En este artículo intentamos recopilar todos los principios posibles de las bombas. A menudo, en una amplia variedad de marcas y tipos de bombas es difícil de entender sin saber cómo funciona una unidad en particular. Tratamos de dejarlo claro, ya que es mejor ver una vez que escuchar cien veces.
En la mayoría de las descripciones del funcionamiento de las bombas en Internet solo hay secciones de la parte de flujo (en el mejor de los casos, esquemas de trabajo en fases). Esto no siempre ayuda a entender cómo funciona la bomba. Además, no todos tienen una formación en ingeniería.
Esperamos que esta sección de nuestro sitio no solo lo ayude a elegir el equipo correcto, sino que también amplíe sus horizontes.Rueda de aguaDurante mucho tiempo, la tarea fue elevar y transportar el agua. Los primeros dispositivos de este tipo fueron las ruedas elevadoras de agua. Se cree que fueron inventados por los egipcios.
La máquina elevadora de agua representaba una rueda en la que se unían jarras circulares. El borde inferior de la rueda se introdujo en el agua. Cuando la rueda giraba alrededor del eje, las jarras recogían el agua del depósito y luego, en la parte superior de la rueda, el agua se vertía de las jarras en una bandeja de recepción especial. Utiliza la fuerza muscular humana o animal para rotar el dispositivo.Tornillo arquimedianoArquímedes (287–212 aC), un gran erudito de la antigüedad, inventó un dispositivo de tornillo de levantamiento de agua, que más tarde lleva su nombre. Este dispositivo levantó el agua con un tornillo que giraba dentro del tubo, pero algo de agua siempre fluyó hacia atrás, ya que en esos tiempos se desconocían los sellos efectivos. Como resultado, se derivó la relación entre la inclinación del tornillo y la alimentación. En el trabajo, uno podría elegir entre un gran volumen de agua que se eleva o una altura de elevación más alta. Cuanto mayor sea la inclinación del tornillo, mayor será la altura de alimentación al tiempo que reduce el rendimiento.Bomba de pistonLa primera bomba de pistón para extinguir incendios, inventada por el antiguo mecánico griego Ctesibio, fue descrita ya en el siglo I aC. e. Estas bombas, por derecho, pueden considerarse las primeras bombas. Hasta principios del siglo XVIII, las bombas de este tipo se utilizaban con bastante poca frecuencia, ya que Hechas de madera, a menudo se rompen. El desarrollo de estas bombas se recibió luego de que comenzaron a fabricarse a partir de metal.
Con el inicio de la revolución industrial y el advenimiento de las máquinas de vapor, las bombas de pistón comenzaron a utilizarse para bombear agua de las minas.
Actualmente, las bombas de pistón se utilizan en la vida diaria para extraer agua de los pozos, en la industria, en bombas dosificadoras y bombas de alta presión.También hay bombas de pistones unidos en grupos: dos émbolos, tres émbolos, cinco émbolos, etc.
Número de bombas fundamentalmente diferente y su posición relativa en relación con el accionamiento.Bomba de impulso
Las bombas de ala son un tipo de bombas de pistón. Las bombas de este tipo se inventaron a mediados del siglo XIX.
Las bombas son bidireccionales, es decir, suministran agua sin ralentí.
Se utilizan principalmente como bombas manuales para el suministro de combustible, aceites y agua de pozos.
Construcción:
Dentro de la carcasa de hierro fundido hay elementos de trabajo de la bomba: el impulsor, el movimiento alternativo y dos pares de válvulas (admisión y escape). Cuando el impulsor se mueve, el líquido bombeado se mueve desde la cavidad de succión hasta la inyección. El sistema de válvulas evita el flujo de fluidos en la dirección opuesta
Bomba de fuelle
Las bombas de este tipo tienen en su diseño los fuelles («armónica»), que comprimen y producen la transferencia de fluidos. El diseño de la bomba es muy simple y consta de solo algunas partes.
Por lo general, estas bombas están hechas de plástico (polietileno o polipropileno).
La aplicación principal es el bombeo de líquidos químicamente activos de barriles, botes, botellas, etc.
El bajo precio de la bomba permite que se use como una bomba desechable para bombear líquidos cáusticos y peligrosos con la posterior eliminación de esta bomba.
Bomba de paletas rotativas
Las bombas de paletas rotativas (o compuertas) son bombas autocebantes de tipo volumétrico. Diseñado para bombear líquidos. Posee la capacidad de lubricación (aceite, combustible diesel, etc.). Las bombas pueden aspirar el líquido «seco», es decir, No es necesario rellenar previamente la carcasa con fluido de trabajo.
Principio de operación: el cuerpo de trabajo de la bomba está diseñado como un rotor ubicado excéntricamente que tiene ranuras radiales longitudinales en las cuales se deslizan las placas planas (compuertas), presionadas contra el estator por fuerza centrífuga.
Dado que el rotor está ubicado de manera excéntrica, cuando la placa gira, al estar continuamente en contacto con la pared de la carcasa, entra en el rotor y luego sale de él.
Durante el funcionamiento de la bomba, se forma un vacío en el lado de succión y la masa bombeada llena el espacio entre las placas y luego se expulsa al tubo de descarga.
Bomba de engranajes con engranaje externo
Las bombas de engranajes con engranajes externos están diseñadas para bombear líquidos viscosos con lubricidad.
Las bombas son autoaspirantes (generalmente no más de 4-5 metros).
Principio de funcionamiento:
El engranaje impulsor está en constante acoplamiento con el accionado y lo pone en movimiento giratorio. Cuando los engranajes de la bomba giran en direcciones opuestas en la cavidad de succión, los dientes, saliendo del engranaje, forman un vacío (vacío). Debido a esto, el fluido entra en la cavidad de succión, que, al rellenar las cavidades entre los dientes de ambos engranajes, mueve los dientes a lo largo de las paredes cilíndricas en el alojamiento y se transfiere desde la cavidad de succión a la cavidad de descarga, donde los engranajes se acoplan y expulsan el fluido de las cavidades hacia la tubería de descarga. En este caso, se forma un contacto apretado entre los dientes, como resultado de lo cual es imposible la transferencia inversa de fluido desde la cavidad de descarga a la cavidad de absorción.
Bomba de engranajes con engranaje interno
Las bombas son similares en principio a las bombas de engranajes convencionales, pero tienen dimensiones más compactas. De los menos se puede llamar la complejidad de la fabricación.
Principio de funcionamiento:
El engranaje de accionamiento es accionado por un eje de motor eléctrico. Al agarrar los dientes del piñón, el engranaje exterior también gira.
Al girar, las aberturas entre los dientes se liberan, el volumen aumenta y se crea un vacío en la entrada, lo que garantiza la ingesta de líquidos.
El medio se mueve en los espacios interdentales hacia el lado de descarga. La hoz, en este caso, sirve como un sello entre las secciones de succión y descarga.
Cuando se inserta un diente en el espacio interdental, el volumen disminuye y el medio se expulsa a la salida de la bomba.
Bombas de la hoz de la leva
Las bombas de leva (kolovratny o rotor) están diseñadas para la transferencia suave de productos viscosos que contienen partículas.
La diferente forma de los rotores instalados en estas bombas le permite bombear líquidos con grandes inclusiones (por ejemplo, chocolate con nueces enteras, etc.)
La frecuencia de rotación de los rotores, por lo general, no supera las 200 … 400 revoluciones, lo que permite el bombeo de productos sin destruir su estructura.
Utilizado en industrias alimentarias y químicas.
En la imagen se puede ver una bomba rotativa con rotores de tres lóbulos.
Las bombas de este diseño se utilizan en la producción de alimentos para el bombeo suave de crema, crema agria, mayonesa y similares, que, al ser bombeados por otros tipos de bombas, pueden dañar su estructura.
Por ejemplo, cuando se bombea una crema con una bomba centrífuga (cuya velocidad de la rueda es de 2900 rpm), se baten en mantequilla.
Bomba de impulso
La bomba de hélice (laminilla, bomba con un rotor suave) es un tipo de bomba de paletas rotativas.
El cuerpo de trabajo de la bomba es un impulsor suave, plantado con una excentricidad relativa al centro de la carcasa de la bomba. Debido a esto, cuando el impulsor gira, el volumen entre las cuchillas cambia y se crea un vacío en la succión.
Lo que sucede a continuación se puede ver en la imagen.
Las bombas son autocebantes (hasta 5 metros).
La ventaja es la simplicidad del diseño.
Bomba sinusal
El nombre de esta bomba proviene de la forma del cuerpo de trabajo, un disco curvado a lo largo de una sinusoide. Una característica distintiva de las bombas sinusales es la capacidad de bombear suavemente productos que contienen grandes inclusiones sin dañarlos.
Por ejemplo, es posible bombear fácilmente sobre una compota de melocotones con las inclusiones de sus mitades (naturalmente, el tamaño de las partículas que se bombean sin daño depende del volumen de la cámara de trabajo. Al elegir una bomba, debe prestar atención a esto).
El tamaño de las partículas bombeadas depende del volumen de la cavidad entre el disco y la carcasa de la bomba.
La bomba no tiene válvulas. Estructurado de forma muy sencilla, lo que garantiza un funcionamiento prolongado y sin problemas.
Principio de funcionamiento: En el eje de la bomba, en la cámara de trabajo, hay un disco con forma de sinusoide. La cámara se divide desde arriba en 2 partes por compuertas (hasta la mitad del disco), que pueden moverse libremente en el plano perpendicular al disco y sellar esta parte de la cámara para evitar que el líquido fluya desde la entrada de la bomba hasta la salida (consulte la figura).
Cuando el disco gira, crea un movimiento ondulatorio en la cámara de trabajo, debido a que el fluido se mueve desde la boquilla de succión hasta la descarga. Debido al hecho de que la cámara está medio separada por puertas, el fluido se comprime en la tubería de descarga.
Bomba de tornillo
La parte principal de trabajo de la bomba de barrena excéntrica es un par de tornillo (gerotor), que determina tanto el principio de funcionamiento como todas las características básicas de la unidad de bombeo. El par de tornillos consta de una parte fija, un estator y una parte móvil, un rotor.
El estator es una hélice de entrada interna n + 1, hecha, como regla, de un elastómero (goma), inseparablemente (o por separado) conectado a un yugo metálico (manguito).
El rotor es una espiral externa de plomo n, que generalmente está hecha de acero con o sin recubrimiento posterior.
Vale la pena señalar que las más comunes en la actualidad son las unidades con un estator de 2 derivaciones y un rotor de 1 derivaciones; este esquema es clásico para casi todos los fabricantes de equipos de tornillo.
El punto importante es que los centros de rotación de las espirales, tanto el estator como el rotor, están compensados por un valor de excentricidad, lo que le permite crear un par de fricción en el que se crean cavidades herméticas cerradas a lo largo de todo el eje de rotación cuando el rotor gira dentro del estator. El número de cavidades cerradas por unidad de longitud del par de tornillos determina la presión final de la unidad, y el volumen de cada cavidad determina su capacidad.
Bombas de tornillo se refieren a bombas volumétricas. Estos tipos de bombas pueden bombear líquidos altamente viscosos, incluidos aquellos con un alto contenido de partículas abrasivas.
Ventajas de las bombas de tornillo:
— Autoaspiración (hasta 7 … 9 metros),
— bombeo cuidadoso de líquido que no destruya la estructura del producto,
— la posibilidad de bombear líquidos altamente viscosos, incluidos los que contienen partículas,
— La posibilidad de fabricar la carcasa de la bomba y el estator de diversos materiales, lo que permite bombear líquidos agresivos.
Las bombas de este tipo son ampliamente utilizadas en las industrias alimentarias y petroquímicas.
Bomba peristáltica
Las bombas de este tipo están diseñadas para bombear productos viscosos con partículas sólidas. El cuerpo de trabajo es una manguera.
Ventaja: simplicidad de diseño, alta fiabilidad, autocebado.
Principio de funcionamiento:
Cuando el rotor gira en glicerina, la zapata sujeta completamente la manguera (cuerpo de trabajo de la bomba), ubicada alrededor de la circunferencia dentro de la carcasa, y comprime el líquido bombeado en la línea. Detrás de la zapatilla, la manguera recupera su forma y aspira el líquido. Las partículas abrasivas se presionan en la capa interior elástica de la manguera, luego se empujan en la corriente sin dañar la manguera.
Bomba de vórtice
Las bombas Vortex están diseñadas para bombear varios fluidos. Las bombas tienen cebado automático (después de llenar la carcasa de la bomba con líquido).
Ventajas: simplicidad de diseño, alta presión, pequeño tamaño.
Principio de funcionamiento:
El impulsor de la bomba de vórtice es un disco plano con cuchillas rectas radiales cortas ubicadas en la periferia de la rueda. La carcasa tiene una cavidad anular. La protuberancia interna de sellado, estrechamente adyacente a los extremos exteriores y las superficies laterales de las cuchillas, separa las boquillas de succión y descarga conectadas a la cavidad anular.
Cuando la rueda gira, el líquido queda fascinado por las cuchillas y, al mismo tiempo, bajo la influencia de la fuerza centrífuga, gira. Por lo tanto, en la cavidad anular de la bomba en funcionamiento, se forma una especie de movimiento de vórtice circular en pares, por lo que la bomba se llama vórtice. Una característica distintiva de la bomba de vórtice es que el mismo volumen de fluido que se mueve a lo largo de una trayectoria helicoidal desde la entrada a la cavidad anular a la salida de la misma cae repetidamente en el espacio entre cuchillas de la rueda, donde cada vez recibe un incremento adicional de energía.
Elevador de gas
Gas lift, un dispositivo para levantar un líquido que cae debido a la energía contenida en el gas comprimido mezclado con él. La elevación de gas se usa principalmente para levantar petróleo de pozos utilizando el gas que sale de las formaciones de los cojinetes de petróleo. Los ascensores conocidos, en los que se suministra líquido, principalmente agua, utilizan aire atmosférico. Dichos ascensores se llaman airlifts o mamm pump.
En el gas lift, o el puente aéreo, el gas o el aire comprimido del compresor se alimenta a través de una tubería, se mezcla con un líquido, formando una emulsión de gas-líquido o agua a aire, que se eleva a través de la tubería. Mezcla de gas con líquido se produce en la parte inferior de la tubería. La acción del gas lift se basa en el equilibrio de la columna de emulsión gas-líquido con la columna de gotas de líquido en base a la ley de los recipientes de comunicación. Uno de ellos es un pozo o un reservorio, y el otro es un tubo que contiene una mezcla de gas y líquido.
Bombas de diafragma
Las bombas de diafragma son bombas volumétricas. Hay bombas de diafragma simple y doble. Por lo general vienen con una unidad de aire comprimido. Nuestra figura muestra tal bomba.
Las bombas se distinguen por la simplicidad del diseño, tienen autocebado (hasta 9 metros), pueden bombear líquidos químicamente agresivos y líquidos con un alto contenido de partículas.
Principio de funcionamiento:
Dos diafragmas conectados por un eje se mueven hacia adelante y hacia atrás alternando la inyección de aire en las cámaras detrás de las membranas usando una válvula de aire automática.
Succión: la primera membrana crea un vacío cuando se aleja de la pared de la carcasa.
Descarga: el segundo diafragma transmite simultáneamente presión de aire al fluido en la carcasa, empujándolo hacia la salida. Durante cada ciclo, la presión del aire en la pared posterior de la membrana de eyección es igual a la presión, la presión del líquido. Por lo tanto, las bombas de diafragma pueden operar con la válvula de escape cerrada sin afectar la vida útil del diafragma
Bombas axiales (tornillo)
Bombas de tornillo. Pero estas son bombas completamente diferentes, como puede verse en nuestra descripción. El cuerpo de trabajo es el tornillo.
Las bombas de este tipo pueden bombear fluidos de viscosidad media (hasta 800 cSt), tienen una buena capacidad de succión (hasta 9 metros), pueden bombear fluidos con partículas grandes (el tamaño está determinado por el paso del tornillo).
Se utiliza para bombear lodos de petróleo, fuel oil, diesel oil, etc.
Bomba centrifuga
Las bombas centrífugas son las bombas más comunes. El nombre proviene del principio de acción: la bomba funciona a expensas de la fuerza centrífuga.
La bomba consta de una carcasa (probador) y un impulsor ubicado en el interior con cuchillas curvadas radiales. El líquido ingresa al centro de la rueda y, bajo la acción de la fuerza centrífuga, se lanza a su periferia y luego se expulsa a través del puerto de descarga.
Las bombas se utilizan para bombear líquidos. Existen modelos para líquidos químicamente activos, arena y lodos. Se diferencian en los materiales de los estuches: para líquidos químicos, se utilizan diversos grados de aceros inoxidables y plásticos, para lodos: fundiciones resistentes al desgaste o bombas con recubrimiento de goma.
El uso masivo de bombas centrífugas debido a la simplicidad del diseño y bajo costo de fabricación.
Bomba multiseccion
Las bombas múltiples son bombas con múltiples impulsores dispuestos en serie. Tal disposición es necesaria cuando se necesita una gran presión de salida.
El hecho es que una rueda centrífuga convencional produce una presión máxima de 2-3 atm.
De acuerdo con esto, para obtener un mayor valor de presión, use varias ruedas centrífugas instaladas sucesivamente.
(De hecho, son varias bombas centrífugas conectadas en serie).
Estos tipos de bombas se utilizan como bombas sumergibles de pozo y como bombas de alta presión en red.
Bomba de tres tornillos
Las bombas de tres tornillos están diseñadas para bombear líquidos con lubricidad sin impurezas mecánicas abrasivas.
El principio de funcionamiento de la bomba de tres tornillos está claro en la figura.
Se utilizan bombas de este tipo:
— En los buques de flota marítima y fluvial, en las salas de máquinas,
— En sistemas hidráulicos,
— En líneas tecnológicas para el suministro de combustible y bombeo de productos petrolíferos.
Bomba de chorro
La bomba de chorro está diseñada para mover (bombear) líquidos o gases utilizando aire comprimido (o líquido y vapor) que se alimenta a través de un eyector. El principio de funcionamiento de la bomba se basa en la ley de Bernoule (cuanto mayor es el caudal de un fluido en una tubería, menor es la presión de este fluido). Esto se debe a la forma de la bomba.
El diseño de la bomba es extremadamente simple y no tiene partes móviles.
Las bombas de este tipo se pueden usar como bombas de vacío o bombas para bombear fluidos (incluidas las que contienen inclusiones).
Para el funcionamiento de la bomba se requiere suministro de aire comprimido o vapor.
Las bombas de chorro que funcionan con vapor se llaman bombas de chorro de agua: bombas de agua.
Las bombas que aspiran una sustancia y crean un vacío se llaman eyectores.
Bomba hidro-ram
Esta bomba funciona sin electricidad, aire comprimido, etc. El funcionamiento de este tipo de bomba se basa en la energía del agua que fluye por gravedad y el golpe de ariete que se produce cuando se frena repentinamente.
El principio de funcionamiento de la bomba:
En una tubería de succión inclinada, el agua acelera a una cierta velocidad, a la cual la válvula accionada por resorte (derecha) supera la fuerza del resorte y se cierra, bloqueando el flujo de agua. La inercia del agua detenida bruscamente en la tubería de succión crea un golpe de ariete (es decir, la presión del agua en la tubería de suministro aumenta dramáticamente por un corto tiempo). La magnitud de esta presión depende de la longitud de la tubería de suministro y del caudal de agua.
El aumento de la presión del agua abre la válvula superior de la bomba y parte del agua de la tubería pasa a la tapa del aire (rectángulo arriba) y al tubo de descarga (a la izquierda de la tapa). El aire en la tapa está comprimido, acumulando energía.
Desde que el agua en la tubería de suministro se detiene, la presión cae, lo que conduce a la apertura de la válvula antirrobo y al cierre de la válvula superior. Después de eso, el agua del tapón de aire es empujada por la presión del aire comprimido en la tubería de descarga. Cuando la válvula del amortiguador se abrió, el agua vuelve a acelerar y el ciclo de la bomba continúa.
Bomba de vacío en espiral
La bomba de vacío en espiral es una bomba volumétrica para la compresión interna y el movimiento de gas.
Cada bomba consta de dos espirales de alta precisión de Arquímedes (cavidades falciformes) ubicadas con un desplazamiento de 180 ° entre sí. Una hélice está inmóvil, y la otra gira por un motor.
La hélice en movimiento realiza una rotación orbital, lo que conduce a una reducción constante de las cavidades del gas, al comprimir y mover el gas desde la periferia hacia el centro a lo largo de la cadena.
Las bombas de vacío en espiral pertenecen a la categoría de bombas de vacío de foreline “secas”, que no usan aceites de vacío para sellar las partes acopladas (sin fricción, sin necesidad de aceite).
Una de las aplicaciones de este tipo de bomba son los aceleradores de partículas y los sincrotrones, que en sí mismos hablan de la calidad del vacío creado.
Bomba laminar (disco)
La bomba laminar (disco) es un tipo de bomba centrífuga, pero puede realizar el trabajo no solo de las bombas centrífugas, sino también de las bombas abdominales progresivas, de paletas y de engranajes, es decir, Bomba de fluidos viscosos.
El impulsor de la bomba laminar consta de dos o más discos paralelos. Cuanto mayor sea la distancia entre los discos, más viscoso el fluido puede bombear la bomba. La teoría de la física de un proceso: en condiciones de flujo laminar, las capas fluidas se mueven a diferentes velocidades a través de la tubería: la capa más cercana a la tubería estacionaria (la llamada capa límite) fluye más lentamente que las capas más profundas (cerca del centro de la tubería) del medio actual.
De manera similar, cuando el fluido entra en la bomba de disco, se forma una capa límite sobre las superficies giratorias de los discos paralelos del impulsor. A medida que los discos giran, la energía se transfiere a capas sucesivas de moléculas en el fluido entre los discos, lo que crea gradientes de velocidad y presión a lo largo del ancho del paso condicional. Esta combinación de capa límite y arrastre viscoso da como resultado un momento de bombeo que «arrastra» el producto a través de la bomba en un flujo suave y casi no pulsátil.