Transport de Fluids i Tipus de Bombes

Transport de Fluids (Líquids i Gasos)

El transport de fluids és un procés fonamental en moltes aplicacions industrials i quotidianes. Els fluids es classifiquen principalment en líquids i gasos, cadascun amb propietats distintives.

Propietats dels Fluids

• Líquids: Tenen volum fix, no es comprimeixen fàcilment, no tenen forma determinada i flueixen.
• Gasos: No tenen volum fix i es poden comprimir significativament.

Règims de Circulació

Els fluids circulen en diferents règims:

• Règim Laminar: El fluid es desplaça seguint línies de corrent paral·leles. Es dona a velocitats baixes o amb fluids d'alta viscositat. El perfil de velocitat en un conducte és parabòlic.
• Règim Turbulent: La trajectòria de les partícules de fluid és caòtica i irregular. Es produeix a velocitats altes o amb fluids de baixa viscositat. La velocitat tendeix a ser més uniforme a través de la secció del conducte.

Número de Reynolds

El Número de Reynolds (Re) és un paràmetre adimensional utilitzat per determinar el tipus de règim de flux:

• Re ≤ 2100: Flux Laminar
• 2100 ≤ Re ≤ 4000: Transició entre règim laminar i turbulent
• Re ≥ 4000: Flux Turbulent

Pèrdues de Càrrega

La pèrdua de càrrega es produeix a causa del fregament del fluid amb les parets del conducte i la viscositat interna del fluid, provocant una disminució de la pressió al llarg del recorregut.

Característiques dels Líquids

Algunes característiques importants dels líquids inclouen:

• Viscositat: Resistència interna del fluid a fluir.
• Fluïdesa: Habilitat del fluid per passar per qualsevol orifici o conducte.
• Pressió de Vapor: Pressió a la qual un líquid es converteix en gas a una temperatura determinada.
• Tensió Superficial: Força que actua a la superfície d'un líquid, tendint a minimitzar l'àrea superficial.
• Capil·laritat: Habilitat d'un líquid per pujar o baixar per un tub estret a causa de la cohesió i l'adhesió.

Sistemes d'Impulsió de Líquids

Els sistemes d'impulsió de líquids, com els sistemes de bombeig, són essencials per moure fluids a través de canonades i sistemes.

Elements Principals i Paràmetres

Els elements principals d'un sistema d'impulsió són l'alimentació, la bomba i la sortida. Els paràmetres clau a controlar són:

• Flux (Cabal): Quantitat de fluid traslladat per unitat de temps.
• Pressió: Resistència hidràulica que cal superar per l'element de bombeig per moure el fluid.

NPSH i Cavitació

La Càrrega Neta d'Aspiració (NPSH) és una característica de les bombes relacionada amb la pressió a l'entrada, crucial per evitar la cavitació.

La Cavitació es produeix quan la pressió a l'entrada de la bomba cau per sota de la pressió de vapor del fluid, provocant la formació i posterior implosió de bombolles de vapor dins la bomba. Això pot causar danys significatius a la bomba. Per mitigar la cavitació, es pot utilitzar una bomba amb major rang de succió, dissenyar una entrada suau i polida, o disminuir la temperatura del fluid.

Selecció de la Bomba

Per seleccionar la bomba adequada, cal conèixer les propietats del líquid a manipular: la temperatura, la viscositat i la pressió de vapor.

Tipus de Bombes

Les bombes es classifiquen principalment en dos grans grups:

Bombes de Desplaçament Positiu (Volumètriques)

Aquestes bombes desplacen el líquid mitjançant el desallotjament periòdic d'un volum fix de fluid contingut en unes càmeres de treball.

• Bombes d'Èmbol: Consisteixen en el moviment alternatiu d'un pistó mitjançant un mecanisme biela-manivela o altres mecanismes.
• Bombes de Membrana (Diafragma): Utilitzen membranes (diafragmes) per generar la succió i la impulsió. Són econòmiques, no tenen parts rotatòries en contacte amb el fluid i poden construir-se en una àmplia gamma de materials.
• Bombes Rotatives: Es basen en la translació de les càmeres de treball des de la cavitat d'admissió de la bomba fins a la d'impulsió mitjançant elements rotatius (engranatges, lòbuls, paletes, etc.).
• Bombes Peristàltiques: El fluid és transportat per un tub flexible dins d'una coberta circular mitjançant la contracció i relaxació de la mànega. Són ideals per a líquids corrosius, abrasius i viscosos. Permeten cabals de fins a 80 m³/h i pressions de fins a 16 bar.

Bombes Dinàmiques

Aquestes bombes mouen un cert volum de líquid entre dos nivells. Són màquines hidràuliques que transformen un treball mecànic en energia hidràulica (pressió i velocitat).

• Bombes Centrífugues: Són el tipus més comú. Ofereixen baix cost inicial, flux uniforme i baix cost de manteniment. Utilitzen un impulsor rotatiu per accelerar el fluid cap a l'exterior.