UNA AMPLIA GAMA DE APLICACIONES PARA LA INDUSTRIA Y LA LIMPIEZA URBANA
HPP es una marca de Comet SpA, especializada en el diseño y la construcción de bombas de pistones para agua, gracias a un know-how tecnológico respaldado por las tecnologías más modernas, permitiéndole ofrecer una amplia gama de productos capaces de satisfacer exigencias que van desde los 25 hasta los 190 HP con presiones de hasta 1500 Bar.
Las bombas HPP están realizadas con las más modernas tecnologías sea en cuanto a los materiales utilizados como por lo que respecta a los mecanizados y tratamientos térmicos aplicados. Además, Comet puede suministrar una amplia gama de accesorios aptos para las exigencias específicas de cada usuario.
La profesionalidad e investigación hacen que esta empresa sea dinámica y moderna enfocada en hacer frente y solucionar los problemas de un mercado siempre en constante evolución.
A partir de 2017, la gama de productos HPP la distribuye PTC Srl, una empresa italiana con sede en Rubiera (RE) especializada en la tecnología de chorro de agua a alta presión.
BOMBAS DE ALTA PRESIÓN HPP – FUNCIONAMIENTO Y COMPOSICIÓN
Prestaciones
Las bombas de pistones HPP forman parte de la categoría de bombas volumétricas alternativas de pistones, es decir, dotadas de características técnicas por lo cual el desplazamiento del líquido se produce en virtud de las variaciones de una o más capacidades, que aspiran e impulsan el líquido alternativamente.
La diferencia entre volumen máximo y mínimo de la capacidad variable representa el volumen teórico de líquido bombeado. Las bombas de pistones HPP son de tipo Triplex, es decir, están estructuradas sobre tres elementos bombeantes, dispuestos en ejes paralelos que yacen en el mismo plano horizontal.
Parte mecánica (Gear-End)
La Parte mecánica incluye los órganos que producen el movimiento de los elementos bombeantes de la bomba. Cada elemento bombeante incluye un pistón (a su vez constituido por un “pistón de guía” y un “pistón bombeante”, coaxiales y solidarios entre sí) al cual se suministra el movimiento alternativo, responsable de las acciones de aspiración y de presión. El movimiento alternativo del pistón lo proporciona un sistema de biela-manivela, conectado al pistón de guía a través de un pasador y movido por una de las tres excéntricas (desfasadas 120° entre sí) de un eje. El eje está sostenido por al menos dos rodamientos y tiene una extremidad que sobresale del cárter para tomar el movimiento del motor que acciona la bomba, directamente o a través de un reductor de revoluciones.
Parte hidráulica (Fluid-End)
La Parte hidráulica de la bomba incluye el cabezal, los pistones bombeantes, el sistema de estanqueidad y las válvulas de aspiración e impulsión.
La bomba HPP de pistones prevé el sistema de estanqueidad del líquido bombeado de tipo fijo, mientras el pistón se desplaza en su interior. El pistón bombeante se puede realizar con un casquillo, de material cerámico, aplicado al pistón de guía y sostenido por un tornillo, o bien con un pistón integral en material de alta dureza, directamente aplicado al pistón de guía. En el pistón bombeante interviene el sistema de estanqueidad, cuya función es garantizar la estanqueidad del líquido bombeado durante el deslizamiento alternativo del pistón bombeante. En la imagen siguiente se representa una posible configuración de la bomba HPP.
1. Head
2. Crankcase
3. Shaft
4. Bearings
5. Drive piston
6. Pin
7. Connecting rod
8. Eccentric
9. Pumping piston (Bush)
10. Screw
El sistema de estanqueidad sobre los pistones bombeantes está constituido por uno o más elementos que tienen la función de estanqueidad del líquido bombeado en el contacto con el pistón. Los elementos de estanqueidad pueden ser juntas invididuales, juntas combinadas, etc., según las prestaciones y el tipo de uso al cual está destinado la bomba. A continuación, el elemento de estanqueidad generalmente se indica con el término junta. El sistema de estanqueidad también puede estar constituido por dos juntas separadas entre sí: una junta de alta presión, con la función de garantizar la estanqueidad del líquido bombeado, y otra junta de baja presión, con la función de garantizar la estanqueidad del líquido que eventualmente pierde la junta de alta presión. En esta caso, entre las dos juntas, se interpone una cámara anular que normalmente está en comunicación con el colector de aspiración.
Las funciones de esta configuración constructiva son dos:
– crear un depósito de recuperación de la eventual pérdida de líquido de la junta de alta presión, impidiendo que éste salga al exterior;
– garantizar la presencia de líquido entre los dos elementos de estanqueidad, también en caso de inexistencia de pérdidas de la junta de alta presión; esto para mantener mojada la junta de baja presión y, por lo tanto, impedir que ésta se caliente excesivamente debido a la falta de lubricación. En algunos casos, la presencia del líquido en la cámara anular está garantizada por un verdadero y propio “enjuague” de parte del líquido que atraviesa la bomba. Generalmente forman parte del sistema de estanqueidad también otros elementos accesorios a las juntas, concretamente anillos de presión, anillos de sujeción de las juntas y anillos anti-extrusión. La presencia y la forma constructiva de estos elementos accesorios están vinculados a distintos factores, entre los cuales, los más importantes a tener en cuenta son el tipo de junta adoptada y la presión de trabajo de la bomba. En la imagen siguiente se indica una posible configuración de la parte hidráulica de la bomba (Fluid-End), en la cual se identifican el cabezal, un posible sistema de estanqueidad con dos juntas separadas y las válvulas de aspiración e impulsión.
1. Head
2. Pumping piston
3. High-pressure gasket
4. Low-pressure gasket
5. Gasket support rings
6. Intake manifold
7. Annular chamber
8a. Connecting hole to the annular chamber
8b. Pumping chamber
9. Suction valve
10. Delivery valve
11. Delivery manifold
12. Valve cage
13. Valve spring
14. Valve plate
15. Valve seat
Cada elemento bombeante de la bomba va acompañado de una válvula de aspiración y de una válvula de impulsión, colocadas en sentido opuesto una respecto a la otra. Las válvulas tienen la función de interceptar el líquido permitiendo la acción bombeante en el ciclo de trabajo correspondiente a la rotación del cigüeñal. El funcionamiento de las válvulas es de tipo automático, es decir, la apertura y el cierre están determinados por la diferencia de presión del fluido en el platillo de la válvula, mantenido en posición por la fuerza de contraste de un muelle. Una rotación completa del cigüeñal de la bomba determina una fase de aspiración (retorno del pistón hasta el punto muerto inferior) y otra fase de impulsión (avance del pistón hasta el punto muerto superior) por cada elemento bombeante. En la fase de aspiración, el líquido se aspira a través de la válvula de aspiración en la cámara de bombeo obtenida en el cabezal, mientras la válvula de impulsión está cerrada. En la fase de impulsión, el líquido es empujado fuera de la cámara de bombeo a través de la válvula de impulsión, mientras la válvula de aspiración está cerrada. Los elementos bombeantes están conectados transversalmente entre sí por los colectores de aspiración e impulsión obtenidos en el cabezal.
PRESTACIONES
Las prestaciones de la Bombas de Pistones se identifican por las magnitudes físicas siguientes:
– Caudal
– Presión
– Potencia
El caudal es el volumen bombeado en la unidad de tiempo y se puede distinguir un Caudal teórico Qt (caudal teóricamente suministrado por la bomba) y un caudal efectivo Qe (caudal efectivamente suministrado por la bomba). El Caudal normalmente se expresa con las unidades de medida l/min (sistema métrico) o gpm (sistema anglosajón). El Caudal Qt se calcula con la fórmula siguiente (válida para las unidades métricas):
Donde:
D [mm] = diámetro pistón
e [mm] = excentricidad cigüeñal bomba
n [r.p.m.] = velocidad de rotación
De dichos valores en unidades métricas, se obtiene el caudal en unidades anglosajonas con la fórmula:
La relación entre los dos caudales, teórico y efectivo, define el rendimiento volumétrico ηv de la bomba:
Los valores de caudal que aparecen en las prestaciones del catálogo son los del caudal teórico Qt, o sea, con rendimiento volumétrico ηv=1.
El caudal de las bombas volumétricas de pistones es proporcional a la velocidad de rotación y tendencialmente es independiente de la presión de impulsión, tendiendo a disminuir conforme aumenta ésta última. La presión es el valor máximo que se puede obtener en el cabezal de la bomba en condiciones de trabajo. Aquí es necesario precisar que las bombas volumétricas de pistones no desarrollan intrínsecamente presión en su movimiento, pero desplazan líquido en virtud de sus características constructivas, tal como se describe en el capítulo anterior. Pero si detrás de la bomba, en el circuito de impulsión, hay una obstrucción (por ejemplo, una boquilla), en el cabezal de la bomba se genera la presión necesaria, de manera que la bomba pueda atravesar la obstrucción encontrada. Por lo tanto, es necesario que en el circuito de impulsión se encuentre una válvula de máxima presión que no permita que se instaure una presión superior a la máxima, establecida en base a las características de resistencia de la bomba. Efectivamente, si la obstrucción citada arriba fuera total, (por ejemplo, el cierre total del circuito de impulsión), la presión se aproximaría a un valor infinitamente grande con la consiguiente rotura del cabezal. La introducción de una válvula de by-pass regulable permite además establecer un determinado valor de presión en función de las exigencias de uso. La Presión se expresa en unidades métricas, en bar, en MPa y en unidades del sistema anglosajón en PSI.
Las relaciones entre dichas unidades de medida son las siguientes:
La potencia útil Nu de una bomba es la energía suministrada al líquido bombeado en la unidad de tiempo, mientras la potencia absorbida Na es la energía en la unidad de tiempo que la bomba pide a su fuente de energía (motor eléctrico, térmico, oleodinámico, etc.) para realizar el trabajo de bombeo requerido. Las unidades de medida utilizadas para expresar la Potencia son kW, CV y HP. La potencia útil Nu se calcula con la fórmula:
Las relaciones entre las demás unidades de medida de la potencia son las siguientes:
La potencia absorbida está vinculada a la potencia útil con la relación:
donde ηt es el rendimiento total de la bomba producido de los tres rendimientos ηv (volumétrico), ηm (mecánico) e ηi (hidráulico). El rendimiento volumétrico ηv normalmente asume valores de 0,85 a 0,95. Los valores inferiores se obtienen para las bombas a las presiones más altas y con velocidades más altas de rotación, mientras los valores más altos se obtienen en las bombas a las presiones más bajas y con velocidades de rotación más bajas. El rendimiento hidráulico ηi expresa las pérdidas para las resistencias opuestas al flujo a través del cabezal y para las presiones elevadas, típicas de las bombas de pistones, tiene valores próximos a la unidad.
El rendimiento mecánico ηm expresa las pérdidas de potencia en la parte mecánica-cinemática: tiene valores normalmente alrededor de 0,94÷0,96. En base a lo citado antes, el rendimiento total ηt asume los valores más bajos (0,78÷0,80) en las bombas de pistones a altas presiones y a altas velocidades de rotación y los valores más altos (0,90÷0,92) en las bombas de pistones a bajas presiones y a bajas velocidades de rotación. Los valores de potencia que aparecen en las prestaciones del catálogo son los de la potencia absorbida Na. La potencia absorbida en las bombas volumétricas de pistones, con velocidad de rotación constante (y por tanto con caudal constante) es proporcional a la presión.