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BOMBAS.
DEFINICION DE BOMBEO.
El bombeo puede definirse como un transformador de energía. Recibe energía mecánica, que puede proceder de un motor eléctrico, térmico, etc., y la convierte en energía que un fluido adquiere en forma de presión de posición o de velocidad.
Así tendremos bombas que se utilizan para cambiar la posición de un cierto fluido, un ejemplo en minería lo constituye una bomba de pozo profundo, que adiciona energía para que el agua del subsuelo salga a la superficie.
También el bombeo pude definirse como la adición de energía a un fluido para moverse de un punto a otro.
BOMBAS EN MINERÍA.
Las bombas para operaciones en minería manejan una gran variedad de líquidos, muchos de los cuales contienen sólidos abrasivos o son ácidos o ambas cosas.
En minería y preparación ,tanto metálica como no metálica, las bombas se usan en los pasos de procesos de beneficio, dragado, alimentación de filtros, eliminación y recuperación de sus productos, alimentación de espesadores, transferencia de precipitados, manejo de productos pesados.
CLASIFICACION DE BOMBAS.
- Las bombas se clasifican según las consideraciones generales diferentes:
- Las que toman en consideración las características de movimiento de los líquidos.
- Las que se basan en el tipo de aplicación específica para los cuales se ha diseñado la bomba.
CLASES Y TIPOS.- Hay tres clases de bombas en uso común: centrífuga, rotatoria y reciprocante.
Estos términos se aplican solamente a la mecánica del movimiento de líquido y no al servicio para el que se a diseñado una bomba.
BOMBA CENTRIFUGA.
Frecuentemente llamadas bombas mineras tienen gruesas paredes de carcasa, lo que da un amplio margen para corrosión. Los sólidos típicos que habrá de bombear incluye minerales, carbón, cemento, arena, arcilla, metales triturados, etc.
Estas bombas se llaman de esa manera pues aprovechan el principio de fuerza centrífuga, que es la fuerza que se produce desde el centro a la periferia en un cuerpo que gira a gran velocidad, distinguiéndose así de los otros tipos de bombas, como ser las de émbolo, diafragma, etc.
En líneas generales, existen modelos de bombas centrífugas especiales para cada tipo de líquido (aguas potables, combustibles, aguas densas, ácidos, pulpa, etc.) y para las distintas presiones y caudales -los diseños varían también sustancialmente según se dé preferencia a la presión en detrimento del caudal o el caudal con preferencia a la presión.
TIPOS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS.
Bombas de tipo Voluta.- Aquí el impulsor descarga en una caja espiral que se expande progresivamente, proporcionada en tal forma que la velocidad del líquido se reduce en forma gradual. Por este medio, parte de la energía de velocidad del líquido se convierte en presión estática.
Bombas de Tipo Difusor.- Los álabes direccionales estacionarios rodean al rotor o impulsor en. una bomba del tipo de difusor. Esos pasajes con expansión gradual cambian la dirección del flujo del líquido y convierten la energía de velocidad a columna de presión.
Bombas de Tipo Turbina.- Este tipo se producen remolinos en el líquido por medio de los álabes a velocidades muy altas dentro del canal anular en el que gira el impulsor. El líquido va recibiendo impulsos de energía
Tipos de Flujo Mixto y de Flujo Axial.- Las bombas de flujo mixto desarrollan su columna parcialmente por fuerza centrifuga y parcialmente. por el impulsor de los álabes sobre el líquido. El diámetro de descarga de los impulsores es mayor que el de entrada. Las bombas de flujo axial desarrollan su columna por la acción de impulso o elevación de las paletas sobre el líquido
IMPULSOR ABIERTO.
En esta clase de impulsor las paletas están unidas directamente al núcleo del impulsor sin ningún plato en los extremos. Su uso está limitado a bombas muy pequeñas, pero se puede manejar cualquier líquido y además inspeccionarlo es muy sencillo. El impulsor se visualiza en la siguiente figura:
IMPULSOR ABIERTO.
IMPULSOR SEMIABIERTO.
Su construcción varia en que está colocado un plato en el lado opuesto de la entrada del liquido y por ende esta más reforzada que el impulsor abierto como las paletas a estar unidas tienen la función de disminuir la presión en la parte posterior del impulsor y la entrada de materiales extraños se alojan en la parte posterior del mismo.
IMPULSOR SEMIABIERTO.
IMPULSOR CERRADO.
Este impulsor se caracteriza porque además del plato posterior lo rodea una corona circular en la parte anterior del impulsor. Esta corona es unida también a las paletas y posee una abertura por donde el líquido ingresa al impulsor. Este es el impulsor mas utilizado en las bombas centrifugas por su rendimiento que es superior a las dos anteriores. Hay que hacer notar que debe ser utilizado en líquidos que no tienen sólidos en suspensión.
IMPULSOR CERRADO.
BOMBAS ROTATORIAS.
Las bombas rotatorias que generalmente son unidades de desplazamiento positivo, consisten de una caja fija que contiene engranes, aspas, pistones, levas, segmentos, tornillos, etc., que operan con un claro mínimo. En lugar de "aventar" el liquido como en una bomba centrifuga, una bomba rota.
A diferencia de una bomba de pistón, la bomba rotatoria descarga un flujo continuo. Aunque generalmente se les considera como bombas para líquidos viscosos, las bombas rotatorias no se limitan a este servicio sólo. Pueden manejar casi cualquier liquido que esté libre de sólidos abrasivos.
TIPOS DE BOMBAS ROTATORIAS.
Bombas de Leva y Pistón. También se llaman bombas de émbolo rotatorio, y consisten de un excéntrico con un brazo ranurado en la parte superior.La rotación de la flecha hace que el excéntrico atrape el liquido contra la caja. Conforme continúa la rotación el liquido se fuerza de la caja a través de la ranura a la salida de la bomba.
Bombas de Engranes Externos. Éstas constituyen el tipo rotatorio más simple. Conforme los dientes de los engranes se separan en el lado el líquido llena el espacio, entre ellos. Éste se conduce en trayectoria circular hacia afuera y es exprimido al engranar nuevamente los dientes.
Los engranes pueden tener dientes simples, dobles, o de involuta. Algunos diseños tienen agujeros de flujo radiales en el engrane loco, que van de la corona y del fondo de los dientes a la perforación interna. Éstos permiten que el liquido se comunique de un diente al siguiente, evitando 'a formación de presiones excesivas que pudiesen sobrecargar las chumaceras y causar una operación ruidosa.
TIPOS DE BOMBAS ROTATORIAS.
Bombas de Engrane Interno. Este tipo tienen un rotor con dientes cortados internamente y que encajan en un engrane loco, cortado externamente. Puede usarseuna partición en forma de luna creciente para evitar que el líquido pase de nuevo al lado de succión de la bomba.
Bombas Lobulares .- Éstas se asemejan a las bombas del tipo de engranes en su forma de acción, tienen dos o más rotores cortados con tres, cuatro, o más lóbulos en cada rotor.
Los rotores se Sincronizan para obtener una rotación positiva por medio de engranes externos, Debido a que el líquido se descarga en un número más reducido de cantidades mayores que en el caso de la bomba de engranes, el flujo del tipo lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de engranes. Existen también combinaciones de bombas de engrane y lóbulo.
BOMBAS RECIPROCANTES.
Las bombas reciprocantes de acción directa, de diagrama y del tipo de potencia se usan en minería de carbón y metales. Estas unidades son generalmente horizontales, debido a que pueden operarse en áreas en que el espacio vertical es reducido. Los usos típicos incluyen eliminación de agua por lo general de filtraciones en las minas
Muchas bombas de acción directa diseñadas para instalaciones mineras pueden ser movidas por vapor o aire, dependiendo de los requisitos de la aplicación.
BOMBAS RECIPROCANTES.
Las bombas de medición y proporción se usan para el control de pH en acondicionadores delante de las celdas de flotación del mineral, para alimentar agentes depresivos en la flotación diferencial de minerales y para otros muchos servicios en minas.
Son unidades de desplazamiento positivo descargan una cantidad definida de liquido durante el movimiento del pistón o émbolo a través de la distancia de carrera. Sin embargo, no todo el líquido llega necesariamente al tubo de descarga debido a escapes o arreglo de pasos de alivio que puedan evitarlo. Despreciando éstos, el volumen del líquido desplazado en una carrera del pistón o émbolo es igual al producto del área del pistón por la longitud de la carrera.
TIPOS DE BOMBAS RECIPROCANTES.
Existen básicamente dos tipos de bombas reciprocantes las de acción directa, movidas por vapor y las bombas de potencia. Pero existen muchas modificaciones de los diseños básicos, construidas para servicios específicos en diferentes campos. Algunas Se clasifican como bombas rotatorias por los fabricantes, aunque en realidad utilizan movimiento reciprocante de pistones o émbolos para asegurar la acción de bombeo.
Bombas de Acción Directa. En este tipo, una varilla común de pistón conecta un pistón de vapor y uno de líquido o émbolo .
se construyen en simplex (un pistón de vapor y un pistón de líquido, respectivamente) y duplex (dos pistones de vapor y dos de líquido). Los extremos compuestos y de triple expansión, que fueron usados en alguna época no se fabrican ya como unidades normales.
TIPOS DE BOMBAS RECIPROCANTES.
Las bombas de acción directa horizontales simplex y dúplex, han sido por mucho tiempo muy apreciadas para diferentes servicios, incluyendo alimentación de calderas en presiones de bajas a medianas, manejo de lodos, bombeo de aceite y agua, y muchos otros. Se caracterizan por la facilidad de ajuste de columna, velocidad y capacidad. 'Tienen buena eficiencia a lo largo de una extensa región de capacidades
TIPOS DE BOMBAS RECIPROCANTES.
Bombas de Potencia. Estas tienen un cigüeñal movido por una fuente externa generalmente un motor eléctrico, banda o cadena. Frecuentemente se usan engranes entre el motor y el cigüeñal para reducir la velocidad de salida del elemento motor.Cuando se mueve a velocidad constante, las bombas de potencia proporcionan un gasto casi constante para una amplia variación de columna, y tienen buena eficiencia
Las bombas de potencia del tipo manivela volante en los primeros diseños eran generalmente movidas por vapor. En el presente, sin embargo es más común el movimiento por motor eléctrico o de combustión interna debido a que este arreglo da una instalación más económica y compacta y requiere menos mantenimiento. Las bombas de potencia del tipo émbolo de alta presión pueden ser horizontales o verticales. Generalmente se usan para prensas hidráulicas, procesos de petróleos y servicios similares. Sin embargo, hay otros diseños que también encuentran uso para los mismos servicios.
BOMBA DE PISTÓN.
BOMBA DE DIAFRAGMA.
BOMBA DE ÉMBOLO.
BOMBAS HELICOIDALES
Las bombas helicoidales constituyen una modernización del llamado tornillo de Arquímedes. En los últimos años, su uso se ha intensificado principalmente en Europa. Su funcionamiento es al aire libre, y por tanto a presión atmosférica. La altura que se puede vencer, equivale al desnivel existente entre las extremidades del tornillo, colocado en su posición de funcionamiento.
Son recomendadas para grandes caudales y pequeñas alturas de elevación. Para este tipo de bombas no hay necesidad de calcular la altura dinámica, solamente se requiere el desnivel geométrico entre la cota mínima alcanzada por las aguas residuales en la cámara de llegada y la cota del canal receptor o cámara de salida.
La capacidad de bombeo, en términos de caudal, es definida de modo general por el diámetro del tornillo y la velocidad de retención. La potencia absorbida es calculada por la fórmula general utilizada en bombas centrífugas.
Q Hest.P = ——----------—— 75 N.
Donde:
P = Potencia absorbida en H.P.
Q = Caudal de bombeo L/s.
Hest = Altura estática de elevación.
N = Rendimiento (65 a 70 %)
El rendimiento es relativamente bajo, debido principalmente a fugas que se verifican en la separación existente entre la hélice y la canaleta que la contiene.
BOMBAS AIR-LIFTER
Son elevadores de líquidos accionados por aire comprimido, que al ser inyectados dentro del agua forma con ésta una emulsión de menor densidad que el agua.
Las burbujas de aire ascendentes impulsan el liquido hasta que se vierte por la parte superior.
Se usan para bombear agua de los pozos, para desaguar minas, para elevar pulpas o colas en las plantas de cianuración y para alimentar pulpas a los molinos de bolas.
Se recomienda una profundidad de inmersión con un porcentaje entre 60% y 70 % para alcanzar la más alta eficiencia en la operación.
elevaciòndealtura
inmersióndedprofundida
e
T
BOMBA AIR-LIFTER (MAMMUT)
T = Profundidad de inmersión
e = Altura total de bombeo
L = T + e
R = inyección de aire comprimido
S = Tubería de descarga
F = Pieza de pie (o pichancha)
cos
/cos
Im
Im
Im
Im
Im
/
cos
/
Re
nétiElectromagEspeciales
externosmediospCebadas
esAutocebant
Multipaso
UnipasoPeriféri
cerradopulsor
abiertopulsor
Multipaso
UnipasosucciónSimpleaxialFlujo
cerradopulsor
osemiabiertpulsor
abiertopulsor
Multipaso
Unipaso
externosmediospCebadas
esAutocebant
succiónDoble
succiónSimple
mixtoFlujo
radialFlujo
sCentrífugo
Dinámi
Tornillos
Balancines
Lóbulos
Engranes
múltipleRotor
Tornillo
flexibleMiembro
Pistón
Aspas
simpleRotor
Rotatorios
ntemecánicameOperada
fluidopOperada
Múltiple
SimpleDiafragma
Potencia
Múltiple
Triple
Doble
Simple
acciónDoble
acciónSimple
VaporDoble
SimpleacciónDoble
Embolo
Pistón
sciprocante
PositivoentoDesplazami
BOMBAS
BOMBASDEIÓNCLASIFICAC
SELECCIÓN DE BOMBAS.
CAPACIDAD: Para dar un control positivo del drenaje en las minas, es practica común el dividir la capacidad requerida entre dos o mas bombas, con una o mas de reserva. Esto da mayor flexibilidad en la operación y mantenimiento de la bomba.
COLUMNA: Cuando se manejan líquidos abrasivos, la bomba centrifuga de varios pasos es inadecuada debido a que tiene muy pequeñas tolerancias y se requiere un sello absoluto entre pasos. Las bombas de un solo paso se conectan en serie cuando la columna requerida excede a la que puede desarrollar una sola bomba. Las bombas reciprocantes del tipo de potencia se usan frecuentemente para elevaciones excepcionalmente altas en minas y canteras.
MATERIALES: Estos varían considerablemente con respecto a otros tipos de bombas industriales, los tipos de materiales duros- aceros al níquel, manganeso, hierro blando, hierro gris de buena calidad, así como hules naturales y sintéticos, operan bien en servicios abrasivos. Se debe tener cuidado de no manejar arena ya que partículas abrasivas muy grandes dañaran los materiales.
SELECCIÓN DE BOMBAS.
MOVIMIENTO: Los mas comunes son los motores eléctricos , maquinas de combustión interna turbinas de vapor y maquinas neumáticas.
CONTROLES: Se usan motores de velocidad variable de corriente directa, motores de velocidad ajustable de corriente alterna, acoplamientos de fluidos magnéticos y transmisiones con engranes y bandas.
VELOCIDAD: Las bombas que operan sólidos operan a velocidades menores y necesitan un reductor de velocidad cuando se mueven por motor eléctrico, la región de velocidad común varia de 700-900 rpm.
SELECCIÓN DE BOMBAS.
VELOCIDAD DEL LIQUIDO: La mayor parte de los líquidos se bombean a una velocidad mínima de 1.2 m/s si incluyen lodos, las autoridades recomiendan de 1.3-2.5 m/s para productos lodosos y 2.1- 2.7 m/s para productos libres de lodo, la arena y la arcilla se bombean hasta 5.4 m/s pero la velocidad promedio es de 2.4-3 m/s.
CONSUMO DE ENERGIA: La potencia en lodos y arenas se obtiene al desarrollar el producto del caballaje de agua limpia por la densidad de la mezcla
TUBERIA: bombear sólidos vertical u horizontalmente, es más fácil que a ángulos entre 15 y 75° con horizontal. A estos ángulos los sólidos tienden a desprenderse de la suspensión, asentarse en la línea y aumentar la resistencia del flujo.
FORMULAS PARA EL CÁLCULO DE BOMBAS
Eficiencia Volumétrica de una bomba de émbolo:
Gasto ideal o teórico:
Gasto efectivo:
Presión dinámica o de inercia que tiene lugar en las tuberías de descarga y de succión de una bomba de émbolo:
Antes de aplicar una bomba, conviene hacer un análisis de las características del sistema de funcionamiento, en el cual deben tenerse en cuenta los siguientes factores: Capacidad con descripción de las posibles variaciones
Presiones máxima y mínima, pulsaciones y variaciones
Plan completo de las condiciones de succión
Margen de la temperatura de funcionamiento
Propiedades del liquido: densidad, viscosidad, corrosión, abrasión y comprensibilidad
Accionamiento y control
Clasificación del servicio en continuo o intermitente
Los caracteres mecánicos de las bombas son impuestos por las condiciones de la operación, como presiones, temperaturas, condiciones de succión y liquido bombeado. Los caracteres hidráulicos son inherentes a cada tipo de bomba y están influidos por la densidad, viscosidad, tipo de accionamiento y tipo de control.
El diseño mecánico se basa en la presión que ha de manejarse y es importante la revisión de los valores máximos, cargas de choque y variaciones de presión antes de elegir la bomba. Los materiales utilizados para las partes componentes deben determinarse de acuerdo con las exigencias de resistencia mecánica, resistencia a la corrosión y a la erosión o a la combinación de estas.
Las velocidades en los pasajes de la bomba son mucho mas altas que las que se dan en las tuberías y vasijas de presión, con la consecuencia de que los efectos corrosivos o abrasivos del liquido.
Es posible que la duración de la bomba sea muy limitada a causa del alto grado de corrosión y erosión, y a veces esta justificado el empleo de materiales resistentes en las zonas criticas.
También las temperaturas por encima de 120º C o por debajo de –18º C pueden afectar a la construcción. Las temperaturas elevadas exigen el enfriamiento por agua de los cojinetes y las cajas de empaquetadura; las bajas temperaturas requieren materiales de resistencia adecuados a la temperatura de funcionamiento.
La mayor parte de las dificultades en las bombas provienen de las incorrectas condiciones de succión mas que de otra causa. La perdida de succión, la vaporización, el relleno parcial o la cavitación, llevan consigo una carga normal sobre la bomba y ocasionan alto costo de mantenimiento poca duración y funcionamiento irregular.
Los líquidos limpios fríos y no corrosivos con acción lubricante no presentan problemas. Los líquidos no lubricantes, como el propano, y las mezclas abrasivas, como los catalizadores pulverizados, deben mantenerse fuera del contacto con las empaquetaduras por un liquido aislante inyectado en el anillo de engrase o dentro de un casquillo de inyección para lubricar la empaquetadura y evitar que los sólidos se incrusten en ella.
La viscosidad del liquido que se bombea afecta igualmente a la potencia requerida y a la velocidad de bombeo. Las bombas de vaivén trabajan muy bien los líquidos viscosos pero pueden ser necesarias válvulas extra de succión para reducir las perdidas y la bomba puede funcionar a una velocidad mas baja. Las bombas rotatorias de alta presión no son económicas para líquidos extremadamente viscosos. La capacidad y el diseño de las bombas centrífugas se basan en una viscosidad igual a la del agua y son muy sensibles al aumento de viscosidad.
Las velocidades relativamente altas conducen a perdidas por turbulencia.
CONCLUSIONES.
La creación de vacío es la función primordial de una bomba.
En una bomba siempre hay pérdidas, por lo cual afecta a su eficiencia, siendo una de las más eficientes la bomba centrífuga.
La energía o cabeza que se le aplica al líquido por medio de una bomba centrífuga es por medio de fuerza centrífuga.
La principal aplicación de las bombas centrífugas es para el trasladoñz de líquidos poco viscosos y líquidos que contengan sólidos en suspensión.
Las bombas más utilizadas son las centrífugas, por sus altas velocidades que puede alcanzar.