Este documento describe diferentes tipos de bombas, turbinas, válvulas y fenómenos asociados con sistemas de bombeo. Explica las clasificaciones de bombas como bombas de desplazamiento fijo, bombas de volumen variable y bombas de pistón. También describe turbinas hidráulicas como la turbina Pelton y la turbina Kaplan, así como turbinas térmicas. Explica fenómenos como la cavitación, el golpe de ariete y cómo prevenirlos. Finalmente, detalla tipos comunes de vá

1. Universidad técnica particular de Loja
Por: Jackson Sánchez Alverca
Componente: Mecánica de Fluidos
Fecha: 12 de julio de 2016
1 Tipos de bombas:
Las Bombas se utilizan para impulsar líquidos a través de sistemas de tuberías.
Clasificación:
Bombas de desplazamiento fijo.- Se caracterizan porque entregan un producto fijo a
velocidad constante. Este tipo de bomba se usa más comúnmente en los circuitos
industriales básicos de aplicación mecánica de la hidráulica.
1.1 Bombas de engranes o piñones.- Bombas de engranes de baja presión, bombas de
engranes de alta presión, bombas de engranes de 1500 lb/plg2. (Tándem), bomba de
engranes de 2000 lb/plg2, bomba de engranes de 2000 lb/plg2 – serie 37-x.
1.2 Bombas de paletas.- Bombas de paletas desequilibradas o de eje excéntrico, bombas de
paletas equilibradas de 1000 lb/plg2 de presión, bombas de paletas equilibradas de 2000
lb/plg2 de presión.
1.3 Bombas de pistón.- Bomba de pistón radial, bombas de pistón axial, bombas de pistón
de barril angular, bomba de pistón de placa de empuje angular, bomba diseño dynex.
2 Bombas de volumen variable.
- Los volúmenes variables para bombas de engranes únicamente son utilizables si se
varía la velocidad de impulsión de la bomba.
- Las bombas de paletas pueden adaptarse para producir volúmenes variables, pero
las restricciones de la conversión generalmente lo limitan.
- Las bombas de pistón son las mejores adaptadas para diseños de volumen variable,
y las bombas axiales de pistón generalmente son consideradas como las más
eficientes de todas las bombas, y son por sí solas las mejores para cualquier
condición de volumen variable.
2 Tipos de turbinas:
La turbina es una maquina rotativa que transforma en energía mecánica una parte de la
energía de la corriente circulante de un fluido, esa energía mecánica puede ser aplicada
seguidamente a un trabajo útil, tal como la generación de electricidad en una central
eléctrica.

2. Las turbinas pueden clasificarse en dos subgrupos principales: hidráulicas y térmicas.
2.1 Turbinas hidroeléctricas:
2.1.1 Turbina Pelton.- Una de la más eficiente energéticamente. Consiste en una rueda que
está rodeada por una seria de palas o cucharas que son encargadas de soportar la caída del
agua. Las Pelton son unas turbinas de flujo transversal.
2.1.2 Turbina Kaplan.- Consiste en una turbina de flujo axial, con una forma muy parecida
a la hélice de un barco. Tiene la peculiaridad de sus hélices son regulares, por lo tanto se
adapta a diferentes
2.2 Turbinas térmicas:
Son aquéllas cuyo fluido de trabajo sufre un cambio de densidad considerable a través de su
paso por la máquina, pueden ser: turbinas a vapor, turbinas a gas, turbinas a acción,
turbinas a reacción, turbinas de alta presión, turbinas de media presión, turbinas de baja
presión.
3 Cavitación y golpe de ariete:
La cavitación es un efecto hidrodinámico que se produce cuando el agua o cualquier
otro fluido en estado líquido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una
descompresión del fluido debido a la conservación de la constante de Bernoulli.
Descripción del fenómeno.
- Consiste en un cambio rápido y explosivo de fase liquida a vapor. Si el líquido fluye
a través de una región donde la presión es menor que su presión de vapor, este
hierve y forma burbujas. Estas burbujas son transportadas por el líquido hasta llegar
a una región de mayor presión, donde el vapor regresa al estado líquido de manera
súbita aplastándose bruscamente las burbujas.
- La cavitación es un fenómeno físico, mediante el cual un líquido, en determinadas
condiciones, pasa a estado gaseoso y unos instantes determinadas condiciones, pasa
a estado gaseoso y unos instantes después pasa nuevamente a estado 1 que pasa
nuevamente a estado líquido.
Este fenómeno tiene dos fases: a) Cambio de estado l estado líquido a estado gaseoso, b)
Cambio de estado gaseoso estado gaseoso a estado l estado líquido.
Efectos de la cavitación.- Ruidos y golpeteos, vibraciones, erosiones del material.
La cavitación en bombas puede producirse de dos formas diferentes:
3.1 Cavitación de succión.- Ocurre cuando la succión de la bomba se encuentra en unas
condiciones de baja presión/alto vacío que hace que el líquido se transforme a vapor a la

3. entrada del rodete. Este vapor es transportado hasta la zona de descarga de la bomba donde
el vacío desaparece y el vapor del líquido es de nuevo comprimido debido a la presión de
descarga. Se produce en ese momento una violenta implosión sobre la superficie del rodete.
Un rodete que ha trabajado bajo condiciones de cavitación de succión presenta grandes
cavidades producidas por los trozos de material arrancados por el fenómeno, esto origina el
fallo prematuro de la bomba.
3.2 Cavitación de la descarga.- Sucede cuando la descarga de la bomba está muy alta. Esto
ocurre normalmente en una bomba que está funcionando a menos del 10% de su punto de
eficiencia óptima. La elevada presión de descarga provoca que la mayor parte del fluido
circule por dentro de la bomba en vez de salir por la zona de descarga, a este fenómeno se
le conoce como ´´slippage´´. A medida que el líquido fluye alrededor del rodete debe de
pasar a una velocidad muy elevada a través de una pequeña apertura entre el rodete y el
tajamar de la bomba. Esta velocidad provoca el vacío en el tajadar lo que provoca que el
líquido se transforme en vapor. Una bomba funcionando bajo estas condiciones muestra un
desgaste prematuro del rodete, tajamar y alabes. Además y debido a la alta presión de
funcionamiento es de esperar un fallo prematuro de las juntas de estanqueidad y
rodamientos de la bomba. Bajo condiciones extremas puede llegar a romperse el eje del
rodete.
4 Golpe de ariete en bombas:
El golpe de ariete es una gran fuerza destructiva que puede presentarse en cualquier sistema
de bombeo, cuando en este el caudal cambia repentinamente de un momento a otro
cualquiera que sea la causa.
Se denomina golpe de ariete al choque violento que se produce sobre las paredes de un
conducto forzado, cuando el movimiento líquido es modificado bruscamente.
Al cerrarse rápidamente una válvula en la tubería durante el escurrimiento, el flujo a través
de la válvula se reduce, lo cual incrementa la carga del lado aguas arriba de la válvula,
iniciándose un pulso de alta presión que se propaga en la dirección contraria a la del
escurrimiento. Esta onda provoca sobrepresiones y depresiones las cuales deforman las
tuberías y eventualmente la destruyen. Desde el punto de vista energético puede
considerarse la transformación de la energía cinética del fluido en energía potencial elástica
(cambios de presión) y viceversa. Si la tubería carece de roce y es indeformable y por lo
tanto no hay pérdidas de energía, el fenómeno se reproduce indefinidamente. Si hay roce y
la tubería es elástica parte de la energía se va perdiendo y las sobrepresiones son cada vez
menores hasta que el fenómeno se extingue.
Golpe de ariete en líneas de descarga.- El caso más importante de golpe de ariete en una
línea de descarga de bombas accionadas por motores eléctricos, se verifica luego de una
interrupción de energía eléctrica. El cálculo riguroso del golpe de ariete en una instalación

4. de bombeo exige el conocimiento previo de datos relativos a los sistemas de bombeo, que
influyen en el fenómeno:
a. El momento de inercia de las partes relativas de la bomba y el motor.
b. Características internas de la bomba (efectos sobre la disipación de energía,
funcionamiento como turbina).
c. Condiciones de la bomba en la rama de descarga y comportamiento de la onda de
presión
Medidas generales contra el golpe de ariete:
1. Limitación de la velocidad en tuberías.
2. Cierre lento de válvulas o registros. Construcción de piezas que no permitan la
obstrucción muy rápida.
3. Empleo de válvulas o dispositivos mecánicos especiales. Válvulas de alivio, cuyas
descargas impiden valores excesivos de presión.
4. Fabricación de tubos con espesor aumentado, teniendo en cuenta
la sobrepresión admitida.
5. Construcción de pozos de oscilación, capaces de absorber los golpes de ariete,
permitiendo la oscilación del agua. Esta solución es adoptada siempre que las
condiciones topográficas sean favorables y las alturas geométricas pequeñas. Los
pozos de oscilación deben ser localizados tan próximos como sea posible de la casa
de máquinas.
6. Instalación de cámaras de aire comprimido que proporcionen el amortiguamiento de
los golpes. El mantenimiento de estos dispositivos requiere ciertos cuidados, para
que sea mantenido el aire comprimido en la cámara
4 Válvulas:
Es una pieza mecánica usada para modificar el flujo o el fluido que pasa a través de ella, la
acción de la válvula es causada por el movimiento de cierre de un elemento (puede ser una
bola, puerta, disco, tapón, etc.) El cual está conectado a un cuello localizado fuera de este y
a su vez tiene un sistema para cambiar el control de la posición del elemento de cierre,
protegiendo la tubería y las bombas de la sobre presurización, ayudando a prevenir flujos
contrarios en las bombas y remover aire en estas.
Tipos de Válvulas:
4.1 Válvulas de Control.- El término válvula de control se refiere más a la función que al
tipo de válvula, es decir es cualquier válvula que sirva para regular el estado del flujo a
través de la tubería. Las válvulas de control son interesantes por su uso en flujos sin crear
exceso de cavitación o pérdidas de cabeza y pueden ser usadas en cualquier condición de
flujo.
4.2 Válvulas de Compuerta.- Este tipo de válvula posee un cuerpo totalmente encerrado con
un disco o puerta de forma rectangular o circular, la cual se mueve perpendicular a la

5. dirección del flujo. La válvula de compuerta supera en número a los otros tipos de válvulas
en servicio en donde se requiere circulación interrumpida y poca caída de presión. Cuando
la válvula está abierta del todo, se eleva por completo la compuerta fuera del conducto del
flujo, por lo cual el fluido pasa en línea recta por un conducto que suele tener el mismo
diámetro de la tubería.
4.3 Válvulas de Cono, Bola y Macho.- Estos tres tipos de válvulas son similares en su
función; la parte móvil de la válvula es generalmente en forma cónica con un agujero a
través de la válvula por el cual el fluido atraviesa. Cuando la válvula esta completamente
abierta no hay bloqueos para el flujo y por lo tanto no existen perdidas en la cabeza.
Cuando la válvula no se encuentra abierta completamente existen dos puntos de regulación,
uno en la entrada y otro en la salida, esta característica da a la válvula de cono mejores
características que la válvula de puerta y de mariposa.
4.4 Válvulas de Globo.- Este estilo de válvulas son ampliamente utilizadas tanto con
control manual como con control automático. El flujo normal es de izquierda a derecha
pero esta válvula puede operar en reversa. Con el cambio del tipo de control una válvula de
globo puede mantener constante la presión de entrada, la presión de salida, la rata de flujo,
actúa como un controlador de la presión y de posibles oleajes en la tubería.
Clases de válvulas por función definida y usos más comunes:
Para servicio de bloqueo o cierre son: válvulas de compuerta, válvulas de macho, válvulas
de bola, válvulas de mariposa.
Para servicio de estrangulación: válvulas de globo, válvulas de aguja, válvulas en Y,
válvulas de ángulo, válvulas de mariposa.
Bibliografía:
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