Bomba (hidráulica)

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Antigua bomba manual de balancín.

En hidráulica, una bomba es un sistema mecánico o electro-mecánico que puede formar parte de un sistema hidráulico o hídrico, el cual aprovecha la energía del movimiento realizando acciones de regulación y control para elevar o mover el agua.

Las bombas pueden usarse para contrarrestar la fuerza de gravedad o bien cuando las cañerías son muy largas, horizontales o con un poco de declive. Existen principalmente dos tipos: estáticas y dinámicas.

[editar] Cebado de bombas

Algunos tipos de bombas para su correcto funcionamiento necesitan estar llenas de fluido, en caso que estén llenas de aire no funcionarían correctamente, es lo que se conoce como cebado de la bomba. Este fenómeno se produce en concreto en las bombas centrífugas, estas son máquinas sin capacidad autocebante, al contrario que las bombas de desplazamiento positivo que en general son todas autocebantes; es decir aún llenas de aire son capaces de llenar de fluido el circuito de aspiración.

En un circuito como el mostrado en el esquema adjunto sin ningún dispositivo adicional, al detener la bomba centrífuga el fluido del circuito de aspiración cae hacia el depósito vaciándose la bomba.

Esquema de una bomba instalada sobre el nivel de agua

La altura de elevación $H$ que proporciona la bomba es siempre la misma y responde a la siguiente fórmula:

$H = {P_{I}-P_{A} \over \rho g}$

donde $P I$ es la presión de impulsión, $P A$ es la presión de aspiración, $ρ$ es la densidad del fluido y $g$ la aceleración de la gravedad.

Despejando la diferencia de presiones se tiene que:

$(P_{I}-P_{A}) = {\rho\ g\ H}$

De esta fórmula se puede observar que la diferencia de presiones que consigue la bomba entre la impulsión y la aspiración es mayor cuanto mayor sea la densidad del fluido a mover. De tal forma que para el caso concreto del agua se tiene:

$(P_{I}-P_{A})_{aire} = {\rho_{aire}\ g\ H}=1,29 \cdot 9,81 \cdot H$

$(P_{I}-P_{A})_{agua} = {\rho_{agua}\ g\ H}=1000 \cdot 9,81 \cdot H$

Con lo cual:

${(P_{I}-P_{A})_{aire} \over (P_{I}-P_{A})_{agua}} = {\rho_{aire} \over \rho_{agua}} = {1,29 \over 1000} = 0,00129$

Es decir, si la bomba está llena de aire la presión de aspiración es 0,00129 veces la que conseguiría dicha bomba si estuviese llena de agua, es decir, si estuviese cebada. Por lo que si la bomba está vacía la altura que se eleva el agua en el circuito de aspiración sobre el nivel del agua en el depósito es mínima y totalmente insuficiente para que el agua llegue a la bomba.

Por otra parte el funcionamiento de una bomba centrífuga en vacío puede estropear el sellado de la bomba debido a una deficiente refrigeración dado que no circula fluido por su interior que ayuda a mejorar la disipación del calor producido por la bomba.

Por lo tanto en instalaciones de bombeo cuyo esquema coincide con el indicado en el esquema adjunto es necesario un sistema adicional para evitar que la bomba se descebe. Algunos de estos sistemas se enumeran a continuación:

Se puede construir un orificio en la parte superior de la carcasa de la bomba y arrojar agua sobre el mismo para que la bomba al encenderse esté llena de agua y pueda bombear correctamente. No se trata de un sistema muy eficiente.

Se puede usar una válvula de pie. Permite el paso del líquido hacia la bomba pero impiden su regreso al depósito una vez se ha apagado la bomba con lo que impide el descebe de la tubería de impulsión. Puede presentar problemas cuando el fluido tiene suciedad que se depósita en el asiento de la bomba disminuyendo su estanqueidad, por otra parte supone una pérdida de carga más o menos importante en la tubería de impulsión por lo que aumenta el riesgo de que se produzca cavitación en la bomba.

Uso de una bomba de vacío. La bomba de vacío es una bomba de desplazamiento positivo que extrae el aire de la tubería de impulsión y hace que el fluido llegue a la bomba centrífuga y de este modo quede cebada.

Por último otra posibilidad consiste en instalar la bomba bajo carga, es decir por debajo del nivel del líquido, aunque esta disposición no siempre es posible, a no ser que se instale sumergida, con lo cual la bomba tiene que ser especial.