|
Las
bombas rotodinámicas utilizadas en riego se clasifican habitualmente atendiendo
a los siguientes criterios.
Por
tipo de flujo:
Axial.
Radial.
Mixto.
Por
el tipo de impulsores:
Unicelulares.
Multicelulares.
Por
la disposición del eje de rotación:
Verticales.
Horizontales.
De
todos estos criterios de clasificación, quizás el mas operativo de cara a la
elección previa de un determinado diseño sea el último de los mencionados, ya
que raramente se decide "a priori" si el grupo a instalar ha de tener
tal o cual tipo de flujo o un número de impulsores establecido.
De
todos modos dicho criterio no establece una clasificación estanca ya que, por
ejemplo, en determinados casos, una bomba de diseño horizontal puede disponerse
verticalmente, o una bomba sumergida bien puede instalarse en posición
horizontal. Hecha esta aclaración a continuación desarrolláremos
brevemente cada uno de los diseños citados en este último criterio.
BOMBAS
HORIZONTALES.
Su
característica mas representativa es la de estar ubicados la bomba y el motor
en superficie. La conexión mas común entre ambos es la de manguito
semielástico o unión directa para motores eléctricos.; y la de poleas y
correas o eje Cardam, en motores Diesel o en bombas movidas por toma de fuerza
de tractor.
Los
modelos de bombas horizontales mas usados en riego, son del tipo unicelular (un
solo impulsor), de aspiración axial (esta se produce por el centro del
impulsor) e impulsión lateral. Su capacidad de elevación en altura
manométrica, difícilmente supera los 60-70 metros. Pueden ir solidariamente
acopladas a un motor generalmente eléctrico (bombas monoblock) o ser
suministradas con eje libre, para su acople al motor deseado, para lo cual habrá
de disponerse una bancada que actúa como soporte común a motor y bomba y un
acoplamiento entre ambos ejes. En estos casos la alineación correcta de los dos
elementos es fundamental para prevenir posibles averías, entre otras, de los
cojinetes de ambas máquinas.
Cuando
se pretende conseguir una mayor altura manométrica, se suele recurrir a
utilizar bombas con varios impulsores montados en serie (bombas multicelulares).
Con esta disposición se consigue multiplicar por el número de impulsores
existentes, la altura manométrica proporcionada por uno de ellos para un mismo
caudal.
Un
paso adelante en el diseño de las bombas de tipo horizontal está representado
por las bombas de cámara partida. Este tipo de maquinas se caracterizan por
permitir el acceso directo a los órganos móviles de la bomba sin necesidad de
desmontar la instalación, facilitando de este modo las labores de inspección y
mantenimiento. Suelen presentar doble aspiración axial en sentidos
contrapuestos, consiguiendo un gran equilibrio hidráulico. Los apoyos del eje
de la bomba se realizan en sus dos extremos minimizando los esfuerzos de
flexión.
En
cuanto al diseño de las instalaciones de las bombas de eje horizontal un
aspecto importante a considerar es el que se refiere a las condiciones de
aspiración. Lo idóneo sería que la superficie libre del agua a bombear se
encontrara siempre por encima de la cota del eje de la bomba. Las
tuberías de aspiración se diseñarán lo mas cortas posibles y con
diámetros suficientemente holgados. Estas recomendaciones van encaminadas a
evitar o minimizar los problemas de cavitación. Esto no siempre es posible de
modo que es necesario realizar un estudio meticulosos de las condiciones
en las que va a aspirar la bomba. Se estudiará por una parte el NPSH (Net
Positive Suction Head) disponible en la instalación que deberá ser, aun en el
caso mas desfavorable, superior al NPSH requerido por la bomba, valor que es
proporcionado por el fabricante de la bomba en forma de curva característica.
El
NPSH (Net Positive Suction Head) es un parámetro que indica la capacidad de las
bombas de aspirar en vació, es decir que la altura máxima teórica de
aspiración será de 10,33 m (presión atmosférica a nivel del mar). Físicamente
indica la presión absoluta que debe existir a la entrada de la bomba para que
no existan problemas de cavitación, que consiste en la formación de pequeñas
burbujas de vapor que implosionan generando serios problemas serios daños en la
bomba y produciendo un ruido similar al del golpeteo metálico de un
martillo.
Así:
NPSHd=
ho - (Ha + ha + hv)
Siendo
NPSHd:
NPSH dispponible.
ho:
Presión atmósferica.
Ha:
Altura geométrica de aspiración.
ha:
Pérdidas producidas en la tubería de aspiración y los alabes.
hv:
Presión de vapor.
De
otro lado, el NPSHr (NPSH requerido) depende solo de la bomba y del
caudal. De ello, y como NPSHd>NPSHr, se puede extraer que la altura máxima de
aspiración vendrá dada por la fórmula.
Ha<ho-(NPSHr+ha+hv)
Valores
negativos de dicha Ha indican que la bomba trabaja sumergida.
BOMBAS
VERTICAL.
Son
grupos pensado para pozos profundos en donde el nivel dinámico del agua se
encuentra a mas de 5 m. Su característica principal es la de estar sumergida la
bomba (a la profundidad que requiera el nivel dinámico) y el motor instalado en
superficie. La transmisión se realiza mediante un eje , a veces de decenas de
metros, que se instala en el interior de la tubería de impulsión,
sujetado mediante cojinetes. Cuando la profundidad empieza a ser importante (no
es aconsejable su instalación a mas de 80-90 m de profundidad) este modelo de
grupos deja de ser interesante por diversos motivos, entre otros, que al no ser
perfecta al 100% la verticalidad del eje se producen desgastes y averías, a el
elevado coste de la instalación, las grandes pérdidas de rendimiento y lo
costoso del mantenimiento.
Estas
bombas pueden ser también movidas por motores diesel o tractor.
GRUPOS
SUMERGIDOS.
Su
principal característica es que motor y bomba están sumergidos en el agua a la
profundidad requerida. Estos grupos son los idóneos para instalarlos en
sondeos. Su diseño responde generalmente a la función de extraer agua de pozos
estrechos y profundos, aunque no sea esta su única utilización. Tienen por
ello un aspecto cilíndrico alargado, y se clasifican, normalmente, por su
diámetro, o, mejor aun, por el diámetro mínimo del pozo (en pulgadas) en el
que sería posible su instalación.
Su
profundidad puede ser tan grande como requiera el nivel de agua. (profundidades
normales pueden ser de 150 a 200 m). El grupo se instala suspendido de la
tubería de impulsión.
En
la construcción mas habitual, el motor se sitúa debajo del cuerpo de la bomba.
Entre ambos existe un paso de agua que constituye la zona de aspiración de la
bomba, que suele ir protegida con una rejilla que evita el paso de los cuerpos
sólidos de gran tamaño. La bomba es en general multifásica. Los impulsores
suelen ser de tipo netamente centrífugos (radiales) o de flujo mixto (semiaxiales)
La
instalación de estos grupos es muy simple, ya que se suspenden desde el brocal
de sondeo por una columna de impulsión, normalmente fabricada en tubos de
hierro de 3 ó 6 m de longitud y con uniones embridadas. Será necesario
instalar cables de alimentación desde el brocal del sondeo hasta el motor. Todo
el grupo sumergido gravitará sobre una bancada de sustentación que normalmente
será construida en perfiles de hierro.
Un
aspecto importante en cuanto a la instalación de las bombas sumergibles lo
constituye la refrigeración de los motores. Esta se produce, generalmente,
mediante la corriente de agua a bombear que transita por la superficie del
motor. Dos factores desempeñan un papel un papel importante en este sentido.
Por un lado la, temperatura del agua a bombear y por otro, la velocidad de la
misma sobre la superficie del motor. Estos dos parámetros se encuentran
relacionados en el sentido de que cuanto mayor sea la temperatura, mayor tendrá
que ser la velocidad necesaria para la refrigeración eficiente del motor. En
cualquier caso hemos de cerciorarnos de que tanto la velocidad como la
temperatura se encuentra dentro de los rangos recomendados por el fabricante.
Son de uso común diverso dispositivos que mejoran y previenen los defectos en
cuanto a la refrigeración de los motores sumergibles (sondas de temperaturas,
camisas de refrigeración, etc).
Otro
aspecto a tener en cuenta es la sumergencia mínima que se ha de proporcionar a
la bomba de manera que no se produzcan remolinos que pueden provocar la entrada
de aire en la tubería de aspiración.
|
Bombas