Bombas de flujo axial y bombas de flujo mixto: características, aplicaciones y comparación de selección

• Aplicaciones y usos de bombas de flujo axial

Las bombas de flujo axial son adecuadas para aplicaciones que requieren caudales extremadamente altos y baja altura. Las aplicaciones comunes incluyen:

Riego agrícola: extraer agua de ríos o embalses y transportarla a tierras de cultivo a través de canales abiertos, logrando un suministro de agua a larga distancia-a poca altura.

• Drenaje y Control de Inundaciones:Se utiliza para drenaje de pozos de cimentación, desagüe de túneles y drenaje de sótanos o ríos, eliminando rápidamente el agua acumulada con altos caudales.
• Transferencia de agua-a gran escala:Lograr una transferencia de agua de alto-caudal-en proyectos de canales abiertos o tuberías con variaciones mínimas de altura.
• Almacenamiento por bombeo:Se utiliza en centrales eléctricas de almacenamiento por bombeo para la regulación de masas de agua entre los depósitos superiores e inferiores cuando se requiere una transferencia de agua de alto-flujo-.
• Tratamiento de aguas residuales:Transporte de aguas residuales o efluentes en la sección de baja-cabezal (como pozos de recolección) de plantas de tratamiento de aguas residuales.
• Acuicultura:Se utiliza para la circulación de agua en grandes estanques de peces o camarones.

En resumen, las bombas de flujo axial son ideales para cualquier aplicación que requiera el suministro de grandes caudales de agua relativamente limpia a una altura extremadamente baja. Sin embargo, las bombas de flujo axial son menos adecuadas para sistemas que requieren una altura mayor.

• ¿Qué es una bomba-de flujo mixto?

Una bomba de flujo-mixto combina las características de las bombas de flujo-axial y{2}}de flujo radial. Emplea un impulsor diagonal (u oblicuo), lo que hace que el fluido fluya en parte axialmente y en parte radialmente. En el funcionamiento real, el líquido ingresa al impulsor y sale en ángulo hacia el eje de la bomba, es recogido por la carcasa de la bomba (generalmente una voluta o paletas guía) y luego guiado hacia la salida. Por lo tanto, una bomba de flujo mixto-combina el alto caudal de una bomba de flujo axial-con la altura relativamente alta de una bomba de flujo radial-.

El rendimiento de una bomba de flujo-mixto se encuentra entre el de una bomba de flujo-radial puro y una bomba de flujo-axial puro. Como afirma KSB, una bomba de flujo mixto-"cubre la región de transición entre las bombas de flujo radial y axial-". En otras palabras, una bomba de flujo mixto-es esencialmente un tipo de bomba centrífuga (a menudo llamada bomba centrífuga de flujo mixto-), cuyo impulsor imparte impulso tanto radial como axial al fluido. Un impulsor de flujo mixto-típico (también llamado impulsor de flujo oblicuo-o impulsor helicoidal) utiliza palas curvas para darle al fluido una cierta velocidad radial. A medida que el impulsor gira, genera empuje hacia atrás y hacia afuera, logrando un buen equilibrio entre caudal y altura.

• Características de flujo de la bomba de flujo-mixto

Las bombas-de flujo mixto están diseñadas para aplicaciones de-altura media y flujo medio-. El fluido en su interior alcanza simultáneamente velocidades radiales y axiales, lo que resulta en un compromiso de rendimiento entre las bombas de flujo-axial y de flujo{5}}radial: puede entregar grandes caudales (miles de m³/h) como una bomba de flujo-axial, al tiempo que soporta presiones más altas (decenas de metros de altura) como una bomba de flujo-radial.

Cabeza:Las bombas de flujo-mixto suelen tener una altura de una sola-etapa de 10 a 50 m, lo que supera con creces los pocos metros de rango de altura de las bombas de flujo-axial, lo que las hace adecuadas para bombear agua a tanques elevados o superar diferencias de altura moderadas.

Caudal:Ligeramente inferior a las bombas de flujo-axial del mismo tamaño, pero aún manteniendo un nivel de caudal alto (miles de m³/h), generalmente entre bombas de flujo-radial y de flujo-axial.

Eficiencia:Las bombas-de flujo mixto suelen mantener una alta eficiencia dentro de su rango operativo. A través de canales de flujo optimizados que utilizan paletas guía, difusores y otras características estructurales, la conversión de energía cinética en energía de presión es más eficiente: las bombas de flujo mixto-generalmente son muy eficientes en aplicaciones de altura media-.

Estabilidad:La curva de rendimiento de una bomba de flujo-mixto es generalmente más plana y más estable que la de una bomba de flujo-axial. Cuando la altura cambia, el caudal de una bomba de flujo mixto-cambia relativamente suavemente, mientras que el caudal de una bomba de flujo axial-disminuye bruscamente a medida que aumenta la altura.

Estructuralmente, las bombas de flujo mixto-a menudo utilizan una voluta o paletas guía para recoger el agua descargada oblicuamente. Muchos modelos emplean un impulsor semi-abierto para manejar condiciones que contienen medios abrasivos (que ofrecen ventajas en el paso de partículas sólidas en comparación con un impulsor completamente abierto). Las bombas de flujo mixto-pueden diseñarse como estructuras de una sola-etapa para cumplir con los requisitos de altura media-o como estructuras de varias-etapas para lograr alturas más altas.

• Aplicaciones y usos de bombas de flujo-mixto

Las bombas de flujo mixto-son adecuadas para aplicaciones que requieren altos caudales y altura media. Las aplicaciones típicas incluyen:

• Refrigeración Industrial:Circulación de agua de refrigeración en centrales eléctricas o plantas químicas, donde se deben superar ciertas resistencias del sistema.
• Industrias de proceso:Se utiliza en fábricas de papel, refinerías de petróleo o plantas de fabricación para transportar agua de proceso u otros fluidos en condiciones de altura media.
• Riego Agrícola:Adecuado para el riego de terrenos inclinados o escenarios que requieran bombear agua a cierta altura, como elevar agua de ríos a canales elevados.
• Drenaje y Descarga de Aguas Residuales:Se utiliza para elevar aguas residuales a plantas de tratamiento o descargar agua de lluvia con un alto caudal y requisitos de altura de baja a media. Muchas estaciones de bombeo de aguas residuales utilizan bombas-de flujo mixto (bombas de turbina verticales) para elevar las aguas residuales.
• Ingeniería Marina y Offshore:Se utiliza para sistemas de agua de lastre, refrigeración o extinción de incendios-en barcos o plataformas, que requieren un diseño de bomba compacto y una capacidad de altura media.
• Gestión del agua de lluvia:Se utiliza para elevar el escurrimiento hacia las alcantarillas o tanques de almacenamiento, superando los efectos de la gravedad.

Las bombas de flujo-mixto pueden considerarse la opción ideal para el "terreno medio": cuando las bombas de flujo-axial tienen una altura insuficiente y las bombas de flujo-radial-de cabeza alta-parecen excesivas, las bombas de flujo-mixto suelen ser la primera opción.

• Diferencias principales entre bombas de flujo axial y bombas de flujo mixto

1. Dirección del flujo y método de descarga

• Bomba de flujo axial: el fluido se descarga en línea recta a lo largo del eje de la bomba. Tanto la dirección de entrada como la de salida son colineales con el eje de la bomba y la salida suele estar centrada con la entrada.
• Bomba de flujo mixto: el fluido se descarga en un ángulo determinado. El impulsor proporciona al fluido velocidades tanto hacia atrás como hacia afuera y el canal de flujo es cónico. Por lo tanto, la salida suele estar desplazada o se requiere un canal de flujo en voluta/espiral para recoger el flujo oblicuo.

Esto significa que la disposición de las tuberías difiere: las bombas de flujo axial suelen utilizar tuberías rectas o tuberías lineales; mientras que las bombas de flujo mixto suelen tener una salida oblicua o una estructura de voluta. En instalaciones verticales, las bombas de flujo axial pueden descargar agua verticalmente hacia arriba u horizontalmente, mientras que las bombas verticales de flujo mixto entregan agua hacia arriba en un cierto ángulo.

2. Comparación de altura y caudal

• Bomba de flujo axial: Ofrece caudales extremadamente altos a una altura baja. Puede proporcionar caudales muy grandes (por ejemplo, de 10.000 a 40.000 m³/h), pero la altura es de sólo unos pocos metros. Si el sistema requiere una altura media (por ejemplo, de 10 a 15 m), las bombas de flujo axial pueden experimentar un bloqueo o una caída repentina en el caudal.
• Bombas-de flujo mixto: ofrecen grandes caudales a alturas medias. Pueden mantener un alto caudal y alcanzar una altura de decenas de metros. Experiencia en selección: Si el cabezal requerido es<5 to 10 m and the flow rate is extremely high, choose an axial flow pump; if the required head is high (10 to 50 m) and a high flow rate is still needed, choose a mixed-flow pump. Axial flow pumps have a steep performance curve – the flow rate decreases rapidly as the head increases; mixed-flow pumps have a relatively flat curve and are more adaptable.

Por ejemplo, una bomba de flujo axial podría entregar 20.000 m³/h a una altura de 5 m, pero el caudal se aproxima a cero cuando la altura aumenta de 15 a 20 m; mientras que una bomba de flujo mixto- comparable aún podría entregar 15.000 m³/h a una altura de 20 m. Por lo tanto, las bombas de flujo mixto-cubren el rango operativo donde las bombas de flujo axial son menos efectivas.

3. Diseño y estructura del impulsor

• Impulsor de flujo axial: Con apariencia de gran hélice o ventilador, utiliza palas anchas y planas dispuestas a lo largo del eje de la bomba. Normalmente, tiene menos aspas y una estructura abierta (sin placa de cubierta), empujando directamente el flujo de agua hacia atrás. La mayoría de los impulsores de flujo axial no tienen placa de cubierta, mientras que algunos están equipados con una placa de cubierta simple o un anillo lateral.
• Impulsor de flujo mixto: Emplea múltiples palas curvas y anguladas, que están torcidas para permitir que el fluido se descargue simultáneamente lateralmente y hacia atrás (es decir, oblicuamente). Los impulsores de flujo mixto suelen tener una placa o anillo de cubierta parcial para acomodar el flujo de agua oblicuo; su forma a veces se denomina flujo helicoidal u oblicuo.

Estructuralmente, las bombas de flujo mixto-normalmente cuentan con una carcasa más robusta (voluta o paletas guía) para guiar el agua descargada oblicuamente y, a menudo, incorporan paletas guía o difusores para convertir eficientemente la energía cinética en energía de presión. Las bombas de flujo axial-, por otro lado, emplean una carcasa más simple y directa-.

4. Eficiencia y desempeño

• Bombas de flujo-axial: Extremadamente eficientes en las condiciones de diseño (alto caudal, baja altura). Debido al recorrido recto del flujo, la pérdida de energía es mínima en estas condiciones. Sin embargo, su rango de alta-eficiencia es relativamente estrecho; si se ve obligado a operar a alturas más altas, la eficiencia cae drásticamente.
• Bombas-de flujo mixto: mantienen una buena eficiencia en un rango más amplio de flujo/altura. Las bombas de flujo mixto-generalmente emplean diseños de flujo-optimizado (como cubiertas y paletas guía) para mantener una alta eficiencia en el rango de altura media. En funcionamiento real, una bomba de flujo mixto-que funciona a una altura media puede consumir menos energía que una bomba de flujo axial-que realiza una tarea similar a una altura ligeramente mayor.

En resumen, las bombas de flujo axial destacan por sus caudales puramente altos (altura más baja); mientras que las bombas de flujo mixto son superiores en rendimiento general tanto en caudal como en altura. Como afirma KSB, las bombas de flujo mixto tienen curvas de flujo relativamente planas en el rango de flujo medio y de altura media, mientras que las bombas de flujo axial tienen curvas pronunciadas en el rango de flujo máximo y de altura baja. Por lo tanto, cuando lo único que preocupa es el caudal, las bombas de flujo axial ofrecen importantes ahorros de energía; cuando se requiere una determinada altura, las bombas de flujo mixto utilizan la energía de manera más eficiente.

5. Comparación de rendimiento: bombas de flujo mixto versus bombas de flujo axial

En la selección práctica, la clave es determinar el punto de funcionamiento (caudal Q y altura H):

• Rendimiento de la bomba de flujo axial: logra excelentes caudales a alturas extremadamente bajas. Por ejemplo, una bomba de flujo axial puede alcanzar un caudal de 10.000 m³/h a una altura de 5 m, pero el caudal disminuye rápidamente más allá de 5 a 10 m, lo que da como resultado una curva de rendimiento muy pronunciada.
• Rendimiento de la bomba de flujo mixto: logra altos caudales a alturas medias. Una bomba de flujo mixto-puede alcanzar un caudal de 8 000 a 15 000 m³/h a una altura de 15 a 25 m, con una disminución significativa del rendimiento solo cerca de una altura de 40 a 50 m, lo que muestra una curva de rendimiento relativamente plana.
• En resumen: las bombas de flujo-axial son más eficientes con cabezales bajos y caudales altos; Las bombas-de flujo mixto funcionan mejor cuando se requiere una determinada altura (decenas de metros).

6. Comparación estructural: bombas-de flujo mixto y bombas de flujo-axial

• Las diferencias entre los dos se pueden ver en las estructuras reales de sus bombas:
• Bombas de flujo-axial: normalmente utilizan impulsores-de gran diámetro, abiertos o semi-abiertos. Muchas bombas de flujo axial-vertical utilizan columnas sumergidas e impulsores de hélice simples, con una estructura de carcasa simple y menos componentes internos.
• Bombas-de flujo mixto: De estructura más compacta, con un mayor número de palas del impulsor dispuestas en ángulo. La carcasa suele incluir una voluta o paletas guía.

En términos de mantenimiento, las bombas de flujo axial tienen una estructura interna simple y menos piezas, pero el impulsor abierto puede obstruirse debido al enredo de escombros; Las bombas de flujo mixto tienen más piezas (como paletas guía y estructuras multi-etapa), pero normalmente están equipadas con anillos o casquillos-resistentes al desgaste, que tienen cierta tolerancia a las partículas sólidas en el fluido.

• ¿Cómo elegir la bomba adecuada: bomba de flujo axial o bomba de flujo mixto?

Siga estos pasos para la selección:

1. Defina las condiciones de funcionamiento: Determine el caudal (Q) y la altura (H) requeridos en el punto de funcionamiento.
2. Compare las curvas de rendimiento: si el punto de operación requiere una altura baja (p. ej.,<5 to 10 m) and a very high flow rate, an axial flow pump is usually the ideal choice; if a higher head (e.g., 10 to 50 m) is required and the flow rate is still relatively high, a mixed flow pump is more suitable.
3. Considere las condiciones de instalación: las bombas de flujo axial generalmente requieren secciones de tubería rectas y pueden instalarse verticalmente; Las bombas de flujo mixto requieren atención a las condiciones de succión.
4. Evalúe las características del medio: si el fluido contiene algunas partículas sólidas, una bomba de flujo mixto (especialmente con un impulsor semi-abierto) es más ventajosa.
5. Equilibre eficiencia y costo: Compare el consumo de energía esperado con el costo de compra. Las bombas de flujo axial generalmente tienen un costo menor por unidad de caudal, pero si se requiere una altura mayor, una bomba de flujo mixto puede ser más eficiente energéticamente-.

Por ejemplo, si una bomba necesita entregar 12.000 m³/h a una altura de 5 m, una bomba de flujo axial es la opción más eficiente; si una bomba necesita suministrar 12.000 m³/h a una altura de 20 m, es mejor una bomba de flujo mixto; si la altura excede aproximadamente 50 a 60 m, se debe considerar una bomba de flujo radial o una bomba multietapa.

Comprender los principios de selección de bombas de flujo axial y bombas de flujo mixto depende de hacer coincidir el caudal y los requisitos de altura de las condiciones de funcionamiento reales. Las bombas de flujo axial pueden ofrecer caudales extremadamente altos a alturas bajas; Las bombas de flujo mixto, por otro lado, logran altos caudales a alturas más altas. Al comparar la dirección del flujo, las curvas de rendimiento y la estructura del impulsor, puede seleccionar la bomba más adecuada para su aplicación específica.