Los álabes en nuestras bombas
En primer lugar vamos a describir algunos elementos:
RODETES
El rodete es el elemento mediante el cual el agua es succionada, se le imprime velocidad y, por tanto, energía cinética en el interior de las bombas centrífugas. El agua es succionada por el centro del rodete, y reconducida entre sus álabes hasta ser despedida al cuerpo de la voluta. Cuando llega a ésta, el agua se detiene, transformando la energía cinética en presión estática.
El rodete puede ser de varios tipos:
– Abierto
– Semicerrado, con los álabes sobre las paredes del rodete:
– Cerrado, con los álabes encapsulados entre las paredes del rodete:
– De álabes convexos hacia atrás (en sentido de giro):
– De Álabes rectos o a 90º:
– De álabes convexos hacia delante (en sentido de giro)
En algunos manuales se afirma que los álabes de las bombas de alta presión tienen los álabes de los rodetes rectos.
¿Es así? ¿Es una buena opción?, es más, ¿Es la mejor opción?
Nuestras bombas centrífugas de presión combinada tienen dos etapas: Baja y alta.
Habréis oído muchas veces eso de que “esa bomba es de caudal” (como las motobombas que solemos usar) o “esa bomba es de “presión”.
A este respecto hay que tener en cuenta 2 cosas:
1- La forma de los álabes de los rodetes
2- Dónde vamos a generar la presión
FORMA DE LOS ÁLABES (En rodetes cerrados)
1- Si lo que pretendemos es caudal (bombas de baja presión) lo que hacen los fabricantes es colocar los rodetes hacia atrás en el sentido de giro, de manera que el ángulo de salida del agua del rodete sea negativo (hacia atrás respecto al sentido de giro):
Con eso conseguimos, como ves en el gráfico, que a mayor velocidad de giro tengamos menor presión. Es decir, a medida que aumentamos las revoluciones de la bomba, obtendremos cada vez más caudal y los aumentos de presión caerán, hasta que cavite. Son las bombas de caudal (motobombas normalmente, y bombas de baja).
Si lo que pretendemos es crear un flujo de agua, sin que nos importe demasiado la presión o el caudal, los álabes estarán colocados a 90º respecto al sentido de giro. Con lo cual, a medida que aumentamos la velocidad de la bomba, no cambiará esa proporción. Obtendremos un flujo constante proporcional que va a depender de la velocidad de giro únicamente. Este tipo de bombas tienen un número de revoluciones, caudal y presión tarados, como son las electrobombas. Las enchufas y listo.
Ahora bien, si lo que pretendemos es que aumente la presión, el ángulo de salida debe ser positivo respecto al sentido de giro, es decir, los álabes deben mirar hacia el sentido de giro. Así, a medida que aumentamos las revoluciones, aumentaremos la presión más que el caudal.
Esta es la teoría sobre el tipo de álabes, y la presión que se genera en ellos. Ojo, estamos hablando de generar presión en los rodetes, pero es que en nuestras bombas la presión con la que trabajamos no parte únicamente de los rodetes, sino del número de rodetes, y de la voluta.
VOLUTA
En los tres casos se logra mayor presión haciendo confluir el agua en una VOLUTA, que transforma la velocidad imprimida por el rodete (presión dinámica) en presión estática, con lo cual aumentaremos la presión de salida, para el mismo caudal, ya que la voluta aumenta de tamaño proporcionalmente a medida que disminuye la velocidad Q = v.A (Caudal = velocidad x sección de la tubería; en m2).
BOMBAS CONTRA INCENDIOS
Ahora bien, ¿de cara a construir una bomba contra incendios cuál es la mejor opción?
Los rodetes positivos duran mucho menos que los negativos, y tienen problemas de cavitación puesto que impactan más contra las moléculas del agua. Así que se rompen mucho más, y desde el punto de vista de la calidad, no interesan.
Los rodetes a 90º son más proporcionales, y más fuertes mecánicamente, pero necesitan mucha velocidad para alcanzar caudales o presiones que se lograrían con menores velocidades con álabes negativos o positivos (hacia atrás o hacia delante en algunos manuales) respecto al sentido de giro. Y no digamos si utilizamos una sucesión de rodetes y una voluta común.
Así que los fabricantes colocan casi todos álabes negativos respecto al sentido de giro.
Como dicen algunos test de preguntas (Méndez-Trelles): Son convexos. Y además negativos.
Pero si esos rodetes aportan fundamentalmente caudal, ¿Cómo logran aumentar la presión nuestras bombas?
En baja: uno o dos rodetes en línea (1 o 2 normalmente) y una voluta común, encargada de transformar V en P.
En alta: Varios rodetes; más pequeños que los de baja, en línea (mayor régimen de giro del rodete) y una voluta común
De forma que, en una misma bomba, y para las mismas revoluciones, con rodetes grandes y pequeños, logramos diferentes presiones y caudales.
Las bombas “centrífugas” de alta presión; hasta donde yo sé, basan su trabajo en la “adición” de etapas de rodetes pequeños, convexos negativos que confluyen en una misma voluta. Con lo cual, se suman las presiones de cada una en un mismo colector de salida.
Desconozco si existen bombas “centrífugas” de alta presión basadas en rodetes rectos, o a 90º. Y si las hay, en bomberos yo ni he conocido ni sé de ningún fabricante.
