SISTEMAS DE VACÍO EN BOMBAS CENTRÍFUGAS - ARTICULO TÉCNICO DE "VA EL AGUA"

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SISTEMAS DE VACÍO EN BOMBAS CENTRÍFUGAS

ARTICULO PERTENECIENTE A "VA EL AGUA"

Como ya sabemos , aunque contrariamente a la creencia de algunos, las bombas centrífugas por sí mismas no pueden succionar agua a través de las mangueras de aspiración desde una fuente fija.

En realidad es la presión atmosférica la que empuja el agua a través de la manguera de aspiración dentro de la bomba.

Por supuesto, para que esto suceda, la bomba debe contar con una bomba de vacío, un dispositivo diseñado para bajar la presión dentro de la bomba más bajo que la presión atmosférica fuera de la bomba.

En esta nota trataremos los diferentes sistemas de vacío, implementos incorporados a muchas bombas que a veces no son tenidos en cuenta y mantenidos de la correspondiente manera.

Como mencionamos anteriormente el sistema de vacío se ocupa de “ sacar” el aire dentro de las tuberías de entrada a bomba , para de esta manera disminuir la presión dentro de la misma con el objeto que la presión atmosférica “empuje” el agua desde la fuente hacia la bomba logrando asi como habitualmente dicen muchos bomberos “hacer la columna “ , es decir lograr el cebado del sistema haciendo que el agua de la fuente llegue al ojo del impulsor.

No nos referiremos en esta nota a la maniobra de succión en sí, ni a las condiciones de la misma, información que podrán consultar en la lección Nº 5 de nuestro Manual Básico de Hidráulica y Abastecimiento de Grandes Caudales.

QUÉ DICEN LAS NORMAS ?

Para el caso de las bombas bajo Norma EN 1028, la misma establece en su apartado 6.7 que el cebador debe soportar una marcha de 4 minutos, con la bomba sin agua. Si el mismo se conecta y desconecta de manera automática en función de la presión, la presión de desconexión no debe ser mayor a los 2,5 bar.

Deberá alcanzar una presión de - 0.8 bar ( 23,2 pulg. Hg) en menos de 30 segundos, de acuerdo a las condiciones de ensayo del anexo D ( 1028-2:2002+A1:2008)

En tanto NFPA 1901 establece que el sistema de bombeo completo debe ser capaz de desarrollar un vacío de 22 pulg. Hg ( 0.745 bar ) a altitudes de hasta 2000 pies por medio de la bomba de cebado y mantener el vacío durante al menos 5 minutos con una pérdida que no exceda los 10 pulg. Hg. ( 0.33 bar). ( NFPA 1901, 14.2.3.3)

La citada norma establece además para bombas de caudal igual o menor a 1500 gpm el sistema deberá en 30 segundos cebar 6m de manguera de succión a 3 m de geodésica y poder mover agua hacia una descarga, cuando la bomba posea un caudal nominal superior a 1500 gpm. este tiempo no deberá exceder los 45 segundos para lograr lo mismo. ( NFPA 1901, 16.2.3.3.1 y 16.2.3.3.2)

Una amplia variedad de estos sistemas han sido desarrollados a través del tiempo, en algunos casos los mismos se encuentran incorporados dentro de la bomba misma y en otros conforman un conjunto aparte conectado de distintas maneras a la voluta o cuerpo de bomba, nos referiremos a continuación a algunos de ellos.

SISTEMA AUTOCEBANTE

Habitualmente utilizado en motobombas, consta de una membrana de caucho colocada en la entrada, sostenida por su parte superior de manera que pueda desplazarse hacia atrás ( ojo del rodete) dejando pasar el agua que ingresa por el tubo de succión, y al detenerse el flujo de la misma volver a la posición inicial de cierre evitando el ingreso de aire al impulsor.

Si bien este dispositivo ayuda al cebado de la motobomba, es recomendable antes de iniciar la maniobra llenar con agua el cuerpo de la bomba para ayudar al mismo.

SISTEMA DE VACÍO POR EFECTO VENTURI

Este sistema es uno de los primeros utilizados para generar vacío, el mismo se vale de la depresión provocada por el estrechamiento en un conducto por donde se conducen los gases de escape del propio motor del vehíc*** contraincendio, este efecto extrae el aire de la bomba y sus conductos a través de una conexión y una vez que se llenan los mismo de agua esta es expulsada al exterior a través de una válvula, no resulta un sistema eficiente cuando debemos elevar la columna de agua desde una altura considerable , ya que la depresión obtenida por el mismo se limita a la velocidad con que fluyan los gases de escape por el tubo.

SISTEMA DE VACÍO POR ADMISIÓN DE MOTOR

Antiguamente algunos fabricantes se valían de la aspiración generada por el propio motor para conectar a la misma un sistema de tubería que unido a la bomba se encargaba de extraer el aire de la misma, contaba con unos recipientes que permitían chequear y drenar el agua cuando la misma ingresaba a la bomba y por lo tanto al sistema de cebado , debiendo el maquinista / operador estar muy atento a la maniobra ya que si los mismos se llenaban el agua pasaría a la admisión del motor con la consecuencia que ya todos imaginamos.

SISTEMA DE MEMBRANA

La bomba de membrana, o bomba de diafragma es un tipo de bomba de desplazamiento positivo, generalmente alternativo, en la que el aumento de presión se realiza por el empuje de unas paredes elásticas ( membranas o diafragmas) que varían el volumen de la cámara, aumentando y disminuyéndolo altenativamente.

Este sistema, aplicado a bombas centrífugas normalmente posee dos cámaras y por lo tanto dos membranas, cuyo movimiento hace que mientras disminuye la presión en una , aumenta en la otra.

Un conjunto de válvulas acompaña este movimiento, abriendo y cerrando las cámaras para crear así el flujo de aire.

En algunos casos el eje “ empuja “ la membrana produciendo el desplazamiento de la misma y en otros la membrana o diafragma acompaña el movimiento del pistón o eje dentro de la cámara.

Podemos encontrar este sistema de cebado dentro de la bomba misma o como un equipo separado del cuerpo de bomba.

Diagrama de funcionamiento

1. La membrana y las válvulas están en posición de reposo, el eje excéntrico comienza a girar

2. La membrana se desplaza, reduciendo el volumen de la cámara, se abre la válvula de expulsión.

3. La membrana desplaza en sentido contrario, se abre la válvula de admisión provocando el vacío.

4. El sistema vuelve a la posición inicial y se repite el ciclo.

Cuando el sistema se encuentra incorporado dentro de la bomba como mencionamos precedentemente se compone de dos diafragmas o membranas perpendiculares al eje de la bomba, con un muelle o resorte por cada una de ellas, cuando no se registra presión dentro del cuerpo de la bomba los pistones se acercan a un buje excéntrico el cual empuja alternativamente cada uno de los ejes sobre los que están montados los diafragmas, logrando así que los mismos extraigan el aire del sistema.

Funciona de manera autónoma, sin necesidad que el operador conecte o desconecte el sistema, el solo hecho que haya o no presión en la voluta hará que se active o desactive por sí mismo.

1. Carcasa ( salida)

2. Diafragma

3. Válvula

4. Carcasa ( ingreso)

5. Eje

6. Excéntrico

7. Válvula

En otros diseños, como el de la foto debajo, la bomba de diafragma se presenta independiente al cuerpo mismo de la bomba pero integrado a este.

Consta de dos bombas de cebado de diafragma totalmente automáticas, los diafragmas están hechos de acero inoxidable / caucho natural y están totalmente libres de corrosión. Las carcasas están hechas de aluminio anodizado para mayor resistencia a la corrosión.

La conexión y desconexión se realiza mediante la presión hidráulica del agua y no necesita más componentes electrónicos para funcionar.

1. Bomba de diafragma

2. Eje de la bomba

3. Descarga

4. Cabezal

5. Conexiones a la voluta

Mira el funcionamiento de este sistema:

ANILLO DE AGUA

Las bombas de vacío de anillo líquido son sistemas rotativos de desplazamiento positivo que suministran vacío, utilizan agua como elemento sellante. Su funcionamiento sencillo y la ausencia de contacto entre piezas hacen de las bombas de vacío de anillo líquido una opción segura y fiable. Se encuentran incorporados a la bomba misma.

En las mismas el líquido sellante forma un anillo en el interior del cuerpo de la bomba a medida que gira la turbina y crea pequeñas cámaras en las que se atrapa el aire. El eje del rotor es excéntrico con relación al cuerpo y permite que el líquido casi llene y vacíe cada cámara del rotor durante cada revolución, dando lugar a la compresión del aire necesaria para la acción de bombeo. Los orificios de entrada de vacío y salida atmosférica facilitan trayectos para que fluya la mezcla el aire. El calor generado por la compresión del aire se disipa en el líquido sellante (agua) y parte del líquido se elimina por el orificio de salida. El aire de escape y la salida de agua residual son independientes de la corriente de aire y se dirigen a la salida de aire y al conducto de retorno a la bomba, respectivamente.

En el caso de la bomba de anillo de la foto, correspondiente a un modelo Godiva, la misma pivota sobre un eje, reposando en el lado opuesto sobre un pistón , el cual cuando recibe presión a través de un conducto que lo une con la voluta se levanta, empujando a la bomba de anillo hacia arriba, desacoplando la misma. Por el contrario cuando no hay presión en la voluta el pistón desciende y, ayudada por el muelle, la bomba baja lo que provoca que la polea que posee el eje de la misma tome contacto con la dispuesta en el eje de la bomba centrífuga, accionando la misma.

Como ya mencionamos, estos sistemas necesitan contar con agua en su interior para funcionar , esto se logra mediante la conexión del mismo a un depósito externo el cual debe permanecer con agua a nivel, al llenarse la bomba centrífuga con agua, la bomba de anillo envía el agua sobrante a dicho depósito, el cual cuenta con un conducto de drenaje para evitar que rebalse.

Puedes ver más sobre esto en el siguiente vídeo:

BOMBAS DE PISTÓN

Las bombas de pistón conforman una de las opciones muy utilizadas en bombas de origen Europeo, su funcionamiento se basa en el movimiento de uno o más pistones dentro de un cilindro complementado por válvulas que abren y cierran alternativamente acompañando el movimiento del pistón, logrando de esta manera aspirar y expulsar el aire.

Las hay de accionamiento automático, es decir se activan cuando la presión dentro de la voluta decae , o de accionamiento manual , debiendo ser activadas por el operador de bomba cuando lo considera necesario.

Normalmente toman potencia del propio eje de la bomba centrífuga, mediante engranajes, poleas con correas o embragues eléctricos.

el propio movimiento de los pistones y la apertura y cierre de válvulas hace que el funcionamiento de estos equipos sea algo ruidoso, provocando un sonido extraño para un maquinista poco acostumbrado.

Algunos modelos de activación manual constan de un pistón hidráulico el cual se desplaza al recibir presión del agua en el interior del cuerpo de bomba finalizando así el proceso de cebado, dejando actuado el pulsador ( en caso de las de accionamiento eléctrico) o accionada la palanca ( si el actuador es mecánico ) automáticamente si la presión en el interior de la bomba cae el pistón retrocede activando nuevamente el sistema de cebado.

Este tipo de equipos requiere de adecuado mantenimiento debido a la cantidad de piezas móviles por las que están compuestos ( pistones, poleas, válvulas, correas), como así también la revisión de nivel y cambio del aceite que lubrica las partes componentes.

Interior de una de las tapas donde se aprecia una de las membranas que actúan como válvulas, nótese en la parte superior el orificio de entrada de aire y en la inferior la manguera de descarga

1) Piston Hidráulico - 2) Tensor de correa 3) Tapa deposito aceite

4) Descarga 5) Conducto hacia la bomba

BOMBA DE PALETAS

Las bombas de paletas cuentan con un conjunto de aletas con cinemática radial.

El rotor está colocado de forma excéntrica respecto al eje del cuerpo de la bomba. Las aletas realizan durante la rotación del rotor movimientos alternativos o de vaivén respecto al rotor, las paletas se aprietan con sus extremos a la superficie interior del cuerpo de la bomba de vacío y se deslizan por éste.

El aire llena la cámara de trabajo entre dos paletas vecinas y las superficies correspondientes del cuerpo y del rotor, el volumen crece durante el giro del rotor, hasta alcanzar un valor máximo. Después se cierra y se traslada a la cavidad de impulsión de la bomba.

Estas bombas incorporadas a las bombas centrífugas contraincendios montadas en camiones tienen diferentes maneras de ser impulsadas, las hay accionadas por cardan como así también por motores eléctricos o hidráulicos dependiendo el modelo y fabricante.

Son independientes del cuerpo de bomba y se encuentran unidas a la voluta por un conducto, el que posee una válvula que se acciona al girar la bomba de vacío, permitiéndole así sacar el aire del interior de la bomba y cañería.

Cuando el sistema se encuentra cebado, la válvula cierra impidiendo el ingreso de agua a la bomba.

De contar con un motor eléctrico para su funcionamiento, el uso reiterado y prolongado del sistema puede provocar recalentamiento en el motor y el cableado, tener en cuenta que si el mismo está colocado en carros bajo norma NFPA 1901, 30 a 45 segundos de accionamiento deberían bastar para establecer el cebado , en caso que esto no ocurra se deberá revisar los componentes del sistema ( juntas de mangueras de succión , ajuste de las mismas, cierre de válvulas)

Puedes ver más aquí: 

TRIDENT

El sistema Trident se vale de aire a presión del sistema de frenos del vehíc*** para, mediante efecto venturi, generar vacío dentro de la bomba, una de las ventajas de este modo de funcionamiento es que no existen piezas móviles en el cebador, lo que incrementa su vida útil y reduce notablemente el mantenimiento en relación a otros sistemas .

A diferencia de los sistemas de motor eléctrico cuyo consumo ronda los 300 amp este solo necesita de 0.4 amp. para funcionar.

Posee una capacidad de elevación vertical de 27 pie ( 8 metros), al utilizar aire del depósito de frenos no requiere de embrague mecánico y el motor del camión puede estar en ralenti. Tampoco requiere de lubricación.

Existe una versión para incorporar a vehículos que no poseen frenos de aire.

El peso del conjunto es de solo 8,5 libras [3,9 kg.] y requiere un espacio de instalación de solo 12" ( 30 cm) de alto x 4 " ( 10 cm.) de ancho, incorpora un filtro de malla de acero inoxidable de fácil acceso y limpieza.

La configuración del panel de control del Trident se presenta en diferentes versiones una de las cuales incorpora un vacuometro analógico.

El switch dispone de tres posiciones, en la central se encuentra apagado, pulsando hacia la posición inferior ( prime) la operación se realiza de manera manual, en la posición superior (auto prime) la maniobra se realiza de manera automática reiniciando cuando la presión es inferior a 20 psi ( 1,3 bar).

También presenta versiones con control manual, de botón (izq.) pulsador o de tirar (der.).

Otra posibilidad que brinda este completo sistema es la de seleccionar por cual de las entradas a bomba deseamos realizar la maniobra de aspiración.

De esta manera se puede realizar el cebado de las entradas aun cuando se está trabajando con agua desde el tanque, como así también liberar el aire antes de recibir alimentación por presión positiva por las entradas a bomba, o al añadir mangueras de succión en las diferentes entradas aunque ya se esté trabajando por alguna de ellas .

Ver mas aquí:

Los sistemas de vacío incorporados a las bombas centrífugas son parte importante del conjunto de bomba, indispensables a la hora de operar maniobras de succión, conoces el sistema de vacío de tu bomba ? estás familiarizado con él ? ….

Los invitamos a saber más sobre ellos para que puedan realizar conveniente y eficientemente sus maniobras de succión y así poder gritar …Va el Agua !!!

ARTICULO PUBLICADO POR LA HERMANDAD DE BOMBEROS ONG

CON AUTORIZACIÓN DE VA EL AGUA!

Artíc*** escrito por: Yuri Cursach C., Alejandro Diedrichs B., Cristian Guzmán C., Jaime López Sepúlveda, Francisco Ortiz S, Justin Lange C. y Paulo Pautasso

Instructores de “Va el Agua!”

Chile/Argentina, Agosto del año 2020.

Va el agua

Corría el año 2012 cuando Yuri Cursach Cabello, oriundo de Santiago y Cristian Guzmán Caro, de la hermosa Valdivia, se conocen por proyectos de capacitación sobre la hidráulica y el abastecimiento en el Cuerpo de Bomberos de Santiago lo que rápidamente dio pie a una pareja de trabajo que buscaba tan solo una cosa –“rescatar la olvidada especialidad y el trabajo de Compañía de agua”- aludiendo al auge cada vez más veloz del rescate, los materiales peligrosos, las estructuras colapsadas, etc. Seminarios, talleres y ejercicios realizados individualmente y en conjunto moldean la idea que acuñan y ya en 2014 la figura de Francisco Ortiz Stuardo, desde Niebla-Valdivia, aparece en escena pasando a integrar una bella amistad de bomberos y educación.

En Noviembre del año 2016 se requieren los servicios de capacitación a estas 3 personas para una convención de Compañías de bomberos alemanas en Chile siendo responsables del módulo técnico del abastecimiento en la ciudad de La Unión. A posterior de esta instancia es que, en la ciudad de Valdivia, deciden fundar el 21 de ese mes la agrupación “Va El Agua LLC” como baluarte sudamericano del abastecimiento y la hidráulica aplicada al mundo bomberil. Desde entonces comienza un trabajo de equipo donde se aunaron conocimientos y prácticas en un formato ameno para los bomberos de Chile; no pasó mucho tiempo para que la demanda de estos servicios hicieran notar la falta de más manos y conocimientos.

El 15 de Mayo de 2017 se une a la cruzada Jaime López Sepúlveda desde la ciudad de Temuco.

El 28 de Marzo de 2019 se integra Alejandro Diedrichs, bombero desde el año 2006, perteneciendo en la actualidad ala 1° Compañía e Puerto Montt.

El pasado 02 de Abril de 2020, abrimos nuestras fronteras y nuestra forma de proceder de aquí en adelante con nuestras capacitaciones. Siguiendo esta nueva filosofía y norte incorporamos al Bombero argentino Paulo Pautasso.

Este equipo de 6 instructores de “Va El Agua” trabajan constante y silenciosamente para mejorar el servicio de los bomberos de Chile y alrededores. Cada miembro posee conocimientos y experiencias que les permite compartir lo necesario para el desarrollo de esta hermosa idea.

[CREADOR DE LA RED]

Excelente articulo de mi amigo Paulo Pautaso de Villa Maria, te felicito realmente y espero seguir contando con este tipo de articulos.