Bomba hidráulica para niños
Una bomba hidráulica o bomba de agua es una máquina especial que cambia la energía con la que funciona (casi siempre energía mecánica) en energía para mover un líquido. Este líquido puede ser agua, una mezcla de líquidos y sólidos como el hormigón antes de secarse, o pasta de papel.
Cuando una bomba le da más energía a un líquido, aumenta su presión, su velocidad o su altura. Esto se explica con el principio de Bernoulli. En pocas palabras, una bomba se usa para subir la presión de un líquido y moverlo de un lugar con menos presión a otro con más presión.
A veces, la palabra "bomba" se usa para máquinas que mueven líquidos que no se pueden comprimir, como el agua. Pero también se usa para máquinas que mueven otros tipos de fluidos, como las bombas de vacío o las bombas de aire, que mueven aire.
Contenido
Historia de las bombas
La primera bomba de la que se tiene registro fue descrita por un sabio llamado Arquímedes en el siglo III antes de Cristo. Se le conoce como el tornillo de Arquímedes. Sin embargo, un sistema parecido ya lo había usado antes Senaquerib, un rey de Asiria, en el siglo VII antes de Cristo.
Mucho tiempo después, en el siglo XII, un inventor llamado Al Jazarí dibujó y explicó varios tipos de bombas. Entre ellas había bombas que podían funcionar en dos direcciones, bombas de doble acción, bombas de vacío y bombas de agua.
Tipos de bombas y cómo funcionan
Las bombas se clasifican principalmente por cómo trabajan.
Bombas que atrapan y empujan el líquido
Estas bombas se llaman volumétricas. Funcionan atrapando una cantidad fija de líquido en una cámara y luego empujándolo para aumentar su presión. Es como si tuvieran un "volumen" que se llena y se vacía.
- Bombas de pistón o émbolo: Tienen una o varias partes fijas, pero su volumen cambia gracias a un pistón o una membrana que se mueve. El líquido se mueve de forma intermitente, y unas válvulas se abren y cierran para dejar entrar y salir el agua. Ejemplos son las bombas de pistón que se mueven hacia adelante y atrás.
- Bombas rotativas: En estas bombas, el líquido queda atrapado en compartimentos que se mueven desde la entrada (donde hay poca presión) hasta la salida (donde hay mucha presión). Ejemplos son las bombas de paletas, las de lóbulos, las de engranajes o las de tornillo.
Bombas que usan la velocidad para mover el líquido
Estas bombas se llaman rotodinámicas. Funcionan usando la fuerza que se crea cuando un rotor con aspas gira muy rápido. Este giro le da energía al líquido y lo empuja. El líquido se mueve de forma continua.
- Centrífugas: El líquido se mueve hacia afuera, lejos del centro del rotor.
- Axiales: El líquido se mueve en línea recta, siguiendo el eje del rotor.
- Diagonales: El líquido se mueve en una dirección intermedia, como en un cono.
¿Cómo se encienden las bombas?
Las bombas también se pueden clasificar por el tipo de energía que las hace funcionar:
- Electrobombas: Son las que funcionan con un motor eléctrico.
- Motobombas: Suelen funcionar con motores de combustión interna, como los de los coches.
- Bombas neumáticas: Usan la energía del aire comprimido.
- Bombas de agua: Como la noria, que usa la fuerza del agua para moverse.
- Bombas manuales: Se operan con la fuerza de una persona, como las antiguas bombas de balancín.
- Motobombas diésel: Funcionan con un motor diésel.
¿Cómo funcionan las bombas de pistón?
Bomba aspirante
Imagina una "bomba aspirante" con un cilindro y un pistón que se mueve. Un tubo conecta el cilindro con el agua. Hay una válvula en la entrada del tubo al cilindro que solo se abre hacia arriba, dejando que el agua suba pero no baje. Dentro del pistón, hay otra válvula que funciona igual.
Cuando mueves la manivela, el pistón sube. Esto hace que el espacio debajo del pistón se haga más grande y la presión baje. La presión del aire de afuera empuja el agua del pozo, haciéndola subir por el tubo y pasar por la válvula hacia el cilindro.
Cuando el pistón baja, la primera válvula se cierra y la segunda se abre, dejando que el agua pase a la parte de arriba del pistón. El siguiente movimiento hacia arriba del pistón empuja el agua hacia la salida y, al mismo tiempo, más agua entra al cilindro por debajo. Este proceso se repite mientras el pistón sube y baja.
Las bombas aspirantes tienen un límite: no pueden dar un chorro de agua continuo ni subir el agua a más de 10 metros de altura desde el pozo, porque la presión del aire no es suficiente para empujar el agua más allá de esa altura.
Bomba de Sevilla
Existe un tipo especial de bomba aspirante, llamada "bomba de Sevilla", que puede subir el agua a más de diez metros. Fue descubierta por accidente en 1798 y funciona mezclando aire y agua.
Bomba impelente
La bomba impelente tiene un cilindro, un pistón sólido (sin válvula) y un tubo que baja hasta el agua. También tiene una válvula que deja entrar el agua al cilindro, pero no salir. Desde la parte de abajo del cilindro, otro tubo va a una cámara de aire. La entrada a esta cámara tiene una válvula que deja entrar el agua, pero no salir. Desde la parte de abajo de la cámara de aire, otro tubo lleva el agua a un tanque o una manguera.
Mantenimiento de bombas
Es muy importante revisar cuánto tiempo duran las bombas antes de necesitar una reparación. Si una bomba se cuida bien, puede durar mucho más tiempo sin fallar.
Por ejemplo, un estudio de muchas bombas en diferentes lugares mostró que el mantenimiento adecuado puede hacer que una bomba funcione sin problemas por más tiempo. Las bombas que se cuidan bien pueden durar entre uno y cuatro años más antes de necesitar una reparación.
Reparar una bomba puede ser costoso, incluyendo el precio de las piezas, el trabajo y otros gastos. Si una bomba dura más tiempo sin fallar, se ahorra dinero y se evitan problemas.
Preparación de bombas rotodinámicas
Para que las bombas rotodinámicas funcionen bien, necesitan estar llenas de líquido, como agua. Si están llenas de aire, no funcionarán correctamente.
El "cebado" de una bomba es el proceso de llenar de líquido el tubo de entrada y la carcasa de la bomba. Esto ayuda a que la bomba pueda aspirar el líquido y evita que queden burbujas de aire dentro. Como las bombas rotodinámicas necesitan esta operación, se dice que no se "autoceban" (no pueden llenarse solas). En cambio, las bombas que atrapan y empujan el líquido (de desplazamiento positivo) sí son autocebantes, lo que significa que pueden llenar el circuito de líquido aunque estén llenas de aire.
Si una bomba centrífuga se detiene y está instalada por encima del nivel del agua, el líquido del tubo de entrada puede caer de nuevo al depósito, dejando la bomba vacía.
La altura que una bomba puede elevar el agua depende de la diferencia de presión que crea. Si la bomba está llena de aire, la diferencia de presión es muy pequeña, por lo que el agua no subirá lo suficiente para llegar a la bomba.
Además, si una bomba centrífuga funciona sin líquido (en vacío), puede dañarse porque no hay fluido que la enfríe.
Por eso, en las instalaciones donde la bomba está por encima del nivel del agua, se necesitan sistemas adicionales para que la bomba no se quede sin líquido:
- Se puede echar agua directamente en la bomba por un orificio antes de encenderla. No es el método más eficiente.
- Usar una válvula de pie: Esta válvula permite que el líquido suba hacia la bomba, pero no que regrese al depósito cuando la bomba se apaga. Así, el tubo de entrada se mantiene lleno. Sin embargo, si el agua tiene suciedad, la válvula puede no cerrar bien.
- Usar una bomba de vacío: Esta bomba saca el aire del tubo de entrada, haciendo que el líquido suba y llene la bomba principal.
- Instalar la bomba por debajo del nivel del líquido: De esta forma, la bomba siempre estará llena de líquido. A veces, esto significa instalar una bomba especial que pueda estar sumergida.
Sellado de bombas
Las bombas necesitan "sellos" especiales para evitar que los líquidos que están moviendo se salgan de la máquina. Estos sellos están donde el motor se conecta con las partes móviles de la bomba.
Existen diferentes tipos de sellos para bombas, algunos están estandarizados por organizaciones como el API (American Petroleum Institute) o ANSI (American National Standards Institute). Estos sellos pueden ser simples o dobles y algunos tienen sistemas para enfriarse.
Galería de imágenes
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Bomba de lóbulos dobles.
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Bomba de engranajes.
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Bomba rotodinámica axial.
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Bomba centrífuga de 5 etapas.
Véase también
En inglés: Pump Facts for Kids
Teoría y funcionamiento
- Hidráulica
- Hidrostática
- Hidrodinámica
- Principio de Bernoulli
Tipos de bombas
- Bomba de engranajes
- Bomba de tornillo
- Tornillo de Arquímedes
- Bomba peristáltica
- Bomba centrífuga
- Bomba de ariete
- Golpe de ariete
- Noria
Otras bombas y aplicaciones especiales
- Bomba de aire
- Bomba de vacío
- Bomba neumática
- Inyector-bomba
- Bomba sumergible
Máquinas de fluido
- Máquina de fluido
- Máquina hidráulica
- Turbomáquina
- Turbina hidráulica
- Compresor
- Turbocompresor
