Bomba de aspiración axial
¿Qué es una bomba de aspiración axial?
Una bomba de aspiración axial es una clase común de bomba centrífuga en la que la aspiración es axial y la descarga está a 90 grados de la aspiración. Suele montarse en posición horizontal y accionarse por medios mecánicos, como un motor eléctrico o un motor. El eje del motor de accionamiento eléctrico puede ser de acoplamiento largo o estrecho al cabezal de la bomba. La mayoría de las bombas de aspiración axial también presentan un diseño de extracción hacia atrás con un acoplamiento espaciador para facilitar el mantenimiento y la reparación de la bomba sin interferir en la alineación del motor. Esta configuración elimina la necesidad de alinear el motor y ahorra espacio de instalación. Los fabricantes de bombas de aspiración axial crean unidades más extensas con una carcasa de doble voluta para minimizar las fuerzas que actúan sobre el impulsor, el motor, el eje y los cojinetes. Las bombas de aspiración axial están disponibles en versiones monoetapa y multietapa y con distintos materiales de construcción, como hierro fundido, bronce y acero inoxidable. En general, las bombas de aspiración axial tienen una ingeniería relativamente sencilla y un coste bajo.
Figura: Configuración de una bomba de aspiración axial
Componentes de una bomba de aspiración axial
Motor eléctrico
El motor es la fuente de energía mecánica que hace funcionar la bomba. Recibe una alimentación eléctrica y la convierte en par mecánico para hacer girar el impulsor. El tipo de motor eléctrico puede ser un motor de inducción de CA monofásica o de CA trifásica.
Carcasa de la bomba
La carcasa de la bomba aloja el impulsor y los puertos de admisión y descarga. También contiene la cámara de voluta, que ayuda a convertir la energía cinética en altura de presión. En las bombas de aspiración axial más grandes, la carcasa de la bomba suele ser de doble voluta para reducir las fuerzas que actúan sobre el impulsor, el motor, el eje y los cojinetes.
Rodete
El impulsor es un componente rotativo diseñado con una serie de paletas o álabes que ayudan a desplazar el agua a través de la bomba. Al girar el impulsor, los álabes imparten energía cinética y velocidad al fluido bombeado, lo que le permite desplazarse por los sistemas de bombeo. Las bombas de aspiración axial utilizan un tipo de impulsor conocido como impulsor cerrado de aspiración simple. Presenta paredes de apoyo a ambos lados de los álabes y un único ojo del impulsor para permitir que el fluido bombeado entre por un solo lado.
Eje
Los fabricantes de bombas de aspiración axial desarrollan principalmente el eje de la bomba a partir de material de acero inoxidable porque tiene una excelente resistencia a la corrosión. Se trata de un componente sólido giratorio situado en el centro del eje de la bomba y apoyado sobre cojinetes, uno en cada extremo. Transfiere el par mecánico del eje de accionamiento del motor al impulsor durante el bombeo.
Rodamientos
La bomba de aspiración axial emplea cojinetes de bolas situados dentro de una carcasa de cojinetes. Los cojinetes soportan el eje y el impulsor, garantizando la correcta alineación con los extremos fijos bajo las fuerzas axiales y radiales.
Acoplamiento
Un acoplamiento es un dispositivo que conecta el eje de la bomba y el eje del motor. Tiene dos diseños principales: acoplamiento corto y acoplamiento largo. En un acoplamiento corto, el impulsor se monta directamente en el eje del motor. El acoplamiento largo cuenta con un eje separado para el motor y la bomba y se divide a su vez en acoplamiento flexible o rígido. Un acoplamiento flexible admite pequeñas desalineaciones del eje. El acoplamiento rígido, sin embargo, no tolera ninguna desalineación del eje, por lo que requiere una alineación angular y lateral precisa.
Boca de aspiración y boca de descarga
El puerto de aspiración es el colector de admisión que conecta con la boquilla de entrada para permitir que el líquido de bombeo entre en la carcasa. El líquido sale de la bomba por el puerto de descarga, que enlaza con la boquilla de impulsión o las conexiones de descarga.
¿Cómo funciona una bomba de aspiración axial?
Cuando el motor arranca, el eje de la bomba hace girar el impulsor a las RPM del motor. Al girar, el impulsor desplaza el líquido de cebado dentro de la carcasa de la bomba, creando un vacío en el ojo del impulsor. Debido a la presión atmosférica fuera de la bomba, se introduce más líquido bombeado en la bomba a través de la entrada de aspiración y hacia el ojo del impulsor para llenar el vacío. Mientras el impulsor gire, el líquido será atraído continuamente hacia la carcasa de la bomba para ser bombeado. Una vez que el líquido bombeado entra en el impulsor, la fuerza centrífuga que actúa sobre los álabes del impulsor lo empuja desde el centro del impulsor hacia los bordes exteriores y dentro de la carcasa en espiral a una velocidad tangencial extremadamente alta. La velocidad del fluido disminuye en la cámara de la voluta debido a la trayectoria del flujo que se expande gradualmente, y parte de la energía cinética se convierte en energía de presión estática. Finalmente, el líquido entra en la tubería de descarga perpendicularmente a la línea de aspiración y a muy alta presión, lo que le permite fluir hasta el destino deseado.
Tipos de bombas de aspiración axial
Bomba de aspiración axial de una etapa
La bomba de aspiración axial de una etapa es la variante más común de las bombas de aspiración axial. Consta de un impulsor en la carcasa de la bomba para aumentar la velocidad del caudal y la presión que se desplaza a través de la bomba. Presenta el diseño menos complicado de las bombas de aspiración axial, con muchas ventajas asociadas, como portabilidad, bajo coste y facilidad de instalación y mantenimiento. Se utiliza en la mayoría de los sistemas de abastecimiento de agua y en aplicaciones industriales para aumentar la presión del agua.
Figura: Configuración de una bomba de aspiración axial de una etapa.
Bomba multietapa de aspiración axial
Una bomba de aspiración axial multietapa consta de varios impulsores montados en serie a lo largo del mismo eje de la bomba y alojados en diferentes cámaras para ayudar a presurizar el líquido bombeado por etapas. El líquido bombeado entra en el impulsor de la primera etapa a la presión de aspiración y sale del último impulsor a presión elevada. La bomba de aspiración axial multietapa puede gestionar presiones y caudales de líquido más elevados que su homóloga de una sola etapa.
Figura: Configuración de una bomba de aspiración axial multietapa.
Bomba de aspiración axial de acoplamiento cerrado
En una bomba de aspiración axial con acoplamiento corto, el impulsor se fija al extremo del eje del motor y la carcasa de la bomba se atornilla directamente a la cara del motor. También se conoce como bomba monobloc de aspiración axial. Los fabricantes de bombas de aspiración axial emplean principalmente el diseño de acoplamiento compacto para bombas de una etapa. Se prefiere para muchos sistemas de abastecimiento de agua industriales y domésticos porque el acoplamiento compacto elimina la necesidad de alinear la bomba sobre el terreno, ahorrando tiempo de instalación y mantenimiento.
Figura: Configuración de una bomba de aspiración axial con acoplamiento corto.
Bomba de aspiración axial de acoplamiento largo
Una bomba de aspiración axial con acoplamiento largo tiene ejes de motor y bomba separados que se unen mediante un acoplamiento largo. El diseño de acoplamiento largo permite un desmontaje y mantenimiento más rápidos sin interferir en la alineación del motor. También proporciona un espacio adecuado entre la bomba y el motor para evitar la entrada de fluido en el motor en caso de fallo de la junta. A diferencia del diseño de acoplamiento corto, el diseño de acoplamiento largo se aplica a las versiones monoetapa y multietapa de la bomba de aspiración axial.
Figura: Configuración de una bomba de aspiración axial con acoplamiento largo.
Aplicaciones de la bomba de aspiración axial
Los fabricantes de bombas de aspiración axial desarrollan los dispositivos para que funcionen de forma excelente en sistemas de suministro de agua residenciales e industriales, aplicaciones agrícolas/de riego y sistemas HVAC de calefacción, ventilación y aire acondicionado. Se utilizan para lo siguiente.
- Las bombas de aspiración axial suministran agua limpia para usos residenciales, municipales y comerciales.
- Se utilizan para suministrar agua de riego a los aspersores de las explotaciones agrícolas.
- Se utilizan para la manipulación de condensados y las instalaciones de refrigeración y torres de refrigeración.
- Hacen circular agua caliente, fría o caliente en los sistemas de aire acondicionado.
- Se utilizan para manipular líquidos limpios o sucios de baja viscosidad y propiedades similares a las del agua.
- Se utilizan para apoyar los equipos de extinción de incendios.
- Se utilizan como bombas de aumento de presión en sistemas de fontanería de grandes edificios, como grandes almacenes, estadios, edificios de oficinas y centros comerciales.
Ventajas de la bomba de aspiración axial
- Las bombas de aspiración axial tienen un diseño compacto que facilita su instalación y funcionamiento.
- Tienen capacidad para grandes caudales.
- Tienen pocas piezas móviles y ocupan muy poco espacio.
- La bomba de aspiración axial proporciona un caudal constante y uniforme.
- Pueden soportar altas presiones y temperaturas del sistema.
- Son perfectas para una amplia variedad de líquidos limpios y sucios con baja viscosidad y propiedades similares a las del agua.
- Tienen una gran eficiencia hidrodinámica y energética.
- Proporcionan una amplia gama de caudales para adaptarse a las diferentes demandas de las aplicaciones.
- Disponen de una sólida base de montaje que elimina los efectos de las vibraciones y aumenta la fiabilidad de la bomba.
Desventajas de la bomba de aspiración axial
- Las bombas de aspiración axial no son autocebantes y siempre deben llenarse manualmente con el volumen de líquido necesario para iniciar la operación de bombeo.
- Están sujetos a la cavitación, que puede corroer el impulsor y la carcasa.
- Están sujetos a fallos de estanqueidad, lo que puede dañar el motor.
Resolución de problemas de una bomba de aspiración axial
El motor se sobrecalienta y se apaga
- Desajuste entre la tensión del motor y la tensión de alimentación. Compruebe la tensión de alimentación del motor comparándola con la especificada en la placa de características y ajústela en consecuencia.
- El impulsor choca con la carcasa de la bomba. Desmonte la bomba, alinee el impulsor o sustitúyalo.
- Utilización de cables de tamaño incorrecto. Asegúrese de que los cables utilizados cumplen los códigos eléctricos nacionales y las normas de los dispositivos de protección de circuitos.
La bomba da caudal cero después del arranque
- La bomba funciona al revés. Intercambie las polaridades del motor. Compruebe que el sentido de giro del motor coincide con el sentido indicado en el manual del fabricante de la bomba de aspiración axial o con el movimiento indicado mediante una flecha en la carcasa de la bomba.
- La altura de aspiración es demasiado elevada. Baje la bomba o aumente el nivel de líquido en el depósito.
- La altura manométrica es insuficiente. Asegúrese de que todas las válvulas están abiertas y de que el diámetro de las tuberías cumple los tamaños establecidos por los fabricantes de las bombas de aspiración axial.
- El impulsor o la válvula de retención están obstruidos. Inspeccione el impulsor y las válvulas de retención, y elimine cualquier obstrucción.
El caudal de la bomba es inestable
- La bomba eleva el líquido con aire. Compruebe la profundidad de la tubería de aspiración o de la válvula en el líquido y profundice si es necesario.
- La bomba eleva el líquido con aire. Compruebe la profundidad de la tubería de aspiración o de la válvula en el líquido y profundice si es necesario.
- La válvula inferior tiene fugas. Inspeccione la válvula inferior en busca de fugas y corríjala.
- La tensión es demasiado baja, lo que provoca una disminución de la velocidad de la bomba. Compruebe la tensión de alimentación y ajústela según sea necesario.
La bomba vibra excesivamente o es ruidosa.
- El impulsor está muy desgastado. Inspeccione y sustituya el impulsor por otro del fabricante de bombas de aspiración axial. Asegúrese de que todas las válvulas están abiertas y de que los diámetros de las tuberías son correctos.
- Hay componentes desequilibrados en la bomba. Inspeccione y reequilibre los componentes de la bomba de aspiración axial según sea necesario.
- Algunas piezas están poco apretadas. Apriete los componentes de la bomba al nivel de par recomendado por los fabricantes de la bomba de aspiración axial.
- El eje de la bomba está oblicuo o desequilibrado. Inspeccione el poste, vuelva a equilibrarlo según sea necesario o sustitúyalo.
- Algunos componentes de la bomba están excesivamente desgastados. Inspeccione el conjunto del rotor en busca de rodamientos o impulsores desgastados y sustitúyalos si es necesario.
Resumen
Una bomba de aspiración axial es una bomba centrífuga con aspiración axial y descarga a 90 grados respecto a la aspiración. Suele estar diseñada para instalaciones horizontales y funciona con un motor eléctrico. El eje del motor de accionamiento eléctrico puede ser de acoplamiento largo o estrecho al cabezal de la bomba. Los fabricantes de bombas de aspiración axial también desarrollan los dispositivos con un diseño de extracción hacia atrás para facilitar el mantenimiento y la reparación de la bomba sin alterar la alineación del motor. Las unidades más grandes de bombas de aspiración axial contienen una carcasa de doble voluta, que ayuda a reducir las fuerzas que actúan sobre el rotor. Las bombas de aspiración axial están disponibles en distintos diseños y materiales de construcción para adaptarse a diversas aplicaciones. Se utilizan para suministrar agua limpia en edificios residenciales y comerciales, explotaciones agrícolas o campos de regadío, y para aumentar la presión del agua en aplicaciones industriales. Entre las principales ventajas de las bombas de aspiración axial destacan su gran capacidad de caudal, su eficacia y su diseño compacto, fácil de instalar, utilizar y mantener.