Bombas Hidráulicas: Funcionamiento, Tipos, Cavitación y Golpe de Ariete en Redes de Agua

Bombas Hidráulicas

Las bombas hidráulicas son máquinas que transforman la energía mecánica en energía hidráulica en forma de presión. Se clasifican principalmente en dos tipos: centrífugas y rotativas.

Partes de una Bomba Centrífuga

• Conducto de entrada de agua o aspiración
• Rodete
• Cámara espiral o caracola
• Conducto de salida

En una bomba centrífuga, el agua entra por la aspiración. La energía cinética se transforma en velocidad en el rodete, y la caracola canaliza el caudal hacia la salida.

Parámetros de una Bomba Hidráulica

Los parámetros que definen el funcionamiento de una bomba son:

• Caudal
• Altura de aspiración
• Altura de impulsión
• Altura geométrica (suma de la altura de aspiración y la altura de impulsión)
• Potencia del motor

Nota: 1 bar equivale aproximadamente a 10 metros de columna de agua (m.c.a.).

La potencia del motor se puede calcular con la siguiente fórmula:

P = (ρ * g * Q * H) / η

Donde:

• P: Potencia (W)
• ρ: Densidad del fluido (kg/m³)
• g: Gravedad (9.81 m/s²)
• Q: Caudal (m³/s)
• H: Altura total (m)
• η: Rendimiento de la bomba

Cavitación en Bombas Hidráulicas

La cavitación ocurre cuando la bomba aspira desde una altura o longitud excesiva. En estas condiciones, el líquido, al estar en depresión, puede formar burbujas de vapor. Estas burbujas, al llegar a la bomba, donde la presión se invierte, se contraen bruscamente, generando una onda de choque que desgasta el rodete y la caracola.

Soluciones para Evitar la Cavitación

• Disminuir la altura de aspiración.
• Utilizar una tubería de mayor diámetro.

Tipos de Bombas Hidráulicas

• Bomba horizontal
• Bomba vertical
• Bomba sumergida
• Bomba para aguas residuales
• Bombas autoaspirantes

Golpe de Ariete

El golpe de ariete se produce en las tuberías por donde circula agua cuando hay un cambio brusco de caudal, especialmente al arrancar, parar o cerrar una llave de corte. Este fenómeno genera una sobrepresión que puede ocasionar roturas en la tubería.

Soluciones para Evitar el Golpe de Ariete

• Instalar un calderín con aire a presión para amortiguar la onda.
• Instalar varias válvulas de retención para dividir la tubería en tramos más cortos.

El golpe de ariete es provocado por la inercia del líquido, que depende de:

• La velocidad del fluido en la tubería.
• La longitud de la tubería.

Abastecimiento y Saneamiento de Agua

Tipos de Redes de Distribución de Agua

Existen dos tipos principales de redes de distribución de agua: ramificadas y malladas.

Redes Ramificadas

Son redes que, partiendo del depósito, se dividen en ramas cada vez más pequeñas hasta cubrir todos los puntos de consumo.

Ventajas:

• Más económicas.
• Se conoce la dirección del flujo del agua.
• Se pueden cortar sectores cerrando una llave.
• Fugas fáciles de detectar.

Desventajas:

• El agua puede estancarse en los puntos finales.
• En caso de avería, grandes zonas quedan sin suministro.

Redes Malladas

Son redes con las tuberías interconectadas formando anillos.

Ventajas:

• Mayor seguridad en caso de rotura, ya que se puede aislar un tramo y el resto sigue funcionando.
• El agua no se estanca.

Desventajas:

• Fugas más difíciles de detectar al no conocerse la dirección del agua.
• Más costosas.