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Bombas de impulsión.Para muchas necesidades de la vida diaria tanto en la vida doméstica como en la industria, es preciso impulsar sustancias a través de conductos, los aparatos que sirven para este fin se conocen como bombas de impulsión. Aunque en la práctica se pueden bombear gases e incluso sólidos en suspensión gaseosa o líquida, para los intereses de esta página se consideran bombas solo las máquinas diseñadas para trasegar líquidos. La diversidad de estas máquinas es extensa, aquí solo trataremos de manera elemental las mas comunes.Clasificación de las bombas.Todas las bombas pueden clasificarse en dos grupos generales:
Si el ajuste es apropiado, estas bombas pueden bombear el aire de su interior y con ello, crear la suficiente depresión en el conducto de admisión como para succionar el líquido a bombear desde niveles mas bajos que la posición de la bomba, aun cuando estén llenas de aire. Se caracterizan porque el caudal de bombeo casi no es afectado por la presión de funcionamiento. Se pueden clasificar en: Las bombas de presión límite son aquellas que impulsan el líquido solo hasta determinada presión, a partir de la cual el caudal es cero. Estas bombas pueden funcionar por un tiempo relativamente largo sin averías con el conducto de salida cerrado. Existe en ellas una dependencia generalmente no lineal entre el caudal bombeado y la presión de descarga. Las mas comunes son: Veamos ahora algunas características de cada una de ellas. Bombas de desplazamiento positivo.
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 Figura 1 |
En la figura 1 se muestra
un animado de como se produce el bombeo, observe el movimiento de las
válvulas de entrada y salida con el movimiento del
pistón. Durante la carrera de descenso del pistón, se
abre la válvula de admisión accionada por el vacío
creado por el propio pistón, mientras la de descarga se aprieta
contra su asiento, de esta forma se llena de líquido el espacio
sobre él. Luego, cuando el pistón sube, el incremento de
presión cierra la válvula de admisión y empuja la
de escape, abriéndola, con lo que se produce la descarga. La
repetición de este ciclo de trabajo produce un bombeo pulsante a
presiones que pueden ser muy grandes. El accionamiento del pistón en las bombas reales se fuerza a través de diferentes mecanismos, los mas comunes son:
Como durante el trabajo se produce rozamiento entre el pistón y el cilindro, necesitan de sistemas de lubricación especiales para poder ser utilizadas en la impulsión de líquidos poco lubricantes tales como el agua. Tampoco pueden ser usadas con líquidos contaminados con partículas que resultarían abrasivas para el conjunto. |
| Una variante de este
método de bombeo se utiliza en los molinos de
viento tradicionales, en este caso el cilindro es inoxidable,
generalmente de bronce, y el pistón, también inoxidable,
está dotado de sellos o zapatillas de cuero, las que duran
bastante tiempo
lubricadas con el agua de funcionamiento a las bajas velocidades de
acción de estos molinos. En la figura 2 se muestra un animado de este método, observe como en este caso la impulsión es axial, y hay una válvula colocada en el centro del pistón. Esta válvula permite el paso desde la cámara inferior del cilindro a la cámara superior durante la carrera de descenso, luego, cuando el pistón sube se cierra, y el agua es impulsada hacia arriba por el pistón. Otra válvula en la parte inferior del cilindro permite la entrada del agua a este cuando el pistón sube y crea succión debajo, pero se cierra cuando este baja, obligando al agua a cambiar de la cámara inferior a la superior del pistón a través de la válvula central. |
 Figura 2
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| Hay diferentes variantes
de las bombas de engrane, pero la mas común es la que se muestra
animada en la figura 3. En un cuerpo cerrado están colocados dos engranes acoplados de manera que la holgura entre estos y el cuerpo sea muy pequeña. El accionamiento de la bomba se realiza por un árbol acoplado a uno de los engranes y que sale al exterior. Este engrane motriz arrastra el otro. Los engranes al girar atrapan el líquido en el volumen de la cavidad de los dientes en uno de los lados del cuerpo, zona de succión, y lo trasladan confinado por las escasas holguras hacia el otro lado. En este otro lado, zona de impulsión, el líquido es desalojado de la cavidad por la entrada del diente del engrane conjugado, por lo que se ve obligado a salir por el conducto de descarga. La presión a la salida en estas bombas es también pulsante como en las bombas de pistones, pero los pulsos de presión son en general menores en magnitud y mas frecuentes, por lo que puede decirse que tienen un bombeo mas continuo que aquellas. Este tipo de bombas es muy utilizado para la impulsión de aceites lubricantes en las máquinas y los sistemas de accionamiento hidráulico. |
 Figura 3
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| En la figura 4 se muestra
de forma esquemática un animado del funcionamiento de estas
bombas. El elemento de bombeo en este caso es un diafragma flexible, colocado dentro de un cuerpo cerrado que se acciona desde el exterior por un mecanismo reciprocante. Este movimiento reciprocante hace aumentar y disminuir el volumen debajo del diafragma, observe que un par de válvulas convenientemente colocadas a la entrada y la salida fuerzan el líquido a circular en la dirección de bombeo. Como en las bombas de diafragma no hay piezas fricionantes, ellas encuentran aplicación en el bombeo de líquidos contaminados con sólidos, tal como los lodos, aguas negras y similares. |
 Figura
4 |
| Utilicemos el esquema de
la figura 5 para la descripción de las bombas de paletas. Dentro de un cuerpo con una cavidad interior cilíndrica se encuentra un rotor giratorio excéntrico por donde entra el movimiento a la bomba. En este rotor se han practicado unos canales que albergan a paletas deslizantes, construidas de un material resistente a la fricción. Cada paleta es empujada por un resorte colocado en el fondo del canal respectivo contra la superficie interior de la cavidad del cuerpo. Este resorte elimina la holgura entre la paleta y el interior de la bomba, con independencia de la posición del rotor, y además compensa el desgaste que puede producirse en ellas con el uso prolongado. Cuando el rotor excéntrico gira, los espacios entre las paletas de convierten en cámaras que atrapan el líquido en el conducto de entrada, y lo trasladan al conducto de salida. Observe que, debido a la excentricidad, del lado de la entrada, la cámara se agranda con el giro y crea succión, mientras que del lado de la salida, la cámara se reduce y obliga al líquido a salir presurizado. En la figura 6 puede verse un animado del funcionamiento de una de estas bombas utilizando solo dos paletas para simplificar. La debida hermeticidad de las paletas y el cuerpo se garantiza por la presión del resorte colocado entre ellas. |
 Figura 5
 Figura 6 |
 Figura 7
En la figura 8 se presenta
un esquema ilustrativo del impelente y el cuerpo que puede servir para
entender, y en la figura 9 un esquema animado que de manera muy
elemental sirve para ilustrar como una bomba centrífuga impulsa
el
líquido.
En este caso las paletas se han representado rectas, pero el principio de funcionamiento es el mismo. |
El mostrado en la figura
es del tipo abierto. Observe las aletas curvas que forman parte de
él. Cuando el impelente gira dentro del líquido, sus paletas lo atrapan por el borde interior (cerca del centro) y lo conducen dirigido por el perfil de la paleta. Debido al giro a alta velocidad, el fluido adquiere un movimiento circular muy rápido que lo proyecta radialmente con fuerza, el cuerpo entonces completa el trabajo dirigiéndolo al conducto de salida.  Figura 8
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| Las bombas
centrífugas por su modo de operar , solo pueden
generar presiones de salida limitadas, está claro, la
presión la genera la fuerza centrífuga, por lo que su
máximo valor dependerá de esta, la que a su vez depende
de la velocidad de giro y del diámetro del impelente, de manera
que a mayor velocidad y diámetro, mayor presión final. Como la velocidad de giro y el diámetro del impelente no pueden aumentarse indefinidamente sin que peligre su integridad física, entonces estas bombas, no pueden generar presiones muy altas como lo hacen las de desplazamiento positivo. Otra característica que las distingue, es que el caudal bombeado depende de la presión de salida, de forma que a mayor presión menos caudal. La figura 10 muestra un gráfico típico de la relación presión-caudal de estas bombas.  Figura 10 |
 Figura 9
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| En el esquema de la
derecha (figura 11) se muestra un esquema simplificado de una bomba de
hélice, o bombas axiales. Observe la construcción, una hélice de palas de empuje axial está confinada con escasa holgura en un cuerpo cilíndrico acodado, esta hélice al girar empuja el líquido hacia la salida. Estas bombas encuentran aplicación en aquellas situaciones en las cuales la bomba está sumergida, o por debajo del nivel del líquido a bombear y donde se necesiten grandes caudales de bombeo a bajas presiones. |
 Figura 11
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| Observe el animado de la
figura 12, en él se muestra un esquema del funcionamiento. Note
que si el conducto de salida se cierra, la incompresibilidad del
líquido impide que el diafragma baje, por lo que el
vástago empujador perderá el contacto con la leva, el que
no se recuperará hasta que se libere el conducto de salida. El típico uso de estas bombas es como elemento de trasiego del combustible desde el depósito hasta el carburador en los motores de combustión interna. |
 Figura 12
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