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Laboratorio de Ingeniería Mecánica III (061-5491)
Bombas Reciprocantes
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I. INTRODUCIÓN
Generalmente en las industrias o empresas las bombas utilizadas en sus procesos
presentan rendimientos muy por debajo de sus condiciones nominales. Si uno de los
requerimientos es el de tener un caudal constante a cualquier presión dentro de la
capacidad del impulsor y la resistencia mecánica de la bomba estaríamos hablando de
una bomba reciprocantes de pistón. Las bombas reciprocantes se utilizan en
numerosas aplicaciones que exceden la capacidad de las bombas centrífugas o
rotatorias. Algunos servicios se podrían efectuar con una centrífuga o rotatoria, 'pero
a expensas de un aumento en los requisitos de potencia y de mantenimiento. Debido a
los altos costos de la energía, la bomba de potencia, con su elevada eficiencia
mecánica, se utiliza cada vez más en muchas aplicaciones.
Una bomba reciprocante es de desplazamiento positivo, es decir, recibe un volumen
fijo de líquido en condiciones casi de succión, lo comprime a la presión de descarga y
lo expulsa por la boquilla de descarga. En estas bombas se logra por el movimiento
alternativo de un pistón, émbolo o diafragma. La bomba reciprocante no es cinética
como la centrífuga y no requiere velocidad para producir presión, pues se pueden
obtener presiones altas a bajas velocidades. Todas las bombas de desplazamiento
positivo producen un flujo pulsátil o periódico. Su mayor ventaja es que pueden
manejar cualquier líquido independientemente de su viscosidad. En la bomba de
potencia se hace alternar el elemento de bombeo con una manivela o un cigüeñal.
Esta bomba se mueve con un propulsor con eje rotatorio, como motor eléctrico, de
combustión interna o turbina.
Actualmente existen diversos tipos de bombas entre las cuales se encuentran las
bombas de potencia reciprocantes. Las bombas de potencia son máquinas de
desplazamiento positivo que, a una velocidad constante, entregan esencialmente la
misma capacidad a cualquier presión dentro de la capacidad del impulsor y la
resistencia mecánica de la bomba. La alta eficiencia inherente de estas bombas es casi
independiente de la presión y la capacidad, y sólo es un poco más baja en una bomba
pequeña que en una grande. Por ello, la bomba de potencia es de gran utilidad en
donde se requieren altas presiones y baja capacidad, donde su alta eficiencia
compensa con creces su alto costo inicial en algunas aplicaciones, la entrega
constante con presión variable es una ventaja definida, ya que esta bomba de potencia
también puede actuar como un dispositivo dosificado. En algunas aplicaciones, esto
crea un problema de control que debe resolverse si se varía la velocidad, se deriva a
velocidad constante, o se carga y descarga la bomba en forma intermitente. Muchas
bombas de potencia se disponen para poder cambiar con facilidad el tamaño del
pistón o embolo buzo, con lo cual se tiene una bomba adaptable para un considerable
rango de presiones, en que la capacidad varía inversamente con la presión a una
salida constante de potencia hidráulica.
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La bomba de acción directa se impulsa con un fluido-motor por medio de presión
diferencial. Como estas bombas, originalmente, eran para impulsarlas con vapor,
como la mayor parte de las bombas, se les llamaba bomba de vapor, no porqué
bombearan vapor, sino porque éste las impulsaba. Desde hace bastantes años se han
utilizado otros gases como fluidos-motores. El gas combustible que, en otra forma, se
enviaría con un regulador de presión para servicio de la planta, a menudo se envía a la
bomba de acción directa para que funcione “gratis”. El aire comprimido se utiliza con
frecuencia para impulsar bombas pequeñas en servicios como pruebas hidrostáticas y
dosificación de productos químicos.
Las bombas de potencia se encuentran con dos, tres, cinco, seis y nueve émbolos y de
acuerdo con esto se le llama dúplex, tríplex, quíntuplex, séptuplex y nónuplex
respectivamente.
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II. OBJETIVOS
2.1. Objetivo General
Estudiar las variaciones presiones de descarga e internas del sistema y el
efecto de los accesorios.
2.2. Objetivos Específicos
Conocer los distintos tipos de bombas y en particular la bomba pistón.
Describir las partes o componentes y el principio de funcionamiento de una
bomba pistón.
Investigar cómo influye la presión de descarga y el amortiguador de presión
sobre la onda de presión dentro del cilindro y en el conducto de descarga.
Determinar el efecto que tiene la válvula de alivio de presión sobre la
continuidad del flujo volumétrico.
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III. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
3.1. Bombas de Desplazamiento
Se suelen dividir en cuatro clases generales:
De potencia reciprocante
De vapor
Rotatorias
Sin pistones
Una bomba de potencia es una bomba reciprocante impulsada por una fuente de
energía externa aplicada al cigüeñal de la bomba. Una bomba de vapor es una bomba
reciprocante y una máquina de vapor construidas como una sola unidad. La potencia
para accionar la bomba la suministra la máquina de vapor.
Una bomba rotatoria es una bomba de desplazamiento positivo y consta de una
carcasa fija en la cual están alojados engranes, excéntricas, tornillos, paletas, émbolos
buzo o elementos similares, accionados por la rotación del árbol impulsor. Estas
bombas se caracterizan por sus ajustadas holguras de funcionamiento y por la
ausencia de válvulas de succión y de descarga.
Frecuentemente, las bombas rotatorias sólo se lubrican con el fluido que se
bombea. En las bombas sin pistones se utiliza la presión directa de aire, gas o vapor
sobre el fluido que se bombea
3.2. Clasificación de las bombas Reciprocantes
Las bombas reciprocantes, por lo general, se clasifican por sus características:
Extremo de impulsión, es decir, potencia o acción directa.
Orientación de la línea de centros del elemento de bombeo, es decir,
horizontal o vertical.
Número de carreras de descarga por ciclo de cada biela, es decir, acción
sencilla o doble acción.
Configuración del elemento de bombeo: pistón, émbolo o diafragma.
Número de varillas o bielas de mando, es decir, simplex, dúplex o
múltiplex.
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En las siguientes figuras se ilustran dos tipos de bombas reciprocantes; también
aparece un corte transversal de bomba de potencia.
Fig. 1 Clasificación de bombas reciprocantes
3.2.1. Bombas de potencia reciprocantes
Las bombas de potencia son máquinas de desplazamiento positivo que, a una
velocidad constante, entregan esencialmente la misma capacidad a cualquier presión
dentro de la capacidad del impulsor y la resistencia mecánica de la bomba. La alta
eficiencia inherente de estas bombas es casi independiente de la presión y la
capacidad, y sólo es un poco más baja en una bomba pequeña que en una grande. Por
ello, la bomba de potencia es de gran utilidad en donde se requieren alta presión y
baja capacidad, donde su alta eficiencia compensa con creces su alto costo inicial.
En algunas aplicaciones, la entrega constante con presión variable es una
ventaja definida, ya que esta bomba de potencia también puede actuar como
dispositivo dosificador. En algunas aplicaciones, esto crea un problema de control
que debe resolverse si se varía la velocidad, se deriva a velocidad constante, o se
carga y descarga la bomba en forma intermitente. Muchas bombas de potencia se
disponen para poder cambiar con facilidad el tamaño del pistón o émbolo buzo, con
lo cual se tiene una bomba adaptable para un considerable rango de presiones, en que
la capacidad varía inversamente con la presión a una salida constante de potencia
hidráulica. Las bombas de potencia se encuentran con nueve émbolos y de acuerdo a
esto se les llama dúplex, triplex, quíntuplex, séptuplex y nónuplex respectivamente.
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3.2.1.1. Bombas de potencia verticales: Se construyen con extremos de potencia
totalmente encerrados y autolubricados, protegidos en forma eficaz contra
infiltración de fluido bombeado o la entrada de polvo de la atmósfera
circundante. Las velocidades del émbolo buzo hasta de 400 pie/min (20 m/s),
en las bombas de carrera corta con velocidades de rotación de 300 a 720
rpm, permiten la conexión directa con el impulsor o con una transmisión de
reducción sencilla, en lugar de las transmisiones de doble reducción que se
suelen requerir con bombas antiguas de baja velocidad.
3.2.1.2. Bombas de potencia horizontales: Se fabrican también en un rango
semejante de tamaños para aproximadamente la misma velocidad con
cilindros de fluido fundidos y forjados (Fig. 2). Se encuentran como bombas
tríplex y quíntuplex con émbolos de simple acción. Éstos están conectados
en forma directa a las crucetas en el extremo de potencia con el
prensaestopas entre el cilindro y el bastidor, con lo cual se elimina el yugo y
las varillas de tracción características de la bomba vertical invertida. Las
bombas de este tipo se emplean para inundaciones y para extraer agua salada
en los campos petrolíferos, para la tubería de recolección y de producto, y en
sistemas hidráulicos pequeños y pruebas hidráulicas.
Fig. 1 Bomba de potencia vertical
Fig. 2 Bomba Triplex horizontal
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3.2.1.3. Bombas de potencia de pistón horizontal: Son otro tipo de bomba
reciprocante que se ilustran en la figura 3. Esta bomba suele funcionar a
velocidades que van de 50 a 200 r/min. Las unidades construidas con
engranes de una sola reducción encerradas en el cárter tienen el árbol del
piñón y el cigüeñal montados en cojinetes de rodillos o antifricción; y en
algunos diseños se emplean cojinetes de rodillos en los dos extremos de las
bielas. En algunos diseños se emplean cojinetes de manguito, pero sin
engranaje interno. El cilindro e líquido, con pistón de "vaso lateral", está
equipado con carcasas y pistones fáciles de quitar, con lo cual se pueden
lograr diversas presiones y capacidad de la bomba con el cambio de tamaño
de las camisas y pistones. Estos tipos de bombas utilizan pistones de acción
simple y doble.
3.2.1.4. Bombas de potencia de capacidad variable: Se emplean en aplicaciones
donde se requiere un gasto variable de fluido. El gasto variable se puede
lograr 1) al variar la velocidad de la bomba; 2) al derivar la salida de la
bomba de regreso hacia los sistemas de succión o, 3) al variar la longitud de
la carrera de la bomba. Las velocidades de la bomba se pueden modifi¬car
con el uso de transmisiones de velocidad variable.
3.2.2. Bombas rotativas de pistones radiales de caudal variable
El rotor giratorio lleva alojado en su interior a manera de eje el distribuidor y colector
de caudal (pintle) esencialmente un eje estacionario que lleva agujeros en su interior
que se conectan por medio de toberas con las diferentes cámaras de aspiración y de
impulsión. De hecho esta forma un sistema de válvulas rotativa deslizante ¡y este
sistema es característico de las bombas rotativas de pistones radiales o en "estrella "
de caudal variable.
Fig. 3 Bomba horizontal de pistón
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Gracias a un número relativamente elevado de pistones y a su corta carrera,
las pulsaciones del caudal son enteramente despreciables. La presión de salida de
estas bombas está limitada principalmente por las reacciones sobre los cojinetes, que
llegan a ser muy importantes con presiones elevadas.
3.2.3. Bombas rotativas de pistones radiales de caudal fijo
Este tipo de bombas tiene tantas variantes en la actualidad, que un estudio detenido de
cada uno de ellas escaparía a los alcances de esta información. Por tal motivo, nos
detendremos solamente en las más conocidas.
En este tipo de bombas, existen dos clases fundamentales: de caudal fijo y de
caudal variable. Estas últimas serán analizadas más adelante. Las bombas hidráulicas
rotativas de pistones radiales, pueden clasificarse en general según sus válvulas sean
de asiento o rotativas. Como hemos visto anteriormente, las bombas multicilíndricas
de pistones en línea tienen invariablemente sus válvulas de asiento. En las bombas
radiales, los asientos pueden ser de válvulas de bola, de platillo o de asiento cónico.
Si los cilindros giran, las válvulas son de tipo rotativo o "deslizante" y son
hermetizadas por una película de aceite entre las superficies móviles y estacionarias.
Las bombas que poseen válvulas rotativas son algo diferentes que las que poseen
válvulas de asiento, siendo inevitable cierto resbalamiento a presiones altas, debido a
la fuga de aceite a través del juego en las válvulas. Además las presiones de trabajo
de las bombas de válvulas rotativas se hallan limitadas con el fin de mantener altas
eficiencias volumétricas a una presión constante y además por el riesgo, de
"agarrotamiento " de las válvulas bajo la acción de cargas excesivas. Por tal razón las
bombas de muy alta presión tienen válvulas de asiento, por lo que sus pistones no
giran, y esta es la disposición clásica de las bombas de caudal fijo, o sea, de
suministro constante. Las bombas alternativas de descarga constante comprenden
tipos de pistones radiales con cilindros estacionarios que veremos a continuación,
bombas de pistones axiales con cilindros estacionarlos, que veremos más adelante y
bombas de pistones en línea, que ya hemos visto; todas estas válvulas de asiento.
Con las bombas de alta velocidad, de pistones radiales con válvulas de
asiento, se obtienen eficiencias volumétricas sumamente altas, a valores de un 98%.
Por lo general cada cilindro o cualquier otra cámara en la bomba es pequeño en
relación bloque de acero que la rodea, y los pistones están tan pulidos que se adaptan:
a los cilindros sin necesidad de empaquetadura alguna.
Naturalmente que en esta juega un rol fundamental la viscosidad del aceite por
lo que en los sistemas hidráulicos que emplean este tipo de bombas la temperatura del
sistema debe estar siempre lo más baja y constante posible. La descarga de cada
cilindro adopta la forma de pequeñas pulsaciones de muy alta frecuencia
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3.2.4. Bombas para pastas aguadas
Hay un gran interés en el empleo de bombas para transportar pastas aguadas por
tuberías. En la situación actual del ramo, las bombas de potencia se usan como el
medio más eficiente para bombear dichas pastas. Se bombean pastas aguadas de
carbón, mineral de hierro y cobre de hasta 65% en peso a centenares de millas de
distancia utilizando bombas de potencia. La tecnología para este bombeo es
relativamente nueva y se ha mejorado con la experiencia. Ya se están estableciendo la
nomenclatura y las normas para esta tecnología.
3.3. Amortiguadores de pulsaciones
A fin de compensar las irregularidades e inducir un flujo uniforme en las líneas de
succión y descarga, con mucha frecuencia es necesario crear amortiguadores de
pulsaciones. Su utilización es deseable en particular en bombas sencillas piedras de
alta velocidad. El volumen de un amortiguador de ahí de para una bomba símplex
debe ser de seis a ocho la cilindrada de un émbolos por carrera. En las bombas dúplex
o tríplex, de tres a cuatro veces. Para bombas múltiplex de alta velocidad, el tamaño
del amortiguador puede ser menor que el indicado para una bomba tríplex del mismo
tamaño de émbolos, pero desde máxima importancia hacer que la conexión entre el
amortiguador y la bomba, sea lo más corta y lo más grande posible. Un amortiguador
simple de aire por lo común es satisfactorio en la entrada del lado de succión de las
bombas, pero con mayores presiones de entrega, la carga de aire o gas se pierde
pronto al disolverse en el fluido bombeado. En este caso, se necesita un amortiguador
que tenga alguna forma de diafragma o bolsa para mantener la carga, esta es
alrededor de dos tercios de la presión del sistema.
Con agua desarenada para la alimentación de calderas, una cámara de succión
en que se le vapor como medio amortiguador resulta sencillo y eficaz. Este "Cojín" de
vapor se mantiene al cubrir la cámara con camisas que contengan vapor a una presión
un poco más alta que la presión máxima de succión. Las cámaras amortiguadores en
la succión resulta conveniente en particular en los casos en que el líquido llega a la
bomba bajo una carga estática o la línea de succión es relativamente larga.
3.4. Razones para utilizar bombas reciprocantes
La justificación para seleccionar una bomba reciprocante, en vez de una
centrífuga o una rotatoria debe ser el costo; no sólo el costo inicial sino el
costo total, incluso los costos de energía y mantenimiento.
Algunas aplicaciones se prestan mejor para bombas reciprocantes. Los
servicios típicos incluyen limpieza con agua a alta presión (20gpm a 10
000psig), inyección de glicoles (5gpm a 1 000psig), carga con amoníaco
(40gpm a 4 000psig). Otra aplicación en donde es casi obligatoria la bomba
reciprocante es para pastas aguadas abrasivas o materiales muy viscosos a más
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de unas 500psig. Los ejemplos son desde pasta aguada de carbón hasta
mantequilla de maní.
La mejor característica de la bomba de potencia es su alta eficiencia, pues
suele ser de 85 a 94%. La pérdida de 10% incluye todas las que ocurren en las
bandas, engranes, cojinetes, empaquetaduras y válvulas.
Otra característica de la bomba reciprocante es que la capacidad está en
función de la velocidad y es más o menos independiente de la presión de
descarga. Por ello, una bomba de potencia de velocidad constante que mueve
100gpm a 500psig podrá manejar cerca de 100gpm a 3 000psig.
La bomba de acción directa tiene algunas ventajas más que la bomba de
potencia. Se usa para aplicaciones con alta presión y bajo flujo. Las presiones
de descarga suelen ser ente 300 y 5 000psig, pero pueden exceder 10 000psig.
La capacidad es proporcional a la velocidad entre el punto “al freno” y la
máxima, sin que importe la presión de ahogo. La velocidad se controla con la
estrangulación del fluido-motor. Suelen ser autocebantes, en particular el tipo
de bajo volumen del espacio de funcionamiento.
En las bombas de acción directa casi no influyen las condiciones
desfavorables, como vapores corrosivos, pues no tienen cubierta de cojinetes,
caja de cigüeñal o depósito de aceite; salvó las que necesitan un lubricador.
Algunas bombas de acción directa que quedaron cubiertas por una inundación
accidental, han seguido funcionando sin efectos dañinos. Estas bombas son
silenciosas, de fácil mantenimiento y sus bajas velocidades y construcción
fuerte les dan larga duración.
Las bombas de potencia y de acción directa, con conexiones y accesorios
especiales para trabajo a baja velocidad se han empleado con buenos
resultados para pastas aguadas abrasivas.
La baja eficiencia térmica de las bombas de acción directa suele, a veces, ser
una ventaja. Cuando se las acciona con vapor, se pierde muy poco calor entre
la entrada y la descarga. La temperatura en el escape es la misma que se
obtiene con estrangulación. En los casos en que se estrangula vapor a alta
presión a una presión más baja para calentamiento, por ejemplo, para
desaerear agua de alimentación de calderas, el vapor se puede utilizar para
mover una bomba de acción directa y el vapor en el escape se utiliza para el
calentamiento. En este caso, el lado de potencia (anillos de pistón, válvulas,
etc.) funciona sin lubricación para que el vapor de la descarga no contenga
aceite.
3.5. Aplicaciones típicas de las bombas reciprocantes
Carga de glicoles. El etilenglicol o el trietilenglicol se bombea a un
absorbedor a unas 1 000psig para eliminar la humedad del gas natural. El
glicol absorbe el agua, se lo estrangula a presión atmosférica y se lo calienta
para eliminar el agua. Después, se enfría y se devuelve con la bomba al
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absorbedor. Para este servicio se utilizan bombas de potencia con motor y
reciprocantes de acción directa.
Carga de aminas. La monoetanolamina, otras aminas y los absorbentes
patentados eliminan el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de carbono del gas
natural. Se bombea el absorbente hacia un absorbedor a unas 1 000psig y
produce una acción similar a la de los glicoles. En las plantas grandes para
tratamiento de gas se suelen utilizar bombas centrífugas; en las pequeñas, son
más adecuadas las bombas de potencia propulsadas por motor eléctrico.
Petróleo pobre. El aceite para absorción se utiliza igual que los glicoles y
aminas pero absorbe los hidrocarburos como butano, propano y etano del gas
natural.
Inyección de agua salada. Un método que se utiliza mucho para la
recuperación secundaria de petróleo y gas en los campos casi agotados, es
inundar los yacimientos con agua, por lo general, agua salada en pozos
periféricos para obligar a los hidrocarburos a moverse hacia el pozo central.
En los campos pequeños se utilizan bombas de potencia.
Eliminación de agua salada. Se suelen utilizar bombas de potencia para
bombear el agua salada a un pozo para eliminarla.
Evitadores de reventones. Los evitadores de reventones, hidráulicos,
siempre están listos durante la perforación de pozos de petróleo y gas para
cerrar el pozo si se inicia el llamado reventón. La potencia hidráulica se aplica
con bombas reciprocantes, con motor eléctrico o neumático. La presión
normal de funcionamiento es entre 1 000 y 3 000psig.
Sistemas de oleoductos y gasoductos. Se utilizan bombas de potencia para
inyectar amoníaco o hidrocarburos ligeros en estas tuberías. Se envían
diversas pastas aguadas y petróleo crudo en las tuberías con bombas de
potencia de pistón y émbolo.
Sistemas hidráulicos. Se utiliza un líquido hidráulico, como aceite soluble y
agua en laminadoras de acero y petróleo diáfano (Keroseno) y aceite en las
laminadoras de aluminio, para colocar Los rodillos de las laminadoras y se
emplean cilindros hidráulicos para mover el metal que se lamina. Estos
sistemas de cargas con bombas de potencia con motor a una presión entre 1
000 y 5000psig
Producción de fertilizantes. Se utilizan bombas de potencia con
prensaestopas especiales para bombear amoníaco a presiones hasta de 5
500psig. Se utilizan bombas de potencia con extremos para líquido hechos de
acero inoxidable y prensaestopas especiales para bombear carbonato de
amonio a presiones hasta de 3 500psig para la producción de urea.
Limpieza. El agua a presiones entre 7 000 y 10 000psig enviada con bombas
de potencia se utiliza para lavar equipos y estructuras.
Tambores deshidratadores. La bomba de acción directa, de mínima holgura
es muy adecuada para bombear los hidrocarburos desde los tambores
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deshidratadores en las refinerías, debido a su velocidad variable y su baja
carga neta positiva de-succión NPSH.
Pruebas hidrostáticas. Se utilizan bombas de potencia y de acción directa
para las pruebas hidrostáticas de equipos y sistemas. La bomba con émbolo de
acción directa es muy adecuada para este servicio porque se “ahoga” a
determinada presión y sólo bombea si falla la presión.
Pastas aguadas. Se emplean bombas de potencia y de acción directa par
manejar pastas aguadas como mantequilla de maní, detergentes, plásticos,
carbón y minerales pulverizados en procesos y tuberías. Las presiones pueden
llegar hasta unas 10 000psig y las temperaturas a unos 700º F.
Dosificación. Se utilizan diversas configuraciones de bombas de potencia y
de acción directa para dosificar líquidos desde bombas grandes para tuberías
con propulsión de velocidad variable y también las hay pequeñas, de volumen
controlado para inyectar cantidades precisas de productos químicos en la
corriente de proceso.
Homogeneización. La leche y otros productos alimenticios y no alimenticios
se homogeneizan para hacerlos uniformes y evitar la separación. Gran parte
de la homogeneización se logra al bombear el material con una bomba de
potencia de émbolo hasta una alta presión y, luego, con la estrangulación con
una o más válvulas especiales.
3.6. Desventajas de las bombas reciprocantes
Las bombas reciprocantes tienen ciertas desventajas y la más común es el
flujo a pulsaciones; por ello, se debe tener cuidado en el diseño del sistema.
Más adelante en este artículo aparece información al respecto.
En la mayoría de las aplicaciones los costos inicial y de mantenimiento de las
bombas reciprocantes serán mayores que para las centrífugas o las rotatorias.
La empaquetadura típica en una bomba de potencia dura menos de tres meses,
o sea mucho menos que un sello mecánico en un eje rotatorio.
La bomba de acción detecta tiene baja eficiencia térmica cuando se le impulsa
con un gas como el vapor de agua. La eficiencia mecánica (fuerza de salida
dividida entre la fuerza de entrada) es alta; pero, debido a que no tiene ningún
componente, como un volante, para almacenar energía, el gas motor debe
permanecer a la plena presión de entrada en el cilindro durante toda la carrera;
al final de la carrera se expande el gas hacia el tubo de escape, pero no efectúa
ningún trabajo durante la expansión. Por tanto, la energía térmica del gas se
pierde por fricción. El consumo aproximado de vapor de estas bombas es de
100lb/h por cada caballo hidráúlico (hhp), es decir, por cada caballo
hidráulico producido en el extremo de líquido, se necesitan unas 100 lb/h de
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vapor. Cuando el fluido-motor es gas natural o aire, el consumo es alrededor
de 9 500ft3 estándar/(h) (hhp).
La mayoría de los problemas con las bombas reciprocantes se pueden evitar
con la selección de bombas que trabajen a velocidades conservadoras, con
diseño cuidadoso del sistema de bombeo y con métodos de mantenimiento
que conserven la aleación entre el émbolo y el prensaestopas.
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IV. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Y SU FUNCIONAMIENTO
Banco de Pruebas FM 23 (para bombas reciprocantes). Marca: Armfield.
Serial: 067709
Compuesto por:
Una Bomba reciprocante Marca: DOMOSA
Hmax= 40 m Qmax= 40 Lts/min. KW= 0.18
RPM = 1380
Un Motor Marca: BROOK HANSEN
Serie: Nº 18782
2 Sensores SPH 4 (Medidores de Presión) Marca: Armfield
Rango: -100 a 1378,4 KPa
Apreciación: ± 0,1 KPa
Un Amortiguador Marca: Speck – Kolbenpumpenfabrik
Tipo: DS 270/46
Tmax = 100 ºC Pmax = 46 bar Pmin = 5 bar
Un banco de pruebas que contiene dos tanques de depósito de agua, los cuales se
encuentran interconectados. También poseen sensores que emiten señales a un
computador que registra las variaciones de presión en la succión de la bomba y la
presión interna del sistema, además de sensibilizar el desplazamiento del pistón.
El sistema posee una válvula de control manual para cerrar el flujo cuando se
requiera hacer mantenimiento. El sistema tiene un émbolo que realiza la presión del
fluido, y dicho pistón posee válvulas internas que facilitan la compresión y
expansión. El sistema posee un acumulador de pulsaciones (amortiguador), el cual
mejora notablemente la continuidad del fluido al tanque de almacenamiento. También
existe una válvula de descarga para regular el flujo en la bomba y también para
realizar mantenimiento. Además, posee una válvula de alivio que se encarga de
conducir el flujo de la tubería donde se encuentra conectada cuando la presión en la
tubería propia del sistema alcanza un valor por encima del permisible. Por último, los
datos de los sensores se registran en un computador dando el comportamiento en cada
instante de las variables medidas.
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V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Se aseguró que todo el banco de pruebas funcionara de manera correcta.
Se colocó en funcionamiento el sistema.
Se abrió la válvula a la descarga con el sistema no amortiguado para obtener las
variaciones correspondientes en cada figura.
Se abrió la válvula a la descarga con el sistema amortiguado para obtener las
variaciones correspondientes en cada figura
Se cerró la válvula a la descarga con el sistema no amortiguado para obtener las
variaciones correspondientes en cada figura.
Se cerró la válvula a la descarga con el sistema amortiguado para obtener las
variaciones correspondientes en cada figura
Se apago el motor de la bomba para comenzar a organizar el material obtenido.
Se obtuvieron de manera directa gracias a la herramienta computacional
LABVIEWS, el cual arrojó los resultados para diferentes configuraciones en el
sistema.
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VI. RESULTADOS
Fig. 4 Válvula completamente abierta y sin acumulador
Fig. 5 Válvula parcialmente abierta y sin acumulador
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Fig. 6 Válvula completamente cerrada y sin acumulador
Fig. 7. Válvula parcialmente abierta y con acumulador
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Fig. 8. Válvula completamente cerrada y con acumulador
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VII. ANÁLISIS DE RESULTADOS