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Bombas centrifugas de agua y accesorios

Una bomba de agua es una máquina hidráulica cuyo funcionamiento se basa en el Principio de Bernoulli, según el cual, en un fluido ideal sin viscosidad, ni rozamiento, e incompresible que se encuentra en circulación por un conducto cerrado, su energía permanece constante en cada punto de su recorrido.

Bombas centrifugas de agua y accesoriosLa energía que posee un fluido en movimiento se compone de tres componentes:
• Cinética: es la energía que posee el fluido debido a su velocidad de movimiento
• De flujo: relacionado con la presión que posee
• Gravitatoria: debido a la altitud del fluido

Tipos de bombas de agua

Según el principio de su funcionamiento, las bombas de agua se clasifican en dos grandes grupos:
• Bombas volumétricas o de desplazamiento positivo
• Bombas roto dinámicas

Definiciones

Caudal (Q):
Volumen de líquido elevado por la bomba en la unidad de tiempo; es independiente del peso específico y variable al bombear líquidos de viscosidad superior a la del agua.

Altura geometrica
Es la altura vertical desde el nivel del agua hasta el punto más alto de la instalación.

Altura de aspiración
Es la distancia desde el nivel del agua hasta el centro de la bomba.

Altura manométrica
Es la suma de la altura geométrica más las pérdidas de carga que se derivan del rozamiento del agua por las partes interiores de las tuberías y accesorios.

Perdidas de garga
Es la resistencia que encuentra el agua por rozamiento en su paso por el i nterior de las tuberías y accesorios en todo su recorrido.

Peso específico
Es el peso de una sustancia por unidad de volumen.
Peso específico = Densidad x Gravedad

Influencia del peso específico
Una bomba puede impulsar líquidos de distinto peso específico, por ejemplo agua, alcohol, ácido sulfúrico etc., a una misma altura, afectando tan sólo a la presión de descarga y potencia absorbida que se verán modificadas en relación directa al peso específico.
Un correcto dimensionado y diseño de las tuberías de aspiración influyen en el buen funcionamiento de la bomba.

Presión máxima de parada
La presión de parada será entre 15 y 30 metros superior a la presión de arranque. La presión máxima en el punto de consumo no puede superar los 5 Kg/cm2.

Presión de arranque

Altura geométrica + Pérdidas de carga totales de la instalación + Presión requerida en el punto más desfavorable.
Presión de parada: Presión de arranque + 15 a 30 metros.

Presión mínima de arranque
Se obtiene añadiendo 15 metros a la altura geométrica desde el nivel mínimo del agua o base de las bombas, hasta el techo de la planta más alta que se tenga que alimentar más las pérdidas de carga.

Golpe de ariete
Se entiende por golpe de ariete a las sobrepresiones que se producen en las tuberías ante cualquier modificación de la velocidad de circulación del fluido que por ellas discurre (apertura o cierre de una válvula, arranque o parada de una bomba, etc.) y como resultado de la modificación de la energía cinética del fluido en movimiento.
En el caso de paro de la bomba, el golpe de ariete se manifiesta primero con una depresión seguida de una sobrepresión.

Protección contra el golpe de ariete
El golpe de ariete puede atenuarse o evitarse con sistemas concebidos al efecto tales como:
• Volantes de inercia
• Chimeneas de equilibrio
• Depósitos de aire
• Amortiguadores a vejiga
• Válvulas de seguridad
• Ventosas
• Válvulas de retención
• Válvulas de retención con bypass diferencial
• Válvulas de retención anti ariete
• Moderadamente mediante arrancadores estáticos o variadores de velocidad.

Recomendaciones para la zona de aspiración de la bomba con objeto de maximizar sus prestaciones
En general, y como regla de buena práctica se recomienda que:
Limitar en lo posible en el tramo de aspiración la presencia de codos, cambios de dirección, válvulas y accesorios;
• Realizar la impulsión hacia arriba que facilite la salida del aire;
• Colocar uniones flexibles para evitar la propagación de vibraciones;
• Disponer de válvula de retención o válvula de pie en la tubería de aspiración para evitar su vaciado cuando se detenga la bomba.
Un importante aspecto es evitar a toda costa la formación de turbulencias y torbellinos cercanos a la aspiración de la bomba, dado que pueden desencadenar la entrada de burbujas de aire por la aspiración.

Bomba centrífuga

Según el tipo de motor acoplado, se denomina al conjunto electrobomba cuando el motor es eléctrico, y motobomba cuando es a combustión.
Para poder seleccionar una bomba de agua correctamente hay que tener en cuenta tres aspectos relevantes: El tipo de agua que se va a bombear, cómo llega el agua a la bomba y la potencia necesaria.
Como la columna de agua que equilibra la presión atmosférica es de alrededor de 10 m, no es posible elevar agua más de esa altura con una bomba hidráulica.
Puesto que la presión atmosférica es la fuerza que hace subir el agua por el tubo de aspiración, es condición indispensable que éste no tenga más de 10,33 metros de longitud, pues tal es la columna de agua que equilibra a la atmósfera por término medio al nivel del mar. Hay más; ni aún con esa longitud podrá subir el agua hasta el cuerpo de bomba: 1º por el mal ajuste de los émbolos, cuyas paredes dejan siempre colar algo de aire; 2º, por el espacio perjudicial. Si el punto donde ha de maniobrar la bomba está sobre el nivel del mar, sabido es que la presión atmosférica vale también menos de 10,33 metros de agua. Todas estas causas influyen poderosamente. al nivel de los mares no da resultados el tubo de aspiración, si excede de 6 u 8 metros de longitud. Una bomba aspirante puede, a pesar de lo dicho, elevar el agua a mucha mayor altura, pero es sobre el émbolo; desde el momento en que el líquido ha llegado a la parte superior de éste, depende la elevación de la fuerza del motor, que, en todo caso, habrá de sostener con dicho objeto el peso de una columna líquida que tenga la base del émbolo y la altura vertical correspondiente al punto a donde haya de remontarse el líquido, contada desde el nivel del depósito.
Para poder seleccionar una bomba de agua correctamente hay que tener en cuenta tres aspectos relevantes: El tipo de agua que se va a bombear, cómo llega el agua a la bomba y la potencia necesaria.

¿Qué tipo de agua se va a bombear?

Aguas limpias: Son todas las aguas claras, desde agua para consumo doméstico, agua de mar o aguas tratadas con cloro, ozono u otros líquidos. Con ellas pueden utilizarse la mayoría de bombas de agua, incluyendo todas las bombas centrífugas, tanto de superficie como sumergibles.
Aguas sucias: Son las aguas usadas o cargadas procedentes de un inodoro, una fosa séptica, que contienen partículas en suspensión, aguas de filtraciones o estancadas.

¿De dónde procede el agua a bombear?

El origen del agua condicionará el emplazamiento del equipo:
Si procede de un pozo deberá instalarse una bomba sumergible, el diámetro de la cual dependerá del diámetro del pozo.
Si procede de un depósito, lago, río o acequia deberá instalarse una bomba de agua de superficie. Existen dos tipos de instalaciones posibles:
En aspiración, si la bomba se sitúa por encima del nivel del agua a bombear.
En carga, si la bomba se encuentra en el mismo nivel o inferior que el agua a bombear.
Es importante recordar que las bombas de superficie tienen una aspiración máxima de hasta 9 m. Para alturas superiores, se debe utilizar una bomba sumergible.

¿Qué rendimiento debe tener la bomba de agua?

Una vez sabido el tipo de agua que se va a bombear y su procedencia, se debe determinar qué bomba de agua ofrece un mejor rendimiento en función de la cantidad de presión y agua necesarias.
El buen rendimiento se mide por el caudal nominal, la altura manométrica y la potencia absorbida que debe tener la bomba para optimizar la instalación.
El caudal nominal es el volumen de agua requerido en un tiempo determinado. Se expresa normalmente en litros/hora (l/h) o en metros cúbicos/hora (m3/h). Para identificar el caudal nominal necesario se toman como referencia los siguientes datos.
Bombas centrífugas, muy extendidas, cuentan con una gran variedad de aplicaciones. Están especialmente indicadas para el manejo de productos de baja viscosidad, no siendo aptas para líquidos fuertemente aireados. Este tipo de bomba es el que se debe utilizar siempre que la aplicación concreta lo permita, ya que es la más barata en cuanto a compra, operación y mantenimiento, y también la más adaptable a diferentes condiciones de operación. Se recurrirá a ella para el bombeo de todo tipo de líquidos de relativamente baja viscosidad y que no requieran un tratamiento particularmente suave.
Bombas de desplazamiento positivo. Existen diversas clases, como las alternativas (pistón) y las rotativas (lóbulos). Están especialmente indicadas para el bombeo de fluidos de viscosidad elevada.

Algunos conceptos importantes para el cálculo de bombas, son:

Altura total de aspiración: Representa la presión a la entrada de la bomba. Es la suma algebraica de la altura estática de aspiración (distancia de la superficie libre del líquido al eje de la bomba), presión existente sobre el líquido y pérdidas de carga por rozamiento de la tubería de aspiración. Los dos primeros sumandos pueden ser positivos o negativos, pero el tercero es siempre negativo.
Altura total de impulsión: Es la suma algebraica de la altura estática de impulsión, pérdida de carga en la impulsión y presión sobre el líquido en el punto de recepción.
La diferencia entre las alturas totales de impulsión y de aspiración es la carga de la bomba, es decir, la energía que ha de ser conferida al fluido.

La tubería de aspiración debe instalarse, por lómenos, con el diámetro nominal de la entrada de la bomba y, siempre que sea posible, con un diámetro nominal mayor. Además, la tubería de aspiración debe ser lo más corta posible.
En una tubería de aspiración larga aumentan las resistencias de fricción que influyen de manera muy desfavorable en la altura de aspiración.
El tendido de la tubería de aspiración debe tener una subida continua hacia la bomba. Cuando se emplean mangueras flexibles como tubería de aspiración, estas deberían ser mangueras de aspiración con refuerzo espiral (estanqueidad y resistencia). En cualquier caso deben evitarse fallos de estanqueidad, ya que de otro modo pueden producirse daños en las bombas y fallos en el servicio.
En el modo de funcionamiento de aspiración se recomienda prever siempre una válvula de pie para evitar un vaciado de la tubería de aspiración de la bomba. Una válvula de pie con un cesto de aspiración protege la bomba y los sistemas aguas abajo contra la entrada de cuerpos extraños de mayor tamaño (hojas, madera, piedras, animales,etc.). Cuando no es posible emplear una válvula de pie se recomienda montar una válvula de retención en la tubería de aspiración delante de la bomba (boca de aspiración).
Una bomba con aspiración normal no es capaz de evacuar el aire de la tubería de aspiración.
En bombas con aspiración normal, las tuberías de aspiración y la bomba deben estar siempre completamente llenas. Cuando a causa de fugas, por ejemplo en la junta de la válvula corredera o en la válvula de pie de la tubería de aspiración llega aire a la bomba, es preciso subsanar el fallo y llenar de nuevo completamente la bomba y la tubería de aspiración.
Instrucciones: Respetar el diámetro de la succión de la bomba. Nunca disminuirlo.
Respetar el diámetro de la descarga. Se puede disminuir, pero sólo como último recurso, y solo al final del recorrido.
Todas las uniones de tuberías y figuras deben estar totalmente selladas, ya que la bomba podría succionar aire, en vez de agua.
Caudal. Volumen divido en un tiempo o sea es la cantidad de agua que es capaz de entregar una bomba en un lapso de tiempo determinado. El caudal se mide por lo general en : litros/minutos l/m, metros cúbicos/hora m3/h, litros/segundos l/s. Galones por minuto gpm etc.
Presión. Fuerza aplicada a una superficie, ejemplo: una columna vertical de agua de 1 cm2 de área por una altura de 10 m, genera una presión sobre su base de Kg/cm2 debido al peso del agua contenida que en este caso es 1 litro. De este ensayo se define que Kg/cm2 es equivalente a 10 m.c.a. (metros columna de agua) de presión. En una bomba la presión es la fuerza por unidad de área, que provoca una elevación. Comúnmente se conoce esta elevación como Hm (altura manométrica). Otras unidades de presión son: psi, bar, atm.
Succión de una bomba. La altura de succión de las bombas de superficie está limitada a 7 mts. aprox. dependiendo de la presión atmosférica disponible que, a nivel del mar, es de 1 bar o 10 m.c.a., por lo que la tubería debe ser lo más corta y del mayor diámetro para disminuir las pérdidas de carga. En bombas de gran tamaño, se debe calcular la altura de succión tomando en consideración la curva de NPSH. De este modo se evitará la cavitación (ebullición del agua debido a muy baja presión atmosférica), fenómeno físico químico que deteriora prematuramente la bomba.

Control de una bomba de agua
Si conectásemos una bomba para suministro de agua directamente a una toma de corriente, funcionaría continuamente, independientemente de que hubiese consumo de agua o no. Eso significaría un consumo energético y una reducción de la vida de la bomba inecesarios. El control de una bomba conecta la bomba cuando hay demanda de agua y la desconecta cuando no hay demanda.
Los dos sistemas más extendidos para el control de bombas son el presscontrol y el presostato con depósito de expansión.
La hidrosfera se utiliza para almacenar una reserva de agua a presión al efecto de que la bomba no esté arrancando y parando continuamente cuando la demanda de agua sea inferior en caudal, al caudal que proporciona la bomba.
El calderín de presión o hidrosfera es un depósito de agua en forma de esfera o de cilindro de hierro o de acero inox, en el que se mete aire a presión mediante una válvula al efecto, dentro de ese depósito hay un pulmón de goma que almacena el agua, este agua está sometida a la presión del calderin, por lo que cuando se abre un grifo el aire empuja al agua y pasa a consumo, cuando se abre un grifo y baja la
presión del pulmón de goma, el presostato de la bomba pone en marcha la bomba y el agua pasa a consumo, pero cuando se cierra el grifo, la bomba sigue funcionando hasta que llena de nuevo el pulmón de goma y al alcanzar la presión necesaria el presostato para la bomba.

Hidroneumatico
El hidroneumático, esta formado por un depósito, con una membrana de caucho que almacena el agua, al estanque se le inyecta aire a presión.
Los hidroneumáticos sirven para automatizar las bombas y controlan el número de partidas horarias de los motores eléctricos. Esto es muy importante cuando se bombean caudales variables; es el caso de los artefactos sanitarios. Los motores eléctricos disipan calor, si tienen demasiadas partidas consecutivas, se recalientan. Cuanto más grande es el tamaño del hidroneumático menor son las partidas del motor de la bomba y este trabaja más frío.
La carga inicial de aire del hidroneumático debe ser igual al valor de (Pa).
El diferencial recomendado entre Pa y Pb debe ser de 10 a 15 m.c.a.
El caudal (Qb) debe ser siempre mayor al 25 % de (Qa).

Control de una bomba mediante Presscontrol
El Presscontrol es un dispositivo electromecánico que se monta en la tubería de impulsión de la bomba.
El funcionamiento del Presscontrol es independiente de la presión máxima de la bomba.
El Presscontrol debe estar adaptado a la potencia eléctrica del motor de la bomba. En los datos técnicos del Presscontrol se especifica cuál es la potencia y corriente máximas que puede soportar, p.ej. 2,2 kW y 16 A. En este caso, la potencia del motor debe ser menor a 2,2 kW.

Control de una bomba mediante un presostato
Ajuste del presostato tipo FSG con intervalo regulable
El ajuste se hace ajustando primero la presión de desconexión (presión alta) con el tornillo 1.
Después se ajusta la presión de conexión (presión baja) con el tornillo 2.
El presostato es un interruptor accionado por la presión. Tiene dos tornillos, no para ajustar la presión de arranque, el otro para ajustar el intervalo (histéresis) depresión entre el punto de arranque (PB) y el de paro (PA).

Funcionamiento
Al existir una demanda de agua, sale del depósito acumulador, si la demanda prosigue, entra en funcionamiento la bomba.
Los grupos de presión se suministran completos, conexionados, con cable y enchufe para su conexión a la red.
Los grupos GP, van equipados con hidrosfera de 24 lts.

Bombas sumergibles
Se sumergen en pozos, aljibes, depósitos, etc.
Bombas para piscinas
Hacen circular el agua a través del filtro de la piscina

El funcionamiento del Presscontrol es independiente de la presión máxima de la bomba. El Presscontrol debe estar adaptado a la potencia eléctrica del motor de la bomba. En los datos técnicos del Presscontrol se especifica cual es la potencia y corriente máximas que puede soportar, p.ej. 2,2 kW y 16 A. En este caso, la potencia del motor debe ser menor a 2,2 kW.
El depósito de expansión, que en instalaciones de suministro de agua se llama hidrosfera, es necesario para disponer de una reserva de agua y evitar variaciones de presión bruscas.
El depósito de expansión está compuesto por un depósito acumulador, en el interior del cual se encuentra un cojín de gas que reduce su volumen al aumentar la presión del agua. Al abrir un grifo, la bomba no comienza a funcionar inmediatamente, porque la hidrosfera mantiene la presión por encima de la presión de arranque (PB). Por tanto, la hidrosfera aumenta los intervalos de marcha-paro de la bomba. Esto alarga la vida de la bomba y reduce el consumo de energía, ya que al arrancar el motor, el consumo eléctrico es muy alto.
Una bomba nunca debe funcionar sin agua, ya que se calentaría y rompería en poco tiempo. Por eso, es necesario un dispositivo que desconecte le bomba cuando no reciba agua por la toma de aspiración. Para bombas en pozos, depósitos o aljibes, suele montar un interruptor de nivel para desconectar la bomba cuando el nivel del agua es tan bajo que hace en peligrar el funcionamiento de la bomba.
El interruptor de nivel es un flotador con un contacto. El contacto está cerrado cuando el nivel de agua es suficiente y el flotador señala hacia arriba. Cuando el nivel de agua baja, llega un momento que el flotador señala hacia abajo y el contacto abre interrumpiendo la corriente de alimentación de la bomba.

Bombas centrifugas de agua y accesorios 2

Accesorios para bombas

Precauciones: sobredimensionar la bomba puede producir una sobrepresión en el sistema.

Bombas centrifugas
Bombas de superficie auto aspirantes
Cuando se instalan bombas de superficie auto aspirantes, es imprescindible seguir las siguientes normas básicas:
Debe instalarse una válvula de pie.
No utilizar nunca una tubería de aspiración de un tamaño inadecuado. Las tuberías más pequeñas producen más perdidas de altura que puede causar cavitación.
Bombear solo agua limpia.
Instalar un filtro cuando el agua contenga impurezas.
Comprobar que la tubería de aspiración es completamente hermética.
Cebar la bomba antes de conectarla por primera vez.

Altura máxima de aspiración: la altura máxima de aspiración es 8 m. Sin embargo cuando la longitud de la tubería de aspiración aumenta, la altura máxima de aspiración disminuye.

Reguladores de presion: que permiten controlar el arranque y la presión de las bombas monofásicas.

Presostatos

Características del sistema:
Cuando se consume el agua, la presión oscilara entre la presión de arranque y la presión de parada.
Los tanques actúan como una reserva en el sistema permitiendo que la bomba se detenga en algunos periodos durante el consumo.

Válvula de seguridad de presión
Se recomienda siempre montar una válvula de seguridad de presión en la tubería de descarga. La finalidad es proteger la tubería contra sobre presión en el caso de funcionamiento erróneo.

Válvula de retención
Se recomienda instalar siempre una válvula de retención en una instalación de suministro de agua. La finalidad es evitar la pérdida de agua en las tuberías al desconectar la bomba.
Se recomienda la instalación de una válvula de pie y un filtro cuando la bomba se instala por encima del nivel del agua.

Golpe de ariete
Este fenómeno se produce al cerrar o abrir una válvula y al poner en marcha o para una máquina hidráulica, o también al disminuir bruscamente el caudal. Al cerrarse por completo una válvula se origina una onda de presión que se propaga con una cierta velocidad (el líquido no es estrictamente un fluido incompresible).

Reguladores de Presión
Presscontrol

Prestaciones del Controlador de presión Presscontrol.
• Enciende y apaga la bomba en función de la apertura o el cierre de la llave.
• Para la bomba en caso de que falte agua.
• Reduce y mantiene constante la presión durante su utilización.
• Elimina los efectos del golpe de ariete.
• Paro automático en caso de falta de agua.

Características del Controlador de Presión Presscontrol.

• Regulador de presión para la automatización de bombas.
• Incorpora válvula de retención, indicador de tensión, de marcha, de alarma y botón de rearme.
• Presión de arranque de 1,5 Kg/cm2. Presión máxima 10 Kg/cm2. Intensidad máxima 10 Amp. Tensión 220 volt. monofásico.
• Conexión 1" macho.
• Se suministra con cable y enchufe.

Datos técnicos del Controlador de Presión Presscontrol.
• Tensión de alimentación monofásica 230V
• Variaciones de voltaje aceptable ± 10%
• Frecuencia 50-60 Hz
• Corriente máxima 8 (8) Un
• Potencia máxima 1,5 kW (2 HP)
• Es capaz de controlar un motor monofásico con una potencia máxima de 1,5 kW equivalentes a 2HP.

Precauciones:

• Las fugas pueden causar funcionamiento continuo de la bomba.