5.4 Turbobombas 4q5c4m

5.4 Turbobombas Las turbobombas se basan, al igual que las turbinas, en el teorema de la cantidad de movimiento, o más exactamente en teorema del momento de la cantidad de movimiento, también llamado teorema del momento cinético y teorema de Euler. Es decir estas máquinas mediante el giro producido por un motor de arrastre generan una fuerza exterior sobre el rodete que tiene como consecuencia el incremento de la cantidad de movimiento del fluido que atraviesa la máquina de manera continua y la presión en la sección de salida de aquel. La turbobombas, son máquinas cuya misión es incrementar la energía de los líquidos, transformando la energía mecánica que reciben del motor de arrastre en energía hidráulica siendo su principio de funcionamiento, como ya se ha indicado, el teorema del momento cinético, también llamado teorema de Euler. Este tipo de bombas es sin duda el más empleado y el que se utiliza universalmente para trasegar casi todo tipo de líquidos a cualquier altura, solamente líquidos muy viscosos, caudales muy pequeños y alturas muy grandes ofrecen dificultades a este tipo de máquinas. Se trata de turbomáquinas con funcionamiento y diseño parecido a las turbinas de reacción. Constan de una carcasa donde se encuentra el rodete o impulsor y el sistema difusor.

Tipos de turbobombas. Las turbobombas se dividen en dos tipos según el tipo de bomba que empleen: centrifuga o axial. 

Turbobomba centrífuga

La mayoría de turbobombas son centrífugas. El líquido entra radialmente en la bomba cerca del eje y el rotor, también llamado rodete, acelera el fluido a alta velocidad. El líquido pasa a través de un difusor que es un tubo de forma progresivamente ampliada, que permite la recuperación de la presión dinámica a estática. El difusor convierte la energía cinética en altas presiones (no es raro cientos de bar), y si la toma de contrapresión no es demasiado alta, se puede lograr altas tasas de flujo.

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Turbobomba axial

También existen turbobombas axiales. En este caso el eje esencialmente tiene alabes unidos al eje y el fluido es forzado por estos paralelos al eje principal de la bomba. En general, las bombas axiales generan presiones mucho más bajas que las bombas centrífugas, no es infrecuente unos pocos un bares. Sin embargo, poseen su utilidad - se utilizan comúnmente bombas axiales como "inductores" de las bombas centrífugas, elevan la presión de entrada a la bomba centrífuga lo suficiente para prevenir un exceso de cavitación. Este efecto también se puede conseguir presurizando los depósitos.

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Turbobomba helicocentrífuga

Son centrífugas que en vez de tener un rodete circular tiene una forma tal que el líquido en su interior en vez de girar completamente radial al eje de giro del rodete, lo hace de forma oblicua.

Principio de funcionamiento. Dado que el principio de funcionamiento de las turbobombas es el mismo para los tres tipos, se dará explicación de su funcionamiento sobre las bombas centrífugas

Como se ha mencionado, están formadas por un disco rotatorio denominado rodete, provisto de unas nervaduras o álabes dispuestos, que gira a gran velocidad dentro de una carcasa metálica (1500-3000 r.p.m.). El giro es proporcionado por un motor eléctrico, que va acoplado al eje de giro del rodete. El líquido entra a la bomba por el eje hueco del rodete, aspirado como consecuencia de la disminución inicial de presión que producen sus álabes al girar. A continuación, este líquido es proyectado radialmente a lo largo de los álabes por la acción de la fuerza centrífuga, aumentando considerablemente su energía cinética. A la salida del rodete, esta energía cinética adquirida se transforma en energía de presión, de acuerdo con la ecuación de Bernoulli, a costa de un ensanchamiento paulatino de la sección de paso. Este ensanchamiento progresivo se puede conseguir dándole a la carcasa una forma de espiral, denominada voluta,o mediante otra pieza dotada de álabes, fija, denominada difusor, muy utilizado en bombas más complejas de etapas múltiples La presión de descarga de una bomba centrífuga, para una misma presión de isión, dependerá, naturalmente, de la eficacia con que se lleve a cabo la citada conversión de energía cinética en energía de presión. Las bombas centrífugas son de gran versatilidad, bajo coste, fácil diseño, operación y mantenimiento, por lo que resultan las más indicadas en la mayoría de los casos. Pueden proporcionar caudales variables, desde algunos litros por minuto (los modelos de menor tamaño) hasta varios cientos de metros cúbicos por minuto.

Según sea el tipo de líquido que se vaya a bombear, se elige un tipo u otro de rodete, construyéndolo además del material adecuado. Este puede ser de hierro, bronce, acero de diversos tipos, aleaciones de níquel etc.; incluso existen también de metal revestido de vidrio, de cerámica, de carbón o de fibras sintéticas, según las necesidades del fluido a impulsar. Los rodetes pueden ser cerrados, semiabiertos, abiertos o de flujo mezclado. Los primeros están formados por dos discos paralelos, entre los que se encuentran los

álabes soldados a sus caras; los rodetes semiabiertos constan de un solo disco con los álabes en una de sus caras; los rodetes abiertos están formados por los álabes y el soporte imprescindible para su sujeción, y los los de flujo mezclado disponen de unos álabes especiales que proporcionan además del flujo radial, un flujo axial (bombas helicocentrífugas).