , o AFP , es un tipo común de bomba que consiste esencialmente en una hélice (un impulsor axial ) en una tubería. La hélice puede ser impulsada directamente por un motor sellado en la tubería o por un motor eléctrico o motores de gasolina/diésel montados en la tubería desde el exterior o por un eje de transmisión en ángulo recto que perfora la tubería.
Las partículas de fluido, durante su flujo a través de la bomba, no cambian su posición radial, ya que el cambio de radio en la entrada (llamada "succión") y la salida (llamada "descarga") de la bomba es muy pequeño. De ahí el nombre de bomba "axial".
Una bomba de flujo axial tiene un impulsor de tipo hélice que gira dentro de una carcasa. La presión en una bomba de flujo axial se desarrolla por el flujo de líquido sobre las paletas del impulsor. El fluido es empujado en una dirección paralela al eje del impulsor, es decir, las partículas de fluido, en el curso de su flujo a través de la bomba, no cambian sus ubicaciones radiales. Esto permite que el fluido ingrese al impulsor axialmente y descargue el fluido casi axialmente. La hélice de una bomba de flujo axial es impulsada por un motor.
Trabajo realizado sobre el fluido por unidad de peso [1] =
¿Dónde está la velocidad de la cuchilla?
Para una máxima transferencia de energía, es decir,
Por lo tanto, del triángulo de velocidad de salida , tenemos
Por lo tanto, la transferencia máxima de energía por unidad de peso mediante una bomba de flujo axial =
En una bomba de flujo axial, las paletas tienen una sección aerodinámica sobre la que fluye el fluido y se desarrolla presión. [2] Para un flujo constante, tenemos
Por lo tanto, la máxima transferencia de energía al fluido por unidad de peso será
Para una transferencia de energía constante a lo largo de toda la extensión de la pala, la ecuación anterior debe ser constante para todos los valores de . Pero, aumentará con un aumento en el radio , por lo tanto, para mantener un valor constante, debe producirse un aumento igual en . Dado que, es constante, por lo tanto, debe aumentar al aumentar . Por lo tanto, la pala se tuerce a medida que cambia el radio.
Las características de una bomba de flujo axial se muestran en la figura. Como se muestra en la figura, la altura de elevación en el caudal cero puede ser hasta tres veces la altura de elevación en el punto de máxima eficiencia de la bomba. Además, el requisito de potencia aumenta a medida que disminuye el caudal, y la mayor potencia se obtiene en el caudal cero. Esta característica es opuesta a la de una bomba centrífuga, en la que el requisito de potencia aumenta con el aumento del caudal. Asimismo, los requisitos de potencia y la altura de elevación de la bomba aumentan con el aumento del paso, lo que permite que la bomba se ajuste según las condiciones del sistema para proporcionar el funcionamiento más eficiente.
La principal ventaja de una bomba de flujo axial es que tiene una descarga (caudal) relativamente alta a una altura relativamente baja (distancia vertical). [3] Por ejemplo, puede bombear hasta 3 veces más agua y otros fluidos a elevaciones de menos de 4 metros en comparación con la bomba centrífuga o de flujo radial más común . También se puede ajustar fácilmente para que funcione con la máxima eficiencia a bajo caudal/alta presión y alto caudal/baja presión cambiando el paso de la hélice (solo algunos modelos).
El efecto de giro del fluido no es demasiado severo en una bomba axial [4] y la longitud de las aspas del impulsor también es corta. Esto conduce a menores pérdidas hidrodinámicas y mayores eficiencias de etapa . Estas bombas tienen las dimensiones más pequeñas entre muchas de las bombas convencionales y son más adecuadas para alturas bajas y descargas más altas.
Una de las aplicaciones más comunes de los AFP sería el manejo de aguas residuales de fuentes comerciales, municipales e industriales.
En los veleros, los AFP también se utilizan en bombas de transferencia utilizadas para el lastre de navegación . En las centrales eléctricas, se utilizan para bombear agua de un embalse, río, lago o mar para enfriar el condensador principal. En la industria química, se utilizan para la circulación de grandes masas de líquido, como en evaporadores y cristalizadores . En el tratamiento de aguas residuales , un AFP se utiliza a menudo para la recirculación interna de licor mixto (es decir, transferir licor mixto nitrificado de la zona de aireación a la zona de desnitrificación).
En la agricultura y la pesca se utilizan unidades móviles de gran potencia para elevar el agua destinada al riego y al drenaje. En el este de Asia, millones de unidades móviles de menor potencia (6-20 HP) funcionan principalmente con motores diésel y de gasolina de un solo cilindro. Los agricultores más pequeños las utilizan para el riego de cultivos, el drenaje y la pesca. Los diseños de los impulsores también han mejorado, aportando aún más eficiencia y reduciendo los costes energéticos a la agricultura en esa zona. Los diseños anteriores tenían menos de dos metros de largo, pero hoy en día pueden tener hasta 6 metros o más para permitirles "llegar" de forma más segura a la fuente de agua y al mismo tiempo permitir que la fuente de energía (muchas veces se utilizan tractores de dos ruedas ) se mantenga en posiciones más seguras y estables, como se muestra en la imagen adyacente.
