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Bomba Centrifuga

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Funcionamiento de la Bomba Centrífuga

Las bombas centrífugas son máquinas denominadas "receptoras" o "generadoras" que se emplean para hacer circular un fluido en contra de un gradiente de presión. Para que un fluido fluya desde donde hay mayor presión hasta donde hay menos presión no se necesita ningún gasto de energía (Por ejemplo: un globo desinflándose, o un líquido desplazándose desde donde la energía potencial es mayor hasta donde es menor) pero, para realizar el movimiento inverso, es necesaria una bomba, la cual le comunica al fluido energía, sea de presión, potencial o ambas. Para esto, necesariamente se tiene que absorber energía de alguna máquina motriz, ya sea un motor eléctrico, uno de combustión interna, o una turbina de vapor o gas, etc.

No obstante, decir que una bomba "genera presión" es una idea errónea aunque ampliamente difundida. Las bombas están capacitadas para vencer la presión que el fluido encuentra en la descarga impuesta por el circuito. Piénsese en un compresor de llenado de botellones de aire comprimido para arranque de motores navales: El botellón en un principio está a presión atmosférica, y por ende la presión que debe vencer el compresor es sólo la representada por las caídas de presión en la línea, el filtro, los codos y las válvulas. No obstante, a medida que el botellón de aire comprimido se va llenando, es necesario también vencer la presión del aire que se fue acumulando en el mismo. Un ejemplo más cotidiano es el llenado de un globo o de un neumático.

Como anteriormente se ha mencionado, las bombas centrífugas están dotadas principalmente de un elemento móvil: el rotor, o rodete, o impulsor. Es el elemento que transfiere la energía que proporciona el motor de accionamiento al fluido. Esto sólo se puede lograr por un intercambio de energía mecánica y, en consecuencia, el fluido aumenta su energía cinética y por ende su velocidad. Además, por el hecho de ser un elemento centrífugo, aparece un aumento de presión por el centrifugado que se lleva a cabo al circular el fluido desde el centro hasta la periferia. Una partícula que ingresa y toma contacto con las paletas en 1 comenzará a desplazarse, idealmente, contorneando la paleta (En realidad, esto sería estrictamente cierto si hubiera un número muy alto de paletas, más adelante se detalla que sucede cuando hay pocas) Como al mismo tiempo que se va separando del eje el impulsor rota, la partícula a cada instante aumenta su radio y se mueve en el sentido de la rotación (Anti horario en el ejemplo), por lo que su trayectoria, vista desde el exterior y saldrá luego por 2

Si se observase todo este proceso acompañando el movimiento de la paleta, se notaría que la partícula todo lo que hace es realizar un trayecto coincidente con el perfil de la paleta. Esto implica que para medir el movimiento del fluido se tendrá velocidades medidas desde el rotor, es decir, velocidades relativas, y aquellas medidas desde un punto fijo, es decir, velocidades absolutas. La relación entre ambas es la denominada "Velocidad de arrastre", que es la del móvil (También "periférica")

La notación más extendida es la siguiente:

Velocidad absoluta: C Velocidad relativa: w Velocidad de arrastre: u

Como se requieren referencias angulares, se estableció la siguiente convención:

a: ángulo entre la velocidad absoluta C y la dirección de u ß: ángulo entre la velocidad relativa w y la dirección de u.

En lo que al funcionamiento respecto, el fluido ha ganado energía cinética en el rotor, absorbiendo energía del motor propulsor, y además ha ganado en energía de presión por el efecto de centrifugado.

El exceso de energía cinética a la salida del impulsor (algo de energía cinética se requiere para que el fluido salga de la máquina y circule) conviene convertirlo en energía de presión. Para esto se utiliza la zona fija que sigue a la móvil. En el estator, carcaza o cuerpo (de la bomba o del compresor)hay una parte diseñada para trabajar como difusor, es decir, convertir energía cinética en presión. Esto se logra diseñando un sector divergente. Por la presencia de esta porción de área creciente, la velocidad necesariamente debe disminuir para que se cumpla la ecuación de continuidad o de conservación del caudal. Y si se analiza con la ecuación de Bernoulli, como las variaciones de energía potencial son nulas o casi nulas, las disminución de energía cinética se transforma necesariamente en un aumento de presión.

En la mayoría de las bombas, la zona divergente se ubica antes de la boca de salida, y consiste en un tramo troncocónico divergente (a), lo cual constituye una solución económica y bastante eficiente. Cuando se requiere acentuar la reconversión de energía cinética en presión, puede haber una corona de paletas difusoras, como se muestra en (b). Esta solución se ve en los turbocompresores centrífugos, y también en algunas bombas.

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