Bombas hidráulicas rotodinámicas: teoría y aplicaciones

Abstract

Resumen: El campo de las bombas ha sido, por diversas razones, un tema esquivo para muchos ingenieros. Existe una abundante información acerca de este tema, tal vez dispersa o quizás tratadas con una metodología no adaptada a estudios de formación en pregrado. El objetivo de esta obra ha sido la compilación, adaptación y aplicación de los principios teóricos fundamentales que rigen el comportamiento de las máquinas hidráulicas, en general, con énfasis sobre las bombas hidráulicas rotodinámicas, particularmente en un tipo de éstas: las bombas centrífugas. Ubicadas las máquinas hidráulicas dentro del gran contexto de las máquinas, se estudian sus características importantes y se clasifican, para, luego, poner el acento en el tema central y específico: Bombas Rotodinámicas (Centrífugas). Con este interés particular, las Bombas Rotodinámicas se definen y clasifican ampliamente, se analizan sus elementos constitutivos y su instalación, y se deduce la ecuación fundamental (ecuación de Euler), la cual constituye su principio de funcionamiento. Posteriormente, como en cualquier otro mecanismo de conversión de energía mecánica, se estudian las pérdidas inherentes a su funcionamiento, las potencias y los rendimientos de este tipo de máquinas hidráulicas. Al objeto de conocer su desempeño en su real aplicación, es por lo que se realizan ensayos en bancos de pruebas de bombas, sobre modelos de bombas comerciales que construyen los fabricantes de éstas. La forma de hacerlo en el laboratorio y la manera de tratar y cristalizar sus resultados, por medio de curvas características, se abordan también con suficiente claridad en este trabajo. Para destacar en esta obra, la manera analítica de obtener, por medio de un ajuste lineal por cuadrados mínimos, las ecuaciones de las curvas características H vs. Q y η vs. Q, a partir de tres, cinco o más puntos (Hi , Qi), extraídos de curvas suministradas por fabricantes. Tales ecuaciones se requieren en la implementación de modelos y programas computacionales, de obligada y vastísima aplicación en materia de diseño óptimo de sistemas de abastecimiento y redes distribución de agua. Particular énfasis se hace sobre el fenómeno de cavitación en bombas rotodinámicas, sus efectos adversos y la forma de prevenirlo. Contemplando la posibilidad de cambiar el rotor de una bomba o de hacerlo girar a distintas velocidades, se deducen las leyes de similitud en bombas, las que, a su vez, sirven para predecir el comportamiento de prototipos de las mismas, cuando operan en diferentes escenarios de trabajo. Considerados temas de gran utilidad práctica, es por lo que en este libro, también, se han abordado adecuadamente los siguientes tópicos: funcionamiento de las bombas, asociación de bombas en serie y en paralelo, cebado de las bombas, selección e instalación de bombas, y recomendaciones para el buen funcionamiento de las instalaciones. Finalmente, se han seleccionado 23 problemas tipos, cuyas soluciones se incluyen en un capítulo aparte, con el objeto de ilustrar la aplicación de los conceptos teóricos desarrollados previamente, e intentando cubrir una amplia gama de situaciones reales.