BOMBAS, SUS TIPOS Y SELECCION

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BOMBAS, SUS TIPOS Y SELECCION
Curso de Drenaje de Minas-Vacacional verano 2020.
Jimmy Villafuerte Toledo
Verano-2020
las bombas- que son
Las bombas son maquinarias en las que la energía mecánica es transferida a un fluido no compresible, el cual se pone en movimiento. Existen varios tipos de bombas, sin embargo las más utilizadas son las centrífugas, debido a su simpleza, relativo bajo precio y adaptación a diferentes aplicaciones (Figura 1). Las bombas centrífugas impulsan agua y otros fluidos, gracias a la rotación de un impulsor o rodete. El movimiento se produce con una aspiración axial o frontal, en donde el líquido es impulsado por los álabes de la bomba hacia la periferia de la carcasa o cuerpo de la bomba. La forma de la carcasa, determina la expulsión o descarga del líquido hacia la salida del equipo. Existen casos, en los cuales la descarga se realiza hacia uno o más impulsores ubicados en serie. Este tipo de bomba se denomina Multietapas, y se utiliza típicamente en bombas de pozo en minería para el drenaje de minas profundas es de uso común las bombas multietapica verticales
PARTES DE UNA BOMBA.
BOMBEO EN MINA SUBTERRANEA
CLASIFICACION DE BOMBAS
VOLUMÉTRICAS:
Embolo
Simple acción
Doble acción
Diafragma
Rotativas
De placas
Helicoidales
DE EMBOLO
Son aquellas que tienen un pistón dentro de un cilindro que corre a lo largo de su
eje, expulsa el agua por delante y aspira la carga por detrás, al mismo tiempo que
la carrera. Al efecto de expulsión de agua y al mismo tiempo de aspiración de
carga, se llama Bomba de Doble Acción o Efecto. Si la bomba tiene dos o tres
cilindros en paralelo montados unos al lado de otros, se le llama DUPLEX,
TRIPLEX, etc.
Una bomba de pistón es una bomba hidráulica que genera el movimiento en el
mismo mediante el movimiento de un pistón. Las bombas de pistones son del tipo
bombas volumétricas, y se emplean para el movimiento de fluidos a alta presión o
fluidos de elevadas viscosidades o densidades
BOMBA DE EMBOLO
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
La ventaja principal de este sistema es la gran altura manométrica que se logra a partir de un pequeño diámetro de pistón y por consiguiente de pozo, lo que significa economía de construcción. Son casos típicos de construcción los molinos de viento y las bombas individuales para viviendas, sean de mano o accionadas con motor. Antaño se emplearon en pequeños abastecimientos públicos, con pistones instalados en algunos casos a 100 m de profundidad y más.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Las principales limitaciones y desventajas son el bajo caudal y el importante costo
de mantenimiento por el pronunciado desgaste que sufre el elemento impulsor y el
mecanismo de accionamiento, característica ésta propia de los movimientos
alternativos, compuestos por engranajes y mecanismo de biela – manivela o
excéntricas, todo lo cual debe funcionar en baño de aceite. Estos mecanismos
limitan el caudal que no puede incrementarse más allá de cierto valor por aumento
del diámetro, de la longitud de la carrera del pistón o por elevación de la velocidad
de ascenso y descenso del pistón, en razón de los problemas inerciales aludidos y
además porque las aperturas y cierres de válvulas originan golpes de ariete, cuyas
ondas de presión recorren la tubería ascendente hasta alcanzar la superficie,
pudiendo provocar roturas en la bomba y en las propias tuberías. Lo usual es
emplear velocidades de hasta 30 ciclos por minuto. En ocasiones se emplean
resortes para asegurar positivamente el
BOMBA DE DIAFRACMA
La parte central del diafragma flexible se levanta y se baja por medio de una biela, que está conectada a una excéntrica. Esta acción absorbe el agua a la bomba y la expulsa.
Debido a que esta bomba puede manejar agua limpia o agua conteniendo grandes
cantidades de lodo, arena y basura. 
Es adecuada para usarse en obras donde la cantidad de agua varía considerablemente. El diafragma, que es muy accesible, puede cambiarse rápidamente La bomba a diafragma emplea el mismo principio y aquí la succión se consigue mediante el desplazamiento de un diafragma de material flexible cuyos borde perimetral se encuentran fijo y su centro es desplazado con un movimiento alternativo.
Las válvulas poseen siempre resortes para asegurar su cierre, dado que la carga hidrostática suele ser muy pequeña. Su uso se limita a lugares como los próximos a ríos o para extraer agua de pozos someros en las dunas o médanos de las regiones marítimas costeras, en donde los niveles del agua a bombear se encuentren muy próximos al nivel de terreno o al de instalación de la bomba.
BOMBA DE DIAFRACMA
BOMBAS MAMUT
Actúa por el principio de generar una mezcla de aire comprimido y agua. Se trata de un sistema de bombeo extremadamente sencillo: se insufla aire por una tubería ubicada por dentro o al costado del tubo de aducción, el aire al mezclarse con el agua conforma un fluido de menor peso específico que el agua circundante y en consecuencia la mezcla ( no homogénea) asciende por el tubo de aducción por diferencia de densidad. En realidad se forman grandes burbujas de aires que ascienden con mayor velocidad que el agua arrastrando a la porción de la misma que se encuentra por encima. El aire a medida que va ascendiendo se dilata ya que disminuye la presión hidrostática aumentando, si se mantiene la sección del tubo de aducción, su velocidad de ascenso y provocando por arrastre una mayor velocidad del agua, que de esta manera aumenta de abajo hacia arriba. El flujo en la descarga es pulsante e irregular ya que aire y el agua salen prácticamente por separado.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Las ventajas de este sistema son entonces:
- Sencillez operativa
- Robustez y funcionamiento confiable
- Bajo mantenimiento
Desventaja: La principal desventaja es su bajo rendimiento energético del orden del 15 al 25%
BOMBAS ROTATIVAS
EXPLICACION DE CADA UNA
Radial: el movimiento del líquido en el interior del rotor es de dirección radial y sentido del centro hacia afuera. Son empleados para conferir al líquido mucha presión, pero por sus características manejan caudales reducidos.
Semiaxiales o diagonales: son los más frecuentemente empleados en bombas para pozos ya que combinan el manejo de caudales significativos con el logro de alturas manométricas como las que se necesitan en los pozos. El agua recorre en su interior una trayectoria en diagonal desde el centro hacia la periferia del rotor.
Axial: integran las denominadas bombas rotativas no siendo bombas centrífugas ya que presentan un principio distinto al descripto para éstas (por lo demás sólo aplicable rigurosamente a las bombas radiales). No se emplean en pozos profundos y en cambio se aplican masivamente para el bombeo de grandes caudales a poca altura manométrica. El conjunto de un rotor y su difusor Constituye una etapa, célula o fase.
ROTATIVAS DE PLACAS
El rotor macizo con ranuras longitudinales y placas rectangulares que son empujadas hacia la periferia por las propias fuerzas centrífugas, son colocados excéntricamente en el cuerpo. Al girar el rotor, el líquido se aspira a través del tubo de alimentación a la cavidad interior, siendo expulsado por el tubo de impulsión. 
La bomba es reversible. La frecuencia de rotación es considerable. Pueden contar con mayor número de placas rectangulares.
ROTATIVAS DE ENGRANAJES
Las dos RUEDAS DENTADAS que engranan, cuentan con pequeñas holguras en el CUERPO. Una de las ruedas (la conductora) va dotada de un eje que sale del cuerpo; la otra rueda (la conducida) es libre. Al girar las ruedas en la dirección indicada, el líquido de la CAVIDAD DE ASPIRACION llega a las cavidades entre los dientes y se desplaza a la CAVIDAD DE IMPULSION.
ROTATIVAS ELICOIDALES
En el CUERPO CILINDRICO se ha colocado compactamente el TORNILLO, al lado de la PLACA que separa los canales entre las ESPIRAS del tornillo y los tapan herméticamente. Al girar el tornillo, el líquido encerrado en los canales entre espiras, se retiene en los dientes de la placa y se desplaza en dirección axial. 
De esta manerase realiza la ASPIRACION y la ALIMENTACION.
BOMBAS DINAMICAS
Centrífugas
Autocebantes
Axiales
De torbellino o Vortex.
CENTRIFUGAS
Son aquellas que aprovechan el movimiento rotacional del eje. Pueden impulsar
líquidos densos tales como relaves. Están provistos de rodetes ya sea abiertos o
cerrados, de acero y recubiertos de jebe prensado con fines de prevención a la
fricción y la abrasión de partículas. Las PALETAS de trabajo están unidas
rígidamente con los DISCOS o al EJE DE ROTACION, que trasmite la fuerza
motriz de rotación Bajo la acción de las fuerzas centrífugas, el líquido aumenta su
energía, se dirige al CANAL ESPIRAL y luego a la TUBERIA DE PRESION.
Consta básicamente de un rotor, llamado rodete o impulsor con álabes entre los
cuales se produce una transferencia de energía del rotor al fluido manejado,
mediante distintos fenómenos, que pueden resumirse así:
TRANSFERENCIA DE ENERGIA
1. Trabajo de las fuerzas centrífugas por aumento de la velocidad periférica o tangencial desde el centro del rotor hacia los bordes con incremento de la energía cinética del fluido.
2. Trasferencia de energía cinética a energía de presión por disminución de la velocidad relativa entre álabe y fluido (corriente relativa retardada) como consecuencia del aumento gradual desde el centro a la periferia de la sección entre álabes por donde pasa el fluido.
La corriente de fluido abandona el rodete habiendo incrementado su presión para también su velocidad absoluta y dado que desde el punto de vista de rendimiento energético es preferible acumular la energía de forma de un incremento de presión antes que de un aumento de velocidad, ya que así se disminuyen en gran
medida las pérdidas de energía, se hace que el líquido salido del rotor ingrese inmediatamente después en el otro elemento fundamental de la bomba centrífuga que es el difusor en donde por ensanche gradual de la sección, se transforma gran parte de la energía cinética en energía de presión. El difusor puede adoptar varias formas: difusor de paletas, caja espiral, anillo difusor entre ellas.
En cuanto al rotor puede presentar distintas formas que favorecen diferentes prestaciones y dan su denominación a la bomba
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Sus ventajas frente a las alternativas (incluyendo la bomba de eyección o chorro
de agua que se describe más adelante) son:
- Elevado rendimiento.
- Elimina los problemas derivados del descenso de los niveles de agua
- Ausencia de cavitación
La primera ventaja derivada de hecho de aunar los excelentes rendimientos de
cualquier bomba centrífuga con la eliminación de la larga transmisión mecánica
que poseen las bombas verticales de eje. Esto se traduce en menor consumo de
energía, desgaste reducido (siempre hablando de bombear agua limpia sin
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Sedimentos) disminución de vibraciones y ausencia de ruido.
Las dos últimas ventajas mencionadas antes, se derivan del hecho de que el cuerpo de bomba puede instalarse con una adecuada inmersión mientras el pozo mantenga el diámetro mínimo necesario. Las bombas sumergibles en general se especifican precisamente por el diámetro mínimo del tubo dentro del cual pueden ser instaladas, así hay bombas de 3”; 4”; 6”, 8”, 10”, etc.
CORTE DE BOMBA CENTRIFIGA
BOMBAS AUTOCEBANTES
Las bombas centrífugas más comunes instaladas en las plantas de bombeo de agua
potable y de aguas negras, se colocan debajo del nivel del agua.
Sin embargo, en las obras de construcción las bombas con frecuencia tienen que
colocarse arriba del nivel del agua que se va a bombear. En consecuencia, las
bombas centrífugas Autocebantes son más adecuadas. Cuentan con una válvula
check en el lado de succión de la bomba que permite que la cámara se llene de
agua antes de iniciar la operación de bombeo. Cuando se pone a trabajar la bomba, el agua de la cámara produce un sello que le permite a la bomba absorber aire del tubo de succión. Cuando se detiene el funcionamiento de la bomba, retiene su carga de agua para el cebado indefinidamente.
BOMBAS AXIALES
Las bombas axiales de gran caudal se fabrican con disposición vertical del árbol.
Pueden ser de una o más etapas. El CUERPO con el DISPOSITIVO GUIA va
adosado sobre el BASTIDOR y la BANCADA. En el torneado cónico del extremo inferior del árbol se encaja el CUBO de la rueda de trabajo, que se fija con la ayuda de una chaveta y tuerca y gira a través de un COJINETE INFERIOR. Las paletas pueden ser sujetadas rígidamente (fijas) o pueden ser giratorias.
BOMBAS DE TORBELLINO O VORTEX
Dentro de la carcasa (cuerpo de la bomba) se dispone concéntricamente la Rueda de Trabajo (Impulsor de Torbellino); al funcionar la bomba, el líquido es atraído por el Impulsor para salir por la Tubería de Impulsión. La entrada del líquido se realiza en la periferia del Impulsor
MOTOR ELECTRICO SUMERGIBLE
VARIABLES A TENER EN CUENTA AL SELECCIONAR UNA BOMBA
Como ya se viera la elección de la bomba influye a menudo en el diseño del pozo. Para seleccionar uno de los tipos de bomba descriptos, deben tenerse en cuenta los siguientes factores:
 Caudal a extraer.
 Nivel dinámico de bombeo
 Elevación necesaria del agua sobre nivel del terreno o en su defecto presión de descarga.
 Energía disponible (electricidad, motor de explosión, etc.)
 Inversión inicial.
 Costo de la energía de accionamiento.
 Costo y disponibilidad de mantenimiento.
En el caso de existir la perforación, deberán considerarse además:
 Si posee tubo de camisa o ademe, diámetro, longitud y material.
 Existencia o no de filtro o rejilla. En caso de existir capacidad de diseño del mismo.
Teniendo en cuenta estos factores y la descripción de las ventajas e inconvenientes de los
distintos tipos de bombas analizados, se plantea a continuación un cuadro con distintos
casos que se presentan en la práctica y la elección recomendada de la bomba que se propone
¿QUE TIPO DE AGUA DE BOMBERA?
En general casi todas las bombas están diseñadas para impulsar agua limpia, sin embargo, existen algunas que permiten el paso de sólidos de un cierto tamaño máximo. También existen bombas para impulsión de lodos. En los casos en que la bomba sea diseñada para impulsión de agua limpia, se debe tener cuidado con la presencia de sólidos suspendidos en ésta; principalmente arena y limo. En estos casos los sólidos pueden tener un efecto abrasivo en todos los elementos internos de las bombas. La forma de solucionar estos inconvenientes es a través de la construcción de elementos de sedimentación y/o acumulación, tales como desarenadores y tranques, en minería es común el bombeo de aguas acidas además de turbias.
¿ QUE DISTANCIA VERTICAL SE BOMBEARA?
La bomba deberá ser del tipo sumergible cuando existan distancias mayores a 6,5 m entre el nivel de superficie del agua y el nivel en que ésta se situará. En los casos en que el bombeo sea sumergido siempre se deberá tener en cuenta el requerimiento mínimo de velocidad de flujo, para asegurar la correcta refrigeración del motor. En los casos en que el diámetro de la perforación sea mayor y se calcule una velocidad de flujo más lenta que el mínimo recomendado por el fabricante, la bomba se debe instalar con una camisa, que provoque un flujo acelerado en la periferia del motor.
En los casos en que la bomba seleccionada sea de superficie, existen algunas consideraciones que se deben tener presentes: existen bombas con mayor o menor grado de aptitud para realizar aspiración bajo ciertas circunstancias. Las bombas centrífugas en general tendrán menor capacidad de aspiración en una situación de mayor caudal. Esto se puede resumir en un factor denominado NPSH (Altura Neta Positiva de Succión), el cual es característico de cada modelo de bomba .
QUE ES UN SISTEMA DE BOMBEO
Un sistema de bombeo es el conjunto de equipos electromecánicos, 
-sus accionamientos,
transmisiones,
control y alimentación de energía,
 como también el sistema de conducciones, válvulas, incluyendo instalaciones de succión y descarga, y otros aditamentos, como filtros y elementos primarios de medición.Cada uno de estos elementos tiene su función, y de su adecuada selección, operación y mantenimiento depende el que se consuma más o menos energía.
El motor convierte la electricidad en energía mecánica, que hace rotar la bomba y
transfiere esta energía al agua. Al transformar un tipo de energía en otra, hay pérdidas. En un sistema que opera de manera eficiente, estas pueden ser del 20 al 35 %. Este valor variará dependiendo de la potencia del motor y el tipo de diseño. Si a esto le aunamos las pérdidas por fricción, una fuente de captación profunda, puntos de entrega en cotas altas, incrustaciones en las tuberías, fugas, etc., el consumo de energía del sistema será cada vez mayor.
CAMARA DE SEDIMENTACION
La cámara de sedimentación se construye paralela a la poza de bombeo, en esta cámara se recibe el agua primero para poder sedimentarla y luego por reboce pase a la cámara de bombeo. Para este fin la poza de sedimentación es más profunda que la poza de bombeo.
POZA DE BOMBEO
Se construye paralela a la poza de sedimentación y recibe el agua por reboce para posteriormente bombearla a la zona donde se requiere. Además la Cámara de Bombeo debe tener las dimensiones adecuadas para almacenar la suficiente cantidad de agua que debe evacuarse por bombeo hacia superficie o para otras actividades del ciclo de minado.