Este documento describe el funcionamiento y teoría de las bombas centrífugas, el tipo de bomba hidráulica más utilizada para bombear líquidos. Explica que transforman la energía mecánica en un impulsor para impulsar el líquido hacia afuera y aumentar su presión. También cubre conceptos como el rendimiento real de las bombas, las curvas de capacidad que estiman la potencia requerida y eficiencia, y el uso de bombas centrífugas de etapa múltiple para cargas de presión mayores.

1. Bombas Centrífugas
Son un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un
impulsor, es actualmente la maquina más usada para bombear líquidos en
general.

2. Funcionamiento
1) Entrada del liquido a través de la conexión de succión concéntrica al eje.
2) El liquido fluye hacia afuera por el interior de los espacios que existen
entre las aspas.
3) El liquido deja el impulsor a una velocidad considerablemente mayor con
respecto a la de la entrada.
4) El liquido que sale del impulsor se recoge en una coraza espira llamada
voluta y sale de la bomba a través de una conexión tangencial de descarga.
5) La carga de velocidad del liquido procedente del impulsor se convierte en
carga de presión.

3. Teoría de la bomba centrifuga
Las ecuaciones básicas que relacionan potencia, carga desarrollada y capacidad
se divisan para una bomba ideal a partir de principios básicos de dinámica de
fluido.
Puntos en la bomba donde se puede aplicar la ec. de Bernoulli

4. Bomba Ideal
En una bomba ideal se asume que el liquido fluye a través de la unidad sin fricción y
Que en una determinada sección todo el liquido fluye a la misma velocidad.
La cabeza desarrollada esta dada por la ecuación
Δ푯풓 = 풖ퟐ 풖ퟐ −
풒
푨풑풕풂풏휷
푨풑
풖ퟐ
풒
Área periférica del impulsor
Componente tangencial de la velocidad de salida
Flujo volumétrico

5. Rendimiento real de la bomba
En una bomba real, hay fricción y perdidas por impacto originadas por el subito
cambio de dirección del liquido que abandona el impulsor
El comportamiento de una bomba
se ilustra mediante gráficas
• Cabeza real
• Consumo de potencia
• Eficiencia vs flujo volumétrico
NO DEBE HACERSE NUNCA
Operar una bomba centrifuga bajo la condición de que la cabeza máxima el flujo
de liquido sea 0.

6. Circulación del fluido
Para evitar choques entre las paletas y el flujo , que generan pérdidas
de rendimiento es necesario que el ángulo de las paletas coincida con el de la
entrada de flujo, esto explica que las paletas estén siempre inclinadas hacia atrás
en la entrada.
Componente vectorial de las fuerzas que
rigen una partícula al salir del rodete de
una bomba centrífuga.

7. Consumo de potencia
La diferencia entre la potencia del fluido 푷풇 y la potencia requerida representa la
perdida de potencia en la bomba, que se debe a la fricción del fluido, pérdidas de
choque estas convierten energía mecánica en calor y perdidas por fugas.
Las fugas representan un flujo invertido inevitable desde la descarga del impulsor
pasando por el anillo desgastado hasta el orificio de succión.
Eficiencia
Es la relación entre la potencia del fluido y la potencia total
consumida. Esta alcanza un punto máximo cerca de la
región de la capacidad estipulada de la bomba.

8. Curvas características
• También denominada curvas de capacidad estas no ayudan a estimar
para una carga total de fluido la potencia requerida y su eficiencia.

9. Leyes de afinidad

10. Bombas centrifugas de etapa múltiple
Se utilizan en general cuando se necesita una carga superior a los 200 ft, por ende
se acopla dos impulsores en serie, las cargas total es varias veces la de una sola etapa

11. Bombas Herméticas
Estas se utilizan para el manejo de líquidos peligrosos, estas bombas son menos
eficientes existen dos tipos.
Bombas de rotor enlatado
Bombas de impulsor magnético

12. Bombas de cebado
Una bomba que tenga aire en su coraza esta taponada con aire, ya que esta no
puede operar debido a que no puede elevar el liquido desde una línea de succión
inicialmente vacía, el aire tiene que estar completamente desalojado al cebar
la bomba desde un tanque auxiliar.

13. Ventiladores
Estas maquinas descargan grandes volúmenes de gas (aire), esta tienen una
baja velocidad que generan presiones muy bajas
Ventilador centrifugo
Por lo general operan bajo el mismo principio de bombas centrifugas, pero
aspas son curvadas hacia adelante.

14. Ventiladores industriales usados
para la climatización y
extracción de espacios
grandes
De palas hacia adelante

15. Impulsores para ventiladores centrífugos
Estos se montan dentro de una coraza construida con una lamina de metal
ligero las holguras son grandes y las cargas de salida pequeñas.

16. Sopladores
Aparatos rotatorios de alta velocidad que usan la fuerza centrifuga para desarrollar
una presión máxima cerca de 2 atm.
Soplador centrifugo de alta
eficiencia
Las relaciones de entrada y salida de presión si esta
por debajo de 3 o 4 el incremento en la temperatura
no es tan grande y no se requieren medidas para
reducirlo.

17. Soplador de desplazamiento positivo bilobular
Soplador centrifugo de succión múltiple
La relación de temperatura para el cambio isentropico
1−1
푇푏
푃=
푏
푇푎
푃푎
훾
푇푏 푇푎 temperatura entrada, salida
Pb, Pa presiones entrada y salida
훾 relación de calores específicos

18. Compresores
Estos son de desplazamiento positivo descargan presiones desde 2 hasta miles
de atmosferas.
La relación de presión de entrada y presión de salida puede ser tan grande como 10
esto produce que la temperatura isentrópica sea excesivamente elevada pero el calor
que se genera es absorbido por el gas.

19. Compresores de desplazamiento positivo
Se usan para presiones de descarga de 6 atm, incluyen aspas móviles tipo tornillo
y compresores líquido – pistón ejemplos de estos son los compresores reciprocantes
Estas son accionadas por un motor de doble
acción.
Compresores centrífugos
Contienen mas de una serie de impulsores en
un solo eje que gira a altas velocidades

20. Ecuaciones para sopladores y
compresores
Debido al cambio en la densidad durante el paso del flujo en el compresor escribir
la ecuación diferencial y utilizarla para relacionar el trabajo de eje con el cambio
de la carga de presión.
푊푝푟 =
푃푏 푑푝
푃푎
휌
Esta expresión conduce al trabajo de compresión de un gas
ideal sin fricción
Compresión adiabática
푝
휌훾 =
푝푎
휌푎
훾
Compresión isotérmica
푝
=
휌
푝푎
휌푎
Compresión politrópica
푝
휌푛 =
푝푎
휌푎
푛

21. Ecuación de la potencia
푃퐵 =
0.371 푇푎훾푞0
(훾 − 1)퓃
푃푏
푃푎
1−1
훾
Compresor adiabático − 1
Compresión isotérmica 푃퐵 =
1.97 푇푎푞0
푛
푙푛
푃푏
푃푎
Pb Potencia al freno en caballos de fuerza
Q0 Volumen estándar de gas comprimido
Ta Temperatura de entrada

22. Bombas de vacío
Un compresor que succiona a una presión por debajo de la atmosférica y descarga
a la presión atmosférica cualquier tipo de maquina puede adaptarse para haber
vacío.
La eficiencia mecánica es menor que en los
compresores
Bombas de eyectores de
chorro