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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
"FRANCISCO DE MIRANDA"
ÁREA DE TECNOLOGÍA
COMPLEJO DOCENTE EL SABINO
DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA
ASIGNATURA: MÁQUINAS HIDRÁULICAS
PROF. ING. ANA PEÑA
TEMA 2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE BOMBAS
Contenido del Tema 2:
1. Principio de Funcionamiento de las Bombas
2. Tipos de Bombas
 Bombas Rotodinámicas
 Bombas de Desplazamiento Positivo
3. Clasificación de las Bombas Rotodinámicas
 Según la dirección del flujo
 Según la posición del eje
 Según la presión engendrada
 Según el número de flujos en la bomba
 Según el número de rodetes
 Según el número especifico de revoluciones
4. Componentes principales de las Bombas Rotodinámicas
5. Ecuación de Euler para las Bombas
6. Parámetros de funcionamiento de las Bombas Rotodinámicas
 Pérdidas
 Potencia
 Rendimiento
7. Triángulos de velocidades
8. Curvas Características, Diagrama H-Q, Leyes de Semejanza
1. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS
Bomba es una máquina que absorbe energía mecánica y restituye al líquido que la atraviesa en energía
hidráulica. Las bombas se emplean para impulsar toda clase de líquidos (agua, aceite de lubricación,
combustibles, ácidos, líquidos alimenticios: cerveza, leche, etc). También se emplean las bombas para
bombear líquidos espesos con sólidos en suspención, como pastas de papel, melazas, fangos, desperdicios,
etc.
Fig. 1
2. TIPOS DE BOMBAS:
 Bombas Rotodinámicas: Todo y solo las bombas que son turbomáquina pertenecen a este grupo, son de
movimiento es rotativo y dinámica de la corriente juego un papel esencial en la transmisión de energía. Su
funcionamiento se basa en la ecuación de Euler, y su órgano transmisor de energía se llama rodete.
 Bombas de Desplazamiento Positivo: A este grupo pertenecen no solo las bombas alternativas, sino las
rotativas llamadas rotoestáticas porque son rotativas, pero en ellas la dinámica de la corriente no juega un
papel esencial en la transmisión de la energía.
3. CLASIFICACIÓN DE BOMBAS ROTODINAMICAS
Según la dirección del flujo
 Bombas de flujo radial
 Bombas de flujo axial
 Bombas de flujo radioaxial
Fig. 2
Según la posición del eje
 Bombas de eje horizontal
 Bombas de eje vertical
 Bombas de eje inclinado
Según la presión engendrada
 Bombas de baja presión
 Bombas de media presión
 Bombas de alta presión
Según el número de flujos en la bomba
 De simple aspiración o de un flujo: Fluido penetra por un solo lado y por la abertura de la corona circular
del rotor
 De doble aspiración o de dos flujos: El rotor tiene forma simétrica respecto al plano normal y es capaz de
recibir el fluido por dos sentidos opuestos.
Según el número de rodetes
 De un escalonamiento
 De varios escalonamiento
Según el número específicos de revoluciones (Rodete)
 Rodete cerrado de simple aspiración: las caras anterior y posterior forman una caja, entre ambas caras se
fijan los alabes
 Rodete cerrado de doble aspiración
 Rodete Semiabierto de simple aspiración: sin la cara anterior, los álabes se fijan en el núcleo o cubo de
rodete.
Fig.4
Fig. 5
El Número Específico De Revoluciones
ns  n  P1 2  H 5 4
n: numero de revolución en segundos (rpm)
P: Potencia en (CV, W, Kp/s)
H: metro (m)
P  QgH
W 
P  QH  kp 
 s 
QH
CV 
P
75
 QH 
 n 

 75 
12
ns  n  P
12
H
5 4
 H 5 4  3,65  Q1 2  H 3 4
4. COMPONENTES PRINCIPALES DE LAS BOMBAS ROTODINÁMICAS
 Rodete (1): Que gira solidario con el eje de la máquina y consta de un cierto número de alabes que
imparten energía al fluido en forma de energía cinética y energía de la presión.
 Corona Directriz (2) o Corona de álabes fijos: Que recoge el líquido del rodete y transforma la energía
cinética comunicada por el rodete en energía de presión, ya que la sección de paso aumenta en esta
corona en la dirección del flujo.
 Caja Espiral (3): Que transforma la energía dinámica en energía de presión y recoge con pérdidas mínimas
de energía el fluido que sale del rodete, conduciéndolo hasta la tubería de salida o tubería de impulsión.

Trabajo Difusor Troncocónico (4): Que realiza una tercera etapa de difusión o sea de transformación de
energía dinámica en energía de presión.
Fig. 6
5. ECUACIÓN DE EULER PARA LAS BOMBAS
HU 
u 2 cu 2  u1cu1 
g
Donde los puntos 1 y 2 se refieren a la entrada y salida del rodete
HU: es la altura que el rodete imparte al fluido o altura teórica
Fig. 7
Altura Útil o Efectiva de una Bomba (H)
La altura útil o altura efectiva H que da la bomba es la altura que imparte el rodete o la altura teórica H U,
menos las pérdidas en el interior de la bomba Hr-int .
H  H U  H r int
Primera Expresión de la Altura Útil (Ecuación de Bernoulli en la sección E y S)
 pS
H

 pE 
v S2  v E2
 z S  z E  
g
2g

Primera Expresión de la Energía Útil (Ecuación de Bernoulli en la sección E y S)
Y
 pS  pE 

 z S  z E
v
g 
2
S
 v E2 
2
Notas a la primera expresión de la altura útil
 El término z S  z E  suele ser o muy pequeño o incluso igual a cero en las bombas de eje vertical

 vE2 
suele ser también muy pequeño o igual a cero: positivo, aunque pequeño si el
2g
diámetro de la tubería de aspiración se hace mayor que el de la tubería de impulsión, para evitar
cavitación, igual a cero, si DS  DE
El término
v
2
S
H
 pS
 pE 
 MS  ME
g
MS: Lectura del manómetro a la salida valores absoluto en el vacuometro
ME: Lectura del manómetro a la entrada
Segunda Expresión de la Altura Útil (Ecuación de Bernoulli en la sección A y Z)
H
H r ext  H ra
 pZ
 pA 
 z Z  z A   H r ext
g
vi2
 H ri 
2g
Hr-ext: Pérdida total exterior a la bomba
Hra: Pérdida en la aspiración o sea entre los puntos A y E
Hri: Pérdida en la tubería de la impulsión
vi2
2 g : Pérdida secundaria en el desagüe en el depósito
Segunda Expresión de la Altura Útil
H
 pZ
vi2
 pA 
 z Z  z A   H ra  H ri 
g
2g
Segunda Expresión de la Energía Útil
Y
 pZ
 pA 

 z Z  z A g  H ra
vi2
 H ri g 
2
Notas a la primera expresión de la altura útil
 Para aplicar esta ecuación es necesario conocer el caudal (porque las pérdidas son en función de él), así
como las características de la instalación (metros de tubería, material de la misma y accesorios)
6. PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS ROTODINÁMICAS (Entrada y Salida)
PÉRDIDAS:
 Pérdidas Hidráulicas: Disminuyen la energía específica útil que la bomba comunica al fluido y
consiguientemente la altura útil. Son de dos clases:
o pérdidas de superficies: se producen por el rozamiento del fluido con las paredes de la bomba
como rodete, corona directriz o de las partículas del fluido entre sí)
o pérdidas de forma: se producen por el desprendimiento de la capa límite en los cambios de
dirección y en toda forma difícil al flujo, en particular a la entrada del rodete si la tangente del
alabe no coincide exactamente con la velocidad absoluta a la salida.
Las perdidas hidráulicas se originan pues:
o Entre el punto E (Fig. 7) y la entrada del rodete
o En el rodete
o En la corona directriz, si existe
o En la caja espiral
o Desde la salida de la caja espiral hasta la salida de la bomba o punto S
 Pérdidas Volumétricas: También denominada pérdidas intersticiales, son pérdidas de caudal y se dividen
en dos clases: pérdidas exteriores qe y pérdidas interiores qI.
o pérdidas volumétricas exteriores qe: constituye una salpicadura de fluido al exterior, que se
escapa por el juego de la carcasa y el eje de la bomba, que la atraviesa. Para reducirlas se usa la
caja de empaquetadura, que se llena de estopa o material de cierre, provista de su correspondiente
tapa o prensaestopas con pernos.
o Pérdidas volumétricas interiores qI: Son las más importantes y reducen mucho el rendimiento
volumétrico de algunas bombas; retrocede por el intersticio y por la tubería de aspiración circula
un caudal menor que por el rodete.
 Pérdidas Mecánicas: Incluyen las pérdidas por
o rozamiento del prensaestopas con el eje de la máquina
o rozamiento del eje con los cojinetes
o accionamientos auxiliares (bomba de engranajes para lubricación, cuentarrevoluciones, etc.)
o rozamiento de disco, es el rozamiento de la pared exterior del rodete con la atmosfera del fluido
que lo rodea.
POTENCIA:
 Potencia de accionamiento (Pa): Es la potencia en el eje de la bomba o potencia al freno o potencia
mecánica que la bomba absorbe o potencia absorbida de la red. Esta potencia según la mecánica tiene la
siguiente expresión:
Pa  M 


30
nM W , SI 
Potencia interna (Pi): Es la potencia suministrada por el rodete, igual a la potencia de accionamiento
menos la perdidas mecánicas
Pi  Pa  Pmr
Pi  Q  q e  q i g H  H r int 
Pi  Q  q e  q i gH U

Potencia útil (P): Es el incremento de potencia que experimenta el fluido en la bomba
P  Pa  Pmr  Pvr  Phr
P  Pi  Pvr  Phr
La potencia útil por otra parte será la invertida en impulsar el caudal útil Q a la altura útil H. Luego
P  QgH
RENDIMIENTO:
 Rendimiento hidráulico, ηh: Tiene en cuenta todas y sólo las pérdidas de altura total, Hr-int en la bomba
h 

H
HU
Rendimiento volumétrico, ηv: Tiene en cuenta y sólo las pérdidas volumétricas
Q
Q  qe  qi
v 
Q : Caudal útil o caudal efectivo impulsado por la bomba
Q  qe  qi : Caudal teórico o caudal bombeado por el rodete

Rendimiento interno, ηi: Tiene en cuenta todas y sólo las pérdidas internas o sea las hidráulicas y
volumétricas y engloba ambos rendimientos hidráulico y volumétrico
i 

Rendimiento mecánico, ηm: Tiene en cuenta todas y sólo las pérdidas mecánicas
m 

P
Pi
Pi
Pa
Rendimiento total, ηtot: Tiene en cuenta todas y sólo las pérdidas en la bomba
 tot 
P
Pa
Teniendo en cuenta las ecuaciones anteriores
 tot 
P
P Pi

  i m   h v m
Pa Pi Pa
 tot   i m   h v m
Potencia de accionamiento en función de Q y de H con los rendimientos
Pa 
QgH
 i m

QgH
 h v m

QgH
 tot
Potencia interna en función del rendimiento hidráulico y volumétrico
Pi 
QgH
 v h
EJERCICIOS:
1. Una bomba de agua proporciona un caudal de 1200 m3/h tiene una tubería de aspiración de 400 mm y
una impulsión de 375 mm. El vacuometro conectado en la tubería de aspiración situado a 80 mm por debajo
del eje de la máquina marca una depresión de 2 m de columna de agua y el manómetro situado 500 mm por
encima del eje de la bomba marca una sobrepresión de 12 m columna de agua. Calcular la altura útil que da
la bomba.
Con los datos del problema, tratándose de una bomba que está funcionando, es inmediato el cálculo de la
altura útil por la ecuación
Primera Expresión de la Altura Útil (Ecuación de Bernoulli)
H
 pS

 pE 
v 2  v E2
 z S  z E   S
g
2g
Q  1200

m3
1h
m3

 0.3333
h 3600s
s


4 0.3333 m 3 s
4Q
vS 

 3.018 m s
D S2
 0.3752
3.018 m s 
v S2

 0.4643m
2 g 2  9.81 m s 2
2




4 0.3333 m 3 s
4Q
vE 

 2.6526 m s
D E2
 0.400m 2
v S2 2.6526 m s 

 0.3586m
2 g 2  9.81 m s 2
2


Sustituyendo las alturas dinámicas obtenidas, así como los datos del problema, tenemos:
H  12  2  0.5  0.08  0.4643  0.3586m  14.686m
El primer paréntesis es la altura de la presión que da la bomba, el segundo paréntesis, la altura geodésica y el
tercero la altura dinámica. Ya que los dos últimos paréntesis los valores suelen ser pequeños, como en este
caso o nulos la altura útil es
H 
 pS  p E   M
g
S
 M E  14m