RENDIMIENTOS DE LA BOMBA
La operación y eficiencia de la bomba hidráulica , en
su función básica de obtener una presión
determinada , a un número también determinado de
revoluciones por minuto se define mediante tres
rendimientos a saber : rendimiento volumétrico ,
rendimiento mecánico y rendimiento total.
Rendimiento volumétrico
El rendimiento volumétrico de la bomba es el
cociente que se obtiene al dividir el caudal de
liquido que comprime la bomba y el que
teóricamente debería comprimir , conforme a su
geometría y a sus dimensiones. Dicho en otros
términos el rendimiento volumétrico expresa las
fugas de liquido que hay en la bomba durante el
proceso de compresión , fugas que se deben a las
holguras existentes en el interior de los
componentes de la bomba .
El rendimiento volumétrico es un factor de la bomba
muy importante , pues a partir de él se puede
analizar la capacidad de diseño y el estado de
desgaste en que se encuentra una bomba , así si el
rendimiento volumétrico disminuye con una alta
tasa de cambio , el desgaste de sus elementos ya es
demasiado .
El rendimiento volumétrico se ve afectado también
por la presión del fluido hidráulico que se transporta
y también por la temperatura del mismo .
Rendimiento mecánico
El rendimiento mecánico mide las perdidas de
energía mecánica que se producen en la bomba ,
debidas al rozamiento y a la fricción de los
mecanismos internos. Es esencial evitar la fricción y
el rozamiento en el interior de la bomba , de tal
manera que la energía que se comunica al eje de la
bomba se invierta, en el mayor grado posible en
aumentar la presión del liquido y no en vencer
rozamientos y fricciones excesivas entre las partes
mecánicas de la bomba .
En términos generales se puede afirmar que una
bomba de bajo rendimiento mecánico es una bomba
de desgaste acelerado , principalmente debido al
rozamiento que sufre las partes en movimiento .
Rendimiento total o global
El rendimiento total o global es el producto de los
rendimientos volumétrico y mecánico . Se llama total
porque mide la eficiencia general de la bomba en su
función de bombear liquido a presión , con el aporte
mínimo de energía al eje de la bomba . Esta
consideración , de aporte mínimo de energía a los
mecanismos del avión , es general y muy importante
en la ingeniería aeronáutica , debido a que toda la
energía se obtiene de los motores .
Así pues el rendimiento total se expresa como el
consumo de energía necesario para producir la
presión hidráulica nominal del sistema.
BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Y NO
POSITIVO
Bombas de desplazamiento no positivo
Estas bombas son empleadas generalmente para el
trasiego de fluidos , la energía cedida al fluido es
cinética y funciona generalmente mediante fuerza
centrifuga. Una bomba de desplazamiento no
positivo, también llamada hidrodinámica no dispone
de sistemas de estanqueidad entre los orificios de
entrada y salida; por ello produce un caudal que
variara en función de la contrapresión que encuentre
el fluido a su salida
Fig . 1 Bomba centrifuga
El caudal suministrado por la bomba no tiene
suficiente fuerza para vencer la presión que
encuentra en la salida y al no existir estanqueidad
entre esta y la entrada , el fluido fuga interiormente
de un orificio a otro y disminuye el caudal a medida
que aumenta la presión, según la gráfica que se
muestra en la siguiente figura .
Fig . 2 . Rendimiento de una bomba centrifuga
En este tipo de bombas la presión máxima
alcanzable variara en función de la velocidad de
rotación del elemento impulsor .
Dentro de este grupo de bombas de desplazamiento
no positivo se incluyen las bombas peristáticas , que
son un intermedio entre estas y las de
desplazamiento positivo y principalmente se utilizan
para bajas presiones .
Bombas de desplazamiento positivo
Las bombas hidrostáticas de desplazamiento
positivo son los elementos destinados a transformar
la energía mecánica en hidráulica . Estas bombas
son aquellas que suministran la misma cantidad de
liquido en cada ciclo o revolución del elemento de
bombeo, independiente de la presión que encuentre
el liquido a su salida.
Fig . 3 . Rendimiento de una bomba de
desplazamiento positivo
La homogeneidad de caudal en cada ciclo se
consigue gracias a unas tolerancias muy ajustadas
entre el elemento de bombeo y la carcaza de la
bomba . Así , la cantidad de liquido que fuga
interiormente en la bomba de desplazamiento
positivo es mínima , y despreciable comparada con el
máximo caudal de la misma.
Cuando estas bombas presentan fugas internas
considerables deben ser reparadas o sustituidas ya
que no trabajan correctamente, Orientatívamente el
rendimiento volumétrico de las bombas de
desplazamiento positivo, aunque varia de un tipo a
otro no debe ser inferior al 85 % .
La comparación entre las gráficas de rendimiento
para cada tipo hace comprender el porque todas las
bombas de los sistemas hidráulicos de aviación son
de desplazamiento positivo. Las tres razones más
importantes son :
En la bomba de desplazamiento no positivo, cuando
el esfuerzo a vencer por el sistema alcance un valor
determinado , la bomba dejara de dar caudal y el
equipo se detendrá .
En el caso anterior , y aun antes de alcanzar este
valor concreto de presión , el caudal va disminuyendo
notablemente , por lo que no se dispone de un
control preciso de la velocidad de movimiento del
sistema.
Las fugas internas en este tipo de bombas implican
un elevado consumo de energía mecánica que se
desaprovecha al no convertirse en energía
hidráulica .
Las bombas hidrostáticas se agrupan según el tipo
de elemento de bombeo y se dividen en dos grupos
principales : Bombas de caudal fijo y bombas de
caudal variable . El desplazamiento de fluido en cada
cilindrada de una bomba de caudal fijo se mantiene
constante en cada ciclo o revolución , pues el caudal
es constante a una velocidad de trabajo
determinada ; por el contrario , el caudal de salida de
una bomba de caudal variable puede cambiarse y
alterar la geometría del elemento de bombeo o la
cilindrada del mismo .
CARACTERÍSTICAS DE LAS BOMBAS
Caudal
El caudal de una bomba esta determinado por la
siguiente relación :
CAUDAL = CILINDRADA * VELOCIDAD
El caudal así obtenido es llamado caudal teórico ,
que es simplemente superior al caudal real en
función del rendimiento volumétrico de la bomba , es
decir de las fugas internas de la misma.
Se define el rendimiento volumétrico como la
relación entre el caudal real y el caudal teórico :
Este rendimiento volumétrico oscila entre el 80 y el
99 % según el tipo de bomba , su construcción y sus
tolerancias internas, y según las condiciones
especificas de velocidad , presión , viscosidad del
fluido , temperatura, etc.
El rendimiento total de una bomba es el producto de
sus rendimientos volumétrico y mecánico :
El rendimiento total de una bomba nueva puede
oscilar entre el 50 y el 90 % , valores que disminuirán
con el uso y el desgaste de los elementos de
estanqueidad interna propia de la bomba .
Presión de Trabajo
Todos los fabricantes otorgan a sus bombas un
valor denominado presión máxima de trabajo ,
algunos incluyen las presiones de rotura o la presión
máxima intermitente , y otros adjuntan la gráfica de
presión /vida de sus bombas. Estos valores los
determina el fabricante en función de una duración
razonable de la bomba trabajando en condiciones
determinadas .
El valor de la presión máxima de trabajo suele
calcularse para una vida de 10000 horas ; en algunos
casos se especifican también las presiones máximas
intermitentes o puntales .
Vida
La vida de una bomba viene determinada por el
tiempo de trabajo desde el momento en que se
instala hasta el momento en que su rendimiento
volumétrico haya disminuido hasta un valor
inaceptable , sin embargo este punto varia mucho en
función de la aplicación. Así por ejemplo hay
instalaciones donde el rendimiento no puede ser
inferior al 90 % , mientras que otras se aprovecha la
bomba incluso cuando
Fig. 4 . Vida de las bombas en función de la presión
su rendimiento es inferior al 50 % . La vida de una
bomba también varia considerablemente en función
del nivel de contaminación del fluido con el que se
esta trabajando .
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