LA BOMBA CENTRIFUGA
EL MODO MAS SENCILLO y práctico de elevar agua en un edificio es por medio de las conocidas bombas centrífugas. 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-.
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LA PRESION DE SERVICIO La presión requerida se refiere a la diferencia de altura que debe salvar el líquido, desde el nivel de donde se lo toma hasta el de donde se lo envía, sin tener en cuenta los recorridos horizontales. Por otro lado, como el líquido circula por el interior de un caño, se produce un rozamiento entre el líquido y las paredes del caño, y en forma muy intensa en los puntos en que el caño cambia de dirección (curvas), rozamiento que representa una mayor presión o empuje que se le pide a la bomba, y que en definitiva es una presión del mismo tipo de la requerida para vencer la altura a salvar, y que debe ser sumado a ésta. La presión consumida por el rozamiento y curvas está normalmente calculada en tablas; en función del diámetro del caño, y del caudal y presión (o velocidad) del líquido.
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EL CAUDAL DE SERVICIO
El caudal es el volumen de líquido que se bombea en la unidad de tiempo, por ejemplo metros cúbicos por minuto, y tiene su importancia para determinar en cuánto tiempo queremos que se llene una cisterna de agua potable, o en cuánto tiempo queremos que se vacíe una cámara de desagüe de aguas servidas o de lluvia antes de que se produzca su desborde.
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MODO EN QUE FUNCIONA No obstante la difusión y popularidad de las bombas centrífugas, muchas veces existen dudas sobre el modelo más adecuado o el modo de colocación más eficiente.
Algunos conocimientos elementales sobre el modo de funcionamiento de las bombas y sus mecanismos interiores, pueden resultar suficientes para evitar errores gruesos, resolver su ubicación en instalaciones sencillas, o entender y verificar las explicaciones del proveedor.
En primer lugar, deberemos distinguir entre el motor y la bomba, ambos instalados, en general, sobre el mismo eje. (aquí sólo nos referiremos a las bombas). La disposición del eje, horizontal o vertical, ya significa una importante clasificación de las bombas, pues una u otra de estas posiciones corresponde a un tipo de bomba y un uso específico.
EL IMPULSOR
Dentro de la carcasa o cuerpo de la bomba, que es lo que tenemos a la vista desde el exterior, se encuentra el impulsor -una especie de hélice- fijo al eje y sin ningún contacto con la carcaza. Con el eje (por lo tanto el motor) parado, el líquido circula libremente alrededor del impulsor.
Cuando el eje-impulsor gira a gran velocidad imprime al agua que lo rodea un movimiento circular que, debido a la fuerza centrífuga, envía al líquido hacia el perímetro -contra la carcasa- generando allí una gran presión y la contraparte de una baja presión en el centro del impulsor; en una forma similar a cuando giramos un palo en un balde con agua, en que los bordes suben por la mayor presión y el centro se deprime. Por consiguiente, la entrada de líquido a la bomba se produce en el centro de la carcasa (en la línea del eje de la bomba), donde existe presión negativa o succión, y la salida o impulsión se produce en coincidencia con el perímetro de la carcasa, donde existe presión positiva y el líquido pugna por salir.
.TIPOS DE IMPULSORES
Los impulsores pueden ser de 3 tipos, según el servicio para el que esté proyectada la bomba: de impulsor abierto (Figura 1), de impulsor semiabierto (figura 2) o de impulsor cerrado (figura 3, ver pág. anterior); en ese orden en relación directa a la exigencia de eficiencia requerido.
Como podrá deducirse, para que el líquido adopte el movimiento circular promovido por el impulsor, la carcasa debe estar totalmente llena de agua. Si se halla total o parcialmente vacía, el impulsor girará parte en el líquido y parte en el aire, sin poder lograr que el líquido complete el giro en el perímetro interno de la carcasa. En estos casos se dice que la bomba se ha 'descebado'.
.EL CEBADO
Por lo tanto, para poner en marcha la bomba por primera vez, es necesario llenarla de agua y quitar el aire de su interior. Esta operación se llama el 'cebado' de la bomba, y se realiza antes de la puesta en marcha. Como el aire tiende a embolsarse en la parte superior de la carcasa, es en ese punto donde se ubica un grifo -grifo de purga-, o llave de paso, que se cierra en el momento en que termina de salir el aire y comienza a salir el agua, la que se está introduciendo por propia gravedad por la entrada de succión de la bomba. Si esto último no ocurre, se puede cebar la bomba desde el mismo grifo de purga.
BOMBAS DE EJE HORIZONTAL
La forma mas eficiente de funcionamiento de una bomba centrífuga de eje horizontal, se produce cuando el fondo de la cisterna con líquido que la alimenta está al mismo nivel que el eje de la bomba, o por encima de él (figura 4). De esta manera se asegura que la bomba estará siempre abastecida de agua y no se descebará. Se dice que la bomba funciona 'inundada'.
No obstante, las bombas centrífugas -en virtud de la succión que se produce en el centro de rotación- admiten tomar líquido desde alguna distancia por debajo de su eje (alrededor de hasta 1,50 m en las bombas corrientes), o sean admiten una cierta 'presión negativa' (figura 5).
En estos casos, es necesario colocar una válvula de retención vertical (llamada también válvula de pié) en el extremo inferior de la succión, para que retenga en la cañería el líquido que ha bombeado la bomba la última vez que fue accionada pues, en caso contrario, cuando la bomba esté detenida, se vaciará todo el líquido que contenía el caño hasta el extremo mas alto de la cañería, regresando hasta la cisterna inferior a través de la bomba, dejando a ésta descebada.
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VALVULA DE RETENCION VERTICAL
La válvula de retención vertical consiste en un disco horizontal que se desplaza verticalmente por una guía. Cuando está en su posición inferior apoya sobre una junta, con lo que se impide el paso del agua. Cuando la bomba acciona, succiona el agua y también a este disco (clapeta), que asciende una pequeña distancia prevista hasta un tope, donde el alojamiento es más amplio y el líquido puede circular hacia arriba pasando a su alrededor. Suspendida la presión que la succionaba hacia arriba por haberse parado el motor, el disco baja solo, por su peso propio y el del líquido que está en la cañería impidiendo su retorno a la cisterna inferior, quedando, por lo tanto, siempre la bomba cebada.
Las válvulas de retención vertical no son aptas para utilizar cuando el agua no es perfectamente limpia (agua potable), pues alguna de las basuras que tiene en suspensión puede eventualmente quedar atrapada entre la clapeta (disco) y su apoyo, permitiendo un lento pasaje de agua de retorno a la cisterna estando la bomba parada, produciéndose así el descebamiento de la misma.
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EFICIENCIA EN AGUAS LIMPIAS
En conclusión, bombas centrífugas tomando a corta distancia bajo su posición con válvula de pié, o inundadas por ubicación de cisterna a su mismo nivel, para elevar agua en viviendas, son sumamente aptas y eficientes, pero restringido al uso de aguas limpias (potables) solamente.
Aclaración: En los casos de bombas inundadas, igual debe colocarse una válvula de retención a la salida de la bomba, ya sea en posición vertical (válvula de retención vertical) o en posición horizontal (válvula de retención horizontal, que son distintas a las verticales), para evitar que cuando pare la bomba, toda el agua que se encuentra en el caño hasta el tanque elevado, retroceda nuevamente por gravedad hacia la cisterna, haciendo girar el motor en sentido opuesto, entre otros problemas posibles relacionados con los flotantes, etc.
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BOMBAS AUTOCEBANTES
Existen otros tipos de bombas, también centrífugas, que admiten presión negativa sin válvula de pié, llamadas bombas autocebantes. Tienen una configuración especial interior de la carcasa con una cámara adicional conectada a la del impulsor, que por su disposición hace volver a la cámara principal parte del agua impulsada, contribuyendo a su llenado completo y desalojando el aire que impedía el llenado completo. Estas bombas pueden tenerse en cuenta como alternativa como variante, según los casos, para servicios similares a los descriptos.
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BOMBAS PARA AGUAS SERVIDASEJE VERTICAL
Para aguas servidas (pluviales o sucias) y/o cloacales, debe pasarse decididamente a las bombas de eje vertical.
Generalmente se trata de elevar líquidos que se juntan en una cisterna ubicada inmediatamente bajo nivel del piso.
Las bombas de eje vertical se pueden dividir en dos tipos: de motor aéreo o de motor sumergido.
Las de motor aéreo constan de un largo eje (figura 6) que vincula el motor que se halla a nivel del piso con la bomba que se halla sumergida en el fondo de la cisterna. Con esta disposición la bomba está permanentemente inundada. Generalmente se diseñan, a propósito, con aberturas e impulsores de paletas o álabes amplios, para permitir el pasaje de los residuos sólidos suspendidos en el agua. Es la bomba clásica para uso en instalaciones cloacales, largamente experimentada.
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BOMBAS SUMERGIBLES
En las de tipo de motor sumergido, el motor se encuentra junto con la bomba dentro de una misma carcasa blindada herméticamente, de modo que el conjunto motor-bomba puede sumergirse totalmente en el líquido, hasta el fondo de la cisterna. De este modo el impulsor siempre estará inundado. Este tipo de electrobomba se popularizó inicialmente como bomba de achique portátil, muy útil en excavaciones, pozos o situaciones similares; pero habiéndose ahora avanzado mucho en la cantidad de modelos y otras características técnicas, puede resultar aconsejable su utilización también en instalaciones existentes, donde no resultaría práctico efectuar las remodelaciones que requerirían las de motor aéreo.
Generalmente el bombeo de aguas servidas se realiza a no mucha altura (1 o 2 pisos). Cuando se para la bomba, el agua contenida en la cañería vertical retornará a la cisterna haciendo girar la bomba en sentido inverso, similarmente a lo descripto para las bombas de eje horizontal. La interpolación de una válvula de retención a la salida de la bomba evitará este retroceso, pero seguramente se atascará periódicamente con residuos, por lo tanto su colocación deberá ser evitada en lo posible. En cada proyecto en particular deberá evaluarse la alternativa más aceptable, estudiando el volumen de la cañería y su incidencia en el volumen de la cisterna y los flotantes de comando, ponderando el inconveniente menor.
