Una bomba de pistón es un tipo de bomba de desplazamiento positivo en la que el sello de alta presión se mueve en vaivén con el pistón . [1] Las bombas de pistón se pueden utilizar para mover líquidos o comprimir gases . Pueden funcionar en un amplio rango de presiones. Se puede lograr un funcionamiento a alta presión sin afectar negativamente el caudal. Las bombas de pistón también pueden trabajar con medios viscosos y medios que contienen partículas sólidas. [2] Este tipo de bomba funciona a través de una copa de pistón, un mecanismo de oscilación donde las carreras descendentes provocan diferenciales de presión, llenado de cámaras de bomba, donde la carrera ascendente fuerza el fluido de la bomba a salir para su uso. Las bombas de pistón se utilizan a menudo en escenarios que requieren una presión alta y constante y en sistemas de riego o suministro de agua. [3]
Los dos tipos principales de bomba de pistón son la bomba de elevación y la bomba de fuerza . [4] Ambos tipos pueden funcionar manualmente o mediante un motor.
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En una bomba de elevación, la carrera ascendente del pistón hace que el agua pase a través de una válvula hacia la parte inferior del cilindro. En la carrera descendente, el agua pasa a través de válvulas colocadas en el pistón hacia la parte superior del cilindro. En la siguiente carrera ascendente, el agua se descarga desde la parte superior del cilindro a través de un pico. Este tipo de bomba está limitada por la altura del agua que puede soportar la presión del aire contra el vacío.
En una bomba de fuerza, la carrera ascendente del pistón aspira agua, a través de una válvula de entrada, hacia el cilindro. En la carrera descendente, el agua se descarga, a través de una válvula de salida, hacia la tubería de salida.
Las bombas de pistón pueden clasificarse como de acción simple y efecto simple (el fluido es bombeado por una sola cara del pistón y la carrera activa es en una sola dirección) o de acción doble y efecto doble (el fluido es bombeado por ambas caras del pistón y las carreras en ambas direcciones son activas).
El cálculo del caudal teórico de una bomba de pistón es relativamente sencillo.
En una bomba de simple efecto, solo un lado del pistón está en contacto con el fluido. Como resultado, solo una carrera es una carrera de descarga. El caudal teórico se puede calcular utilizando la siguiente ecuación: [5]
Donde Q es el caudal, d es el diámetro del pistón, h es la carrera y n son las rpm. Si la bomba tiene varios cilindros, Q se multiplica por el número de cilindros.
En una bomba de doble efecto, ambos lados del pistón están en contacto con el fluido. Como resultado de esto, ambas carreras son carreras de descarga. Una aproximación del caudal de descarga se da mediante la siguiente ecuación: [5]
Sin embargo, esta ecuación no tiene en cuenta el volumen que ocupa el vástago del pistón. El caudal real se puede calcular en consecuencia:
d 1 es igual al diámetro del vástago del pistón.
El pistón de una bomba de émbolo y pistón no se mueve a una velocidad constante y, como resultado, la presión y el caudal fluctúan a lo largo de la carrera. El siguiente diagrama muestra la relación entre el ángulo del cigüeñal y el caudal de una bomba de simple y doble efecto. La línea muestra el caudal medio de la bomba. Estas fluctuaciones de presión y caudal pueden provocar efectos no deseados, como golpes de ariete, y por lo tanto se suelen mitigar mediante la instalación de un acumulador lleno de aire. El caudal se puede suavizar aún más mediante el uso de varios cilindros desplazados entre sí.
Como resultado, la tasa de entrega real suele ser menor y se puede calcular mediante la siguiente ecuación:
Q s es la tasa de entrega real, Q es la tasa teórica y λ es el coeficiente de pérdida.
