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Bombas
de Agua Hidráulicas.
Una bomba es una máquina hidráulica generadora que transforma la
energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada
en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. El
fluido incompresible puede ser líquido o una mezcla de líquidos
y sólidos como puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta
de papel. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su
presión, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas
según el principio de Bernoulli. En general, una bomba se
utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo
energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona
de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud.
Existe una ambigüedad en la utilización del término bomba, ya
que generalmente es utilizado para referirse a las máquinas de
fluido que transfieren energía, o bombean fluidos
incompresibles, y por lo tanto no alteran la densidad de su
fluido de trabajo, a diferencia de otras máquinas como lo son
los compresores, cuyo campo de aplicación es la neumática y no
la hidráulica. Pero también es común encontrar el término bomba
para referirse a máquinas que bombean otro tipo de fluidos, así
como lo son las bombas de vacío o las bombas de aire.
Historia
La primera bomba conocida fue descrita por Arquímedes y se
conoce como tornillo de Arquímedes, descrito por Arquímedes en
el siglo III a. C., aunque este sistema había sido utilizado
anteriormente por Senaquerib, rey de Asiria en el siglo VII a.
C.
En el siglo XII, Al-Jazari describió e ilustró diferentes tipos
de bombas, incluyendo bombas reversibles, bombas de doble
acción, bombas de vacío, bombas de agua y bombas de
desplazamiento positivo.
Tipos de
bombas
La principal clasificación de las bombas según el funcionamiento
en que se base:
Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas, en las
que el principio de funcionamiento está basado en la
hidroestática, de modo que el aumento de presión se realiza por
el empuje de las paredes de las cámaras que varían su volumen.
En este tipo de bombas, en cada ciclo el órgano propulsor genera
de manera positiva un volumen dado o cilindrada, por lo que
también se denominan bombas volumétricas. En caso de poder
variar el volumen máximo de la cilindrada se habla de bombas de
volumen variable. Si ese volumen no se puede variar, entonces se
dice que la bomba es de volumen fijo. A su vez este tipo de
bombas pueden subdividirse en
* Bombas de émbolo alternativo, en las que existe uno o
varios compartimentos fijos, pero de volumen variable, por la
acción de un émbolo o de una membrana. En estas máquinas, el
movimiento del fluido es discontinuo y los procesos de carga y
descarga se realizan por válvulas que abren y cierran
alternativamente. Algunos ejemplos de este tipo de bombas son la
bomba alternativa de pistón, la bomba rotativa de pistones o la
bomba pistones de accionamiento axial.
* Bombas volumétricas rotativas o rotoestáticas, en las que una
masa fluida es confinada en uno o varios compartimentos que se
desplazan desde la zona de entrada (de baja presión) hasta la
zona de salida (de alta presión) de la máquina. Algunos ejemplos
de este tipo de máquinas son la bomba de paletas, la bomba de
lóbulos, la bomba de engranajes, la bomba de tornillo o la bomba
peristáltica.
Bombas rotodinámicas, en las que el principio de
funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de
movimiento entre la máquina y el fluido, aplicando la
hidrodinámica. En este tipo de bombas hay uno o varios rodetes
con álabes que giran generando un campo de presiones en el
fluido. En este tipo de máquinas el flujo del fluido es
continuo. Estas turbomáquinas hidráulicas generadoras pueden
subdividirse en:
* Radiales o centrífugas, cuando el movimiento del fluido sigue
una trayectoria perpendicular al eje del rodete impulsor.
* Axiales, cuando el fluido pasa por los canales de los álabes
siguiendo una trayectoria contenida en un cilindro.
* Diagonales o helicocentrífugas cuando la trayectoria del
fluido se realiza en otra dirección entre las anteriores, es
decir, en un cono coaxial con el eje del rodete.
Según el tipo de accionamiento
* Electrobombas. Genéricamente, son aquellas accionadas por un
motor eléctrico, para distinguirlas de las motobombas,
habitualmente accionadas por motores de combustión interna.
* Bombas neumáticas que son bombas de desplazamiento positivo en
las que la energía de entrada es neumática, normalmente a partir
de aire comprimido.
* Bombas de accionamiento hidráulico, como la bomba de ariete o
la noria.
* Bombas manuales. Un tipo de bomba manual es la bomba de
balancín.
La Energía Eólica como Bombas de Agua.
Estas
aplicaciones son en general a pequeña escala, y puede ser
utilizada en pequeños sistemas de riego, o para abastecer de
agua potable a comunidades rurales.
Tipos de bombas eólicas
Aerogenerador accionando en forma mecánica un pistón
Es el tipo más corriente de aerogenerador eólico para bombear
agua. El motor está conectado, directamente o a través de una
caja de engranajes, por medio de un excéntrico y una varilla
metálica que acciona el pistón de la bomba.
El rotor transmite su energía por medios mecánicos su movimiento
de rotación a una bomba rotativa, por ejemplo a una bomba
centrifuga o a una bomba de tornillo. Ambos casos son utilizados
para volúmenes grandes y para desniveles pequeños.
El molino de viento
acciona un compresor de aire. El bombeo de agua se realiza por
medio de un elevador de aire comprimido. Este tipo de
aerogenerador le permite estar instalado a una cierta distancia
del pozo. Otra ventaja de este tipo de bomba es que no tiene
ninguna pieza en movimiento dentro del pozo.
Los generadores eólicos de electricidad son utilizados algunas
veces para accionar electrobombas hidráulizas, sin necesidad de
estar conectadas a la red. Caso la conexión a la red exista,
solo deberá ser usada en ausencia de viento suficiente. Este
tipo de transmisión también da libertad para colocar el molino
de viento en la mejor posición, independientemente del lugar
donde se encuentra el pozo.
Molino de viento accionando una bomba por medio de una
transmisión hidráulica
Se han desarrollado varias experiencias con transmisión
hidráulica, Generalmente se utiliza el agua como fluido motor.
Energía necesaria
Para el caso de las bombas eólicas, la potencia necesaria se
expresa en m4/día ó kWh/día. Para determinar los m4/día
necesarios se multiplica: el volumen diario necesario (m3/día),
por la altura total en metros a que se debe elevar el agua.
Vida útil
La vida útil de una bomba de tipo eólico se estima entre 10 y 15
años.
Comparación de costos
La presente comparación de costos es indicativa, y está
presentada en forma relativa, con la finalidad de mostrar rangos
de valores en que es conveniente cada sistema de bombeo. Se han
tomado como referencia costos medios, para bombeos superiores a
20.000 m3/día (equivalente, para un desnivel de 10 metros a un
caudal de 23 l/s).
Como se puede ver el costo de los bombeos con energía eólica
crecen exponencialmente en la medida en que se reduce la
velocidad media anual del viento.
Fte. Wikipedia