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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CHIAPAS

MATERIA: Sistema de bombeo y compresión PROFESOR: Ing. José Manuel Gutiérrez Gutiérrez TEMA: Aplicaciones y características de bombas y compresores GRUPO: 7°B Ingeniería Petrolera Alumno: Hiram Jiménez Espinosa Investigación: 1° del segundo corte

Suchiapa, Chiapas; 22 de septiembre

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INDICE Introducción bombas……………………………..………………………………….3 Bomba de potencia……………………………….………………………………….4,5 Bomba de vapor …………………………………….……………………………….6,7 Bomba centrifuga…………………………………….……………………………….8,9 Bomba de desplazamiento positivo y no ………………………………………….10,11 Bomba de caudal variable ………………………….……………………………….12 Bomba multiples …………………………………….……………………………….13 Bomba de oscilantes …………………………………….…………………………..14 Bomba rotativas …………………………………….………………………………15,23 Bomba de pistones axiales …………………………………….…………………..24-26 Bomba reciprocantes …………………………………….…………………………27 Bomba de diafragma …………………………………….…………………………..28 Bomba de embolo …………………………………….………………………………29 Bomba rotatoria …………………………………….…………………………………30 Bomba lobulares.. …………………………………….……………………………….30 Conclusión de bombas…………………………………………………………………31 Introducción de compresores………………………………………………………….32 Compresores de desplazamiento positivo…………………………………………...33 Compresores de tornillo………………………………………………………………..34 Compresores de paletas……………………………………………………………….35 Compresores de lobulos………………………………………………………………..36 Compresores scroll……………………………………………………………………...37 Compresores de Vacio………………………………………………………………….38 Compresores de dinamicos…………………………………………………………….39 Compresores centrifugo radial…………………………………………………………39 Compresores centrifugo axial…………………………….…………………………….40 Conclusión………………………………………………………………………………..41 Bibliografía………………………………………………………………………….........42

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Introducción de Bombas La bomba es una máquina que absorbe energía mecánica que puede provenir de un motor eléctrico, térmico, etc., y la transforma en energía que la transfiere a un fluido como energía hidráulica la cual permite que el fluido pueda ser transportado de un lugar a otro, a un mismo nivel y/o a diferentes niveles y/o a diferentes velocidades. Para bombear un líquido de un equipo a otro a través de tuberías se utilizan normalmente bombas mecánicas. Básicamente, son instrumentos que permiten desplazar el líquido aumentando su presión o su velocidad. Hay diferentes tipos de bombas en el mercado que se pueden obtener fácilmente de un proveedor local. Las variables a tener en cuenta Variables a tener en cuenta Condiciones de operación: Temperatura / Presión Características del fluido Viscosidad / Densidad / Corrosividad Rango de capacidad Caudal normal / Caudal máximo Condiciones de aspiración Presión de aspiración o NPSH Presión de descarga Simple / Multietapa Prácticas operatorias Continuo / Operatorio.

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BOMBA DE POTENCIA

Una bomba de potencia es una máquina alternativa de velocidad constante, par motor constante y capacidad casi constante, cuyos émbolos o pistones se mueven por medio de un cigüeñal, a través de una fuente motriz externa.

La capacidad de la bomba varía con el número de émbolos o pistones. En general, mientras mayor sea el número, menor es la variación en capacidad, a un número dado de rpm. La bomba se diseña para una velocidad, presión, capacidad y potencia específicas. La bomba puede aplicarse a condiciones de potencia menores que las del punto específico de diseño, pero con sacrificio de la condición más económica de operación. Las Bombas se construyen en versiones tanto verticales como horizontales. La construcción horizontal se utiliza en bombas de émbolo de hasta 200 HP. Esta construcción es generalmente abajo del nivel de cintura y proporciona facilidad en el ensamble y mantenimiento. Se construyen con tres o cinco émbolos. Las bombas horizontales de pistón llegan hasta los 2.000 HP y normalmente tienen dos o tres pistones, que son de acción simple o doble. La construcción vertical se usa en bombas de émbolo hasta 1.500 HP, con el extremo de fluido sobre el extremo motriz. Esta construcción elimina el peso del émbolo sobre los bujes, empaques y la cruceta y tiene un dispositivo de alineamiento del émbolo con el empaque. Se requiere un arreglo especial de sellado para evitar que el líquido del extremo del fluido se mezcle con el aceite del extremo motriz. Pueden haber de tres a nueve émbolos.

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Los émbolos son aplicables a bombas con presiones desde 1.000 hasta 30.000 [lb/ pulg^2]. La presión máxima desarrollada con un pistón es de alrededor de 1.000 [lb/ pulg^2]. La presión desarrollada por la bomba es proporcional a la potencia disponible en el cigüeñal. Esta presión puede ser mayor que el rango del sistema de descarga o bomba. Cuando la presión desarrollada es mayor que estos rangos se puede originar una falla mecánica. Para evitar esto debe instalarse un dispositivo de alivio de presión entre la brida de descarga de la bomba y la primera válvula en el sistema de descarga.

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BOMBA DE VAPOR

Una bomba alternativa de desplazamiento positivo es aquella en la que el émbolo o pistón desplaza un volumen dado de fluido en cada carrera. El principio básico de una bomba alternativa es que un sólido desplazará un volumen igual de líquido. Por ejemplo, un cubo de hielo dejado caer dentro de un vaso completamente lleno de agua, derramará un volumen de agua fuera del vaso, igual al volumen sumergido del cubo de hielo.

Todas las bombas alternativas tienen una parte que maneja el fluido, comúnmente llamada el extremo líquido, el cual tiene: 

Un sólido que desplaza, llamado émbolo o pistón.



Un recipiente que contiene al líquido, llamado el cilindro líquido.



Una válvula de succión de retención que admite el fluido de la tubería de succión hacia el cilindro líquido.



Una válvula de descarga de retención que admite el flujo del cilindro líquido hacia la tubería de descarga.



Empaque para sellar perfectamente la junta entre el émbolo y el cilindro líquido y evitar que el líquido se fugue del cilindro y el aire entre al cilindro.

El sistema de recuperación de condensados con bomba de vapor electroneumática funciona por tanto con los siguientes ciclos:

 Llenado de 2 a 7 minutos  Inyección de 5 a 10 segundos  Descompresión 2 segundos  y vuelta a comenzar un ciclo de llenado

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El equipo dispone de una válvula denominada VE cuya única misión consiste en desviar los condensados de las mesas hacia el retorno de condensados atmosférico por las noches, cuando cierran el vapor a la corrugadora o por las mañanas en los arranques, cuando todavía no se ha alcanzado una presión umbral en el suministro de vapor.

Las aplicaciones más comunes de esta Bomba:    

Industria Textil Barcos de vapor Ferrocarriles Bombas de vapor Con respecto a las bombas de vapor, su función era atribuirle enorme cantidad de potencia a la maquinaria, con suficiente capacidad para aumentar el rendimiento y la eficiencia en la producción.

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BOMBAS CENTRIFUGAS Los elementos que forman una instalación con una bomba centrífuga 1. Empaque. 2. Flecha. 3. Rodete. 4. Voluta. 5. Entrada. 6. Anillo de desgaste. 7. Difusor. 8. Salida. Las bombas centrífugas prevén su nombre al hecho de que elevar el líquido por la acción de la fuerza centrífuga, que la imprime un rotor, colocado en su interior, el cual es accionado por un motor eléctrico. Las bombas centrífugas, debido a sus características, son las bombas que más se aplican en la industria. Las razones de estas preferencias son las siguientes: 

Son aparatos giratorios.



No tienen órganos articulados y los mecanismos de acoplamiento son muy sencillos.



La impulsión eléctrica del motor que la mueve es bastante sencilla.



Para una operación definida, el gasto es constante y no se requiere dispositivo regulador.



Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias.

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Aparte de las ventajas ya enumeradas, se unen las siguientes ventajas económicas:



El precio de una bomba centrífuga es aproximadamente ¼ del precio de la bomba de émbolo equivalente.



El espacio requerido es aproximadamente 1/8 del de la bomba de émbolo equivalente.



El peso es muy pequeño y por lo tanto las cimentaciones también lo son.



El mantenimiento de una bomba centrífuga sólo se reduce a renovar el aceite de las chumaceras, los empaques del presa-estopa y el número de elementos a cambiar es muy pequeño.

Campos de aplicaciones de las bombas centrifugas Las bombas centrífugas son las bombas que más se aplican en diversas industrias, en las que destacan:   

Industria alimenticia: Saborizantes, aceites, grasas, pasta de tomate, cremas, vegetales trozados, mermeladas, mayonesa, chocolate, levadura y demás. Industria de cosméticos: Cremas y lociones, tintes y alcoholes, aceites, entre otras. Industria farmacéutica: Pastas, jarabes, extractos, emulsiones. Bebidas: leche, cerveza, aguardientes, concentrados de fruta, jugos y más.

Otros químicos: Solventes, combustibles y lubricantes, jabones, detergentes, pinturas, gases licuados, etcétera.

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BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Y NO POSITIVO Bombas de desplazamiento no positivo Estas bombas son empleadas generalmente para el trasiego de fluidos, la energía cedida al fluido es cinética y funciona generalmente mediante fuerza centrifuga. Una bomba de desplazamiento no positivo, también llamada hidrodinámica no dispone de sistemas de estanqueidad entre los orificios de entrada y salida; por ello produce un caudal que variara en función de la contrapresión que encuentre el fluido a su salida (Bomba centrífuga). El caudal suministrado por la bomba no tiene suficiente fuerza para vencer la presión que encuentra en la salida y al no existir estanqueidad entre esta y la entrada, el fluido fuga interiormente de un orificio a otro y disminuye el caudal a medida que aumenta la presión, según la gráfica que se muestra en la figura.

Fig. 2. Rendimiento de una bomba centrifuga

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En este tipo de bombas la presión máxima alcanzable variara en función de la velocidad de rotación del elemento impulsor. Dentro de este grupo de bombas de desplazamiento no positivo se incluyen las bombas peristáticas, que son un intermedio entre estas y las de desplazamiento positivo y principalmente se utilizan para bajas presiones. Bombas de desplazamiento positivo Características Principales Las bombas hidrostáticas de desplazamiento positivo son los elementos destinados a transformar la energía mecánica en hidráulica. Estas bombas son aquellas que suministran la misma cantidad de líquido en cada ciclo o revolución del elemento de bombeo, independiente de la presión que encuentre el líquido a su salida. Las bombas de desplazamiento positivo desempeñan un papel decisivo en las aplicaciones higiénicas. Sus ventajas se imponen prácticamente en todos los segmentos de mercado, ante todo, cuando se trata de bombear medios viscosos o medios con mezclas en forma de piezas. Aplicaciones Las bombas de desplazamiento positivo demuestran sus puntos fuertes, en comparación con las bombas centrífugas, esencialmente en el movimiento de medios de bombeo viscosos. También son la primera opción cuando el producto deba transportarse de un punto a otro con sumo cuidado. Este transporte cuidadoso es imprescindible en la industria alimentaria y de las bebidas, pero también en la fabricación de productos farmacéuticos y cosméticos

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BOMBAS DE CAUDAL VARIABLE Aunque todas las bombas pueden variar su caudal de salida, simplemente cambiando la velocidad de trabajo, se entiende por bombas de caudal variable aquellas que, manteniendo constante el régimen de funcionamiento, pueden cambiar el caudal de salida cambiando la geometría o el volumen de las cámaras de bombeo internas; por ello se llaman bombas de cilindrada variable. Aplicaciones y ventajas de las bombas de paletas, ventajas principales de las bombas de paletas Algunas de sus principales ventajas son:  Mantenimiento sencillo y rápido.  No hay compresión, empuja, arrastra.  Capacidad para transportar productos de alta viscosidad.  Bomba volumétrica sea cual sea la velocidad de rotación o la viscosidad.  Gran poder de aspiración.  Sencillez técnica.  Gran vida útil.  Volumen de trabajo variable.  Válvula de seguridad integrada permitiendo la protección del circuito. Aplicaciones de las bombas de paletas Las bombas de paletas se aplican en diversas industrias y procesos, en las que destacan:        

Transferencia de producto en el sector petrolero. Transferencia de productos químicos. Transferencia de productos para la industria textil. Limpieza de aceite en circuitos cerrados. Transferencia de agua en instalaciones de refrigeración. Vaciado de freidoras industriales. Lubricación de máquinas herramientas. Lubricación de equipo ferroviario. 



Fig. 18. Bomba de paletas de caudal variable 12

BOMBAS MÚLTIPLES Son muchos los sistemas hidráulicos en los que por uno u otro motivo se precisa de diversas bombas para uno o varios circuitos. Para solucionar este problema de la forma más económica se han desarrollado las bombas múltiples, es decir varias unidades de bombeo, de igual o distinta cilindrada colocadas sobre un mismo cuerpo y accionadas simultáneamente por un mismo eje motriz. con montaje vertical y diseñadas especialmente para la elevación del agua en perforaciones angostas, pozos profundos o pozos de drenaje. Resultan adecuadas para perforaciones de un diámetro tan pequeño como 6 pulg. y con mayores diámetros son capaces de elevar cantidades de agua superiores a un millón de galones por hora desde profundidades de hasta 1.000 pies. Normalmente se diseñan los rodetes de forma que lancen el agua en dirección radial-axial, con objeto de reducir a un mínimo el diámetro de perforación necesario para su empleo. La unidad de bombeo consiste en una tubería de aspiración y una bomba situada bajo el nivel del agua y sostenida por la tubería de impulsión y el árbol motor. Dicho árbol ocupa el centro de la tubería y está conectado en la superficie al equipo motor. Cuando la cantidad de agua que se ha de elevar es pequeña o moderada, a veces es conveniente y económico colocar la unidad completa de bombeo bajo la superficie del agua. Así se evita la gran longitud del árbol, pero en cambio se tiene la desventaja de la relativa inaccesibilidad del motor a efectos de su entretenimiento. En la mayoría de las aplicaciones las bombas múltiples se emplean para suministrar energía a diversos circuitos de un mismo sistema hidráulico; sin embargo existen otras aplicaciones para las bombas dobles o múltiples en las que el caudal de la segunda bomba pasa directamente a la primera.

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BOMBAS OSCILANTES Estas bombas constan de un vástago conectado a un pistón, con sus elementos de estanqueidad, que se desplaza en el interior de un orificio cilíndrico cerrado por el extremo opuesto por donde tiene los orificios de aspiración y salida. Aquí, se transforma la fuerza y el movimiento lineal de un vástago en energía hidráulica. Existen diversos tipos de bombas manuales, simples, donde el bombeo se realiza por una sola cámara del cilindro; dobles, mientras que una cámara del cilindro está aspirando, la otra está bombeando; combinadas, de gran caudal a baja presión y viceversa, para conseguir un avance rápido del accionador y elevada presión a poca velocidad. En estas bombas la presión máxima se logra en función del esfuerzo aplicado en la palanca de accionamiento.

Fig. 6. Bomba manual de doble efecto

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BOMBAS ROTATIVAS Este tipo de movimiento es el que traslada el fluido desde la aspiración hasta la salida de presión. Según el elemento que trasmita tal movimiento, se clasifican en bombas de engranajes, paletas, pistones etc.

a) Bombas De Engranajes Externos Produce caudal al transportar el fluido entre los dientes de dos engranajes acoplados. Uno de ellos es accionado por el eje de la bomba (motriz), y este hace girar al otro (libre).

Fig. 7. Bomba de engranajes externos de baja presión

Lo que sucede es el origen de un vacío en la aspiración cuando se separan los dientes, por el aumento del volumen en la cámara de aspiración. En el mismo momento los dientes se van alejando, llevándose el fluido en la cámara de aspiración. La impulsión se origina en el extremo opuesto de la bomba por la disminución de volumen que tiene lugar al engranar los dientes separados.

Fig. 8. Bomba de engranajes externos de alta presión

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El tipo de bomba más utilizado son las de engranajes rectos, además de las helicoidales y behelicoidales. En condiciones óptimas estas bombas pueden llegar a dar un 93% de rendimiento volumétrico. Son sin lugar a dudas las bombas más ruidosas del mercado. Por ello no se emplean en aplicaciones fijas e interiores, donde su nivel sonoro puede perjudicar a los operarios que las trabajan. Las bombas de engranajes son muy versátiles en sus capacidades y presiones. Algunas de sus principales ventajas son: - Mayor poder de aspiración - Mantenimiento sencillo y rápido - Válvula de seguridad integrada que permite la protección del circuito - Capacidad para transportar productos de alta viscosidad - Sencillez técnica Tipos de bombas de engranajes     

Bombas de aluminio con rodamientos Bombas de aluminio con cojinetes Bombas de fundición con rodamientos Bombas de fundición con cojinetes Bombas para camiones a) Bombas De Lóbulos

Son bombas rotativas de engranajes externos, que difieren de estas en la forma de accionamiento de los engranajes. Aquí ambos engranajes son accionados independientemente por medio de un sistema de engranajes externo a la cámara de bombeo.

Fig. 9. Bomba de Lóbulos

Ofrecen un mayor desplazamiento, pero su coste es mayor y sus prestaciones de presión y velocidad son inferiores a las de las bombas de engranajes.

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BOMBAS LOBULARES SANITARIAS Las bombas lobulares sanitarias funcionan con la máxima higiene y seguridad. Aceptan fluidos de cualquier viscosidad y tienen un fácil mantenimiento y limpieza. Su avanzado diseño hace que el fluido sólo entre en contacto con acero inoxidable, por lo que son las más aptas para trabajar con lácteos, vino, salsas, mermeladas, zumos, miel, chocolate, aceite, caramelo, o cualquier otro producto alimenticio líquido o viscoso. Se dispone de una versión higiénica perfecta para productos cosméticos y farmacéuticos, tales como cremas, lociones, perfumes, champú, pomadas, pasta de dientes, medicamentos líquidos como jarabes o inyectables, etc. BOMBAS LOBULARES INDUSTRIALES

Por lo que se refiere a las bombas lobulares industriales de rotores engomados, éstas ofrecen unas dimensiones muy compactas y un gran caudal, hasta 120 m3/h, con presiones de trabajo hasta 10 bar. Disponen de distintos tipos de conexiones, un amplio paso de sólidos y una gran resistencia a la abrasión. Sus placas laterales de desgaste se sustituyen con gran facilidad, lo que alarga la vida útil de la bomba. b) Bombas De Husillos También llamadas de tornillos, son bombas de engranajes de caudal axial. Existen tres tipos de bombas de husillo: de un solo husillo, un rotor en forma de espiral excéntricamente en el interior de un estator. De doble husillo, dos rotores paralelos que se entrelazan al girar en una carcasa mecanizada con ciertas tolerancias. De triple husillo, un rotor central (motriz), y dos rotores que se entrelazan con el primero. En estas bombas, el fluido que rodea los rotores en la zona de aspiración es atrapado a medida que estos giran, es empujado y forzado a salir por el otro extremo. Las principales aplicaciones de este tipo de bombas son en sistemas hidráulicos donde el nivel sonoro debe controlarse.

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Campos de aplicaciones de las bombas de tornillo Las bombas de tornillo tienen aplicaciones en diversas industrias, en las que destacan: 

Industria de Máquinas Herramienta: Se aplican para la impulsión de medios lubrirefrigerantes (emulsiones y aceites).

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Industria de la Construcción de Maquinaria en general: Fluidos hidráulicos, lubricantes, refrigerantes, oleohidráulica, regulación, alimentación, elevación, carga y transferencia.



Industria Química y Petroquímica: Aceites, grasas, lacas, pastas, resinas, materiales adhesivos, colas, parafinas, ceras, silicatos, polyoléicos, isocianatos, asfaltos, bitúmenes, glicerinas y silicatos.



Industria de Pinturas y Lacas: Se aplican para la impulsión de pinturas, lacas, resinas, barnices y aceites de lino.



Industria del Papel y Materiales de Celulosa: Viscosa y pasta celulósica.



Industria de Productos Alimenticios: Glucosa, jarabe, malaza, aceites vegetales, crema, pastas, pastas de chocolate, manteca de cacao y grasas alimenticias.



Técnica de Combustión: Aceites de combustión livianos y pesados.

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d) Bombas De Engranajes Internos. Están compuestas por dos engranajes, externo e interno. Tienen uno o dos dientes menos que el engranaje exterior. Tienen un desgaste menor por la reducida relación de velocidad existente. Son utilizadas en caudales pequeños. Y pueden ser de dos tipos: semiluna y gerotor. Ventajas principales de las bombas de engranajes internos (Semiluna) Algunas de sus principales ventajas son:      

En este tipo de bombas hay, entre los dos engranajes, una pieza de separación en forma de media luna (semiluna). El fluido hidráulico se introduce en la bomba en el punto en que los dientes de los engranajes empiezan a separarse. La estanqueidad se consigue entre el extremo de los dientes y la semiluna. Los dientes de los engranajes se entrelazan, reduciendo el volumen de la cámara y forzando al fluido a salir de la bomba. Poseen un desgaste menor por la reducida relación de velocidad existente. Son utilizadas en caudales pequeños y menor presión.

Las bombas de engranajes se usan en todo tipo de industrias para diferentes aplicaciones como es: Petroquímica  Betunes limpios o cargados, asfaltos, gasóleos, crudo de petróleo, lubricantes Química  Pinturas y tintas  Resinas y adhesivos Alimentación  Chocolate, cacao, mantequilla, aditivos, azúcar, aceites y grasas vegetales, melazas, alimentos para animales. -Filtración -Lubricación -Para uso de la marina y fuerza armada

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e) Bombas De Semiluna. En estas bombas entre los dos engranajes hay una pieza de separación en forma de media luna. Está situada entre los orificios de entrada y salida, donde la holgura es máxima. La estanqueidad se consigue entre el extremo de los dientes y la semiluna; posteriormente en el orificio de salida, los dientes se entrelazan, reducen el volumen y forzan a salir el fluido. Estas bombas se emplean actualmente para modelos de dos etapas para presiones superiores a 280 bar.

Fig. 10. Bomba de semiluna f) Bombas Gerotor Consiste en un par de engranajes que están siempre en contacto. El rotor interno arrastra al externo que a su vez tiene un diente más, girando en la misma dirección.

Fig. 11. Bomba gerotor El fluido entra a la cámara donde los dientes se separan y es expulsado cuando se entrelazan de nuevo.       

Bomba Eaton Bomba de aceite Bomba de combustible Compresores de gas de alta velocidad Motores Motor hidráulico Dirección asistida

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g) Bombas de paletas Un determinado número de paletas se desliza en el interior de unas ranuras de un rotor que a su vez gira en un anillo. Las cámaras de bombeo se generan entre las paletas, el rotor y el anillo. Durante la rotación, a medida que aumenta el espacio comprendido entre las paletas, el rotor y el anillo, se crea un vacío que hace que entre el fluido por el orificio de aspiración. Cuando se reduce el espacio, se ve forzado a salir. La estanqueidad se consigue entre el conjunto paletas-rotor y las placas laterales, así como al ajustar el vértice de las paletas y el anillo. Normalmente estas bombas no están recomendadas a trabajar en velocidades inferiores a 600 r.p.m. Aplicaciones y ventajas de las bombas de paletas, ventajas principales de las bombas de paletas 

Algunas de sus principales ventajas son:

Sentido de flujo del fluido independiente del sentido de rotación del eje (para las bombas de ejecución especial).         

Mantenimiento sencillo y rápido. No hay compresión, empuja, arrastra. Capacidad para transportar productos de alta viscosidad. Bomba volumétrica sea cual sea la velocidad de rotación o la viscosidad. Gran poder de aspiración. Sencillez técnica. Gran vida útil. Volumen de trabajo variable. Válvula de seguridad integrada permitiendo la protección del circuito. 

Fig. 12. Bomba de paletas

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

Bombas De Paletas No Compensadas

Aquí el alojamiento es circular y dispone de un solo orificio de aspiración y otro de presión. Teniendo las cámaras opuestas, generan cargas laterales sobre el eje motriz. Y pueden ser de caudal fijo o variable, normalmente usadas a presiones inferiores a 175 bar.



Bombas De Paletas Compensadas

Sólo existen para caudales fijos, se diferencian en que su anillo es elíptico, lo que permite utilizar dos conjuntos de orificios de aspiración y de impulsión. En estas bombas se anulan los esfuerzos laterales, puesto que las dos cámaras están separadas 180 grados lo que hace que las fuerzas laterales se equilibren.

Fig. 13. Bomba de paletas compensadas



Bombas De Paletas Fijas

No se utilizan en sistemas hidráulicos por su pequeña cilindrada y por ser ruidosas. Tienen el rotor elíptico, anillo circular y paletas fijas internamente.

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h) Bombas De Pistones

Son unidades rotativas, que disponen de conjuntos pistón-cilindro. Parte del mecanismo gira alrededor de un eje motor que crea un movimiento oscilante del pistón, haciendo que este aspira el fluido hacia el interior del cilindro en la carrera de expansión y expulsarlo en la carrera de compresión. Son de dos tipos: axiales y axiales en línea. Principales características bombas de pistón

de

las

En la gran variedad de las bombas de pistón encontramos las siguientes características: 



  

Bombeo de productos particulados y productos sensibles a esfuerzos de cizalla. Manejo de frutas y verduras enteras, hojas, rodajas, trozos y dados de fruta. Diseño higiénico. Temperatura de trabajo: 120º C o más según el diseño. Trabajo en vacío.

Aplicaciones y uso de las bombas de pistón Las bombas de pistón tienen aplicaciones en diversas industrias, en las que destacan:         

Industria de proteínas Pastelería y dulces Productos lácteos Bebidas Frutas y verduras Comidas preparadas/pre-cocinadas Farmacia Higiene personal Medio ambiente

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

Bombas De Pistones Axiales

Los pistones en estas bombas oscilan axialmente, es decir paralelos al eje así que el movimiento rotativo del eje motriz se convierte en un movimiento axial oscilante de los pistones. Suelen utilizar varios pistones y válvulas de retención. Fig. 14. Bomba de pistones axiales



Bombas De Pistones Axiales En Línea

Tiene como diseño más sencillo el de barrilete de cilindros que gira accionado por eje motriz. Los pistones en los orificios del barrilete se conectan al plato inclinado y de una anillo de retroceso.

A medida que el barrilete gira, los pies de los pistones siguen apoyados al plato, haciendo que se muevan linealmente respecto al eje. Los orificios en la placa de distribución permiten que los pistones pasen por el orificio de entrada cuando empiezan a salir de sus alojamientos y por la salida cuando entran al alojamiento de nuevo.

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 Bombas De Pistones Axiales En Ángulo Están compuestas por un eje motriz, el barrilete de cilindros y una placa de válvulas, encarada esta última con los orificios de los cilindros del barrilete. El eje motriz está en ángulo con relación al eje del barrilete. La placa de válvulas tiene orificios dispuestos de forma que la aspiración está abierta a los orificios de los cilindros en la zona de revolución. Su orificio de salida está encarado a los orificios de los pistones en la zona en la que los pistones se acercan a la placa de válvulas. Esto permite que en el giro de la bomba los pistones succionen fluido hacia el interior de los cilindros, y lo expulsen por la cámara de salida.



Bombas De Pistones Axiales Con Placa Oscilante

La diferencia entre esta bomba y la axial en línea es que los pistones son estáticos y lo que gira es la placa inclinada. Gira la placa y produce el desplazamiento de los pistones, lo que permite que los pistones aspiren y expulsen el fluido.



Bombas De Pistones Radiales

En estas bombas los pistones están ubicados radialmente en un bloque de cilindros, y se mueven perpendicularmente con relación al eje. Dos tipos básicos de bombas de pistones radiales son los de caudal fijo y caudal variable.

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

Bombas De Pistones Oscilantes

Al igual que un motor de explosión, los pistones se mueven en un sentido por el esfuerzo transmitido por un cigüeñal, una excentricidad del eje o un plato. La diferencia entre estas comparaciones es que lo que en el motor de explosión es el eje de salida, en la bomba es el eje primario por el que recibe la energía; y los pistones del motor son los que en la bomba generarían la presión y el caudal.

Fig.17 Bomba de pistones oscilantes

Estas bombas tienen como ventajas: ofrecen un sistema de estanqueidad mucho mejor entre la entrada y la salida, además que en estas bombas la lubricación de las partes móviles puede hacerse con un fluido distinto al bombeado.

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BOMBAS RECIPROCANTES El funcionamiento de una Bomba Reciprocante depende del llenado y vaciado sucesivo de receptáculos de volumen fijo, para lo cual cierta cantidad de agua es obligada a entrar al cuerpo de la bomba en donde queda encerrada momentáneamente, para después ser forzada a salir por la tubería de descarga, (ver figura 103). De lo anterior se deduce, en términos generales, que el gasto de una Bomba Reciprocante es directamente proporcional a su velocidad de rotación y casi independiente de la presión de bombeo. Como el proceso de llenado y vaciado sucesivo de receptáculos de volumen fijo requiere fricción por resbalamiento entre las paredes estacionarias del receptáculo y las partes móviles, estas bombas no son apropiadas para manejar líquidos que contengan arenas o materias en suspensión. Además, la variación cíclica del gasto de descarga puede obligar al empleo de Cámara de aire y de grandes tuberías. Estas bombas son relativamente de baja velocidad de rotación, de tal manera que cuando tienen que ser movidas por motores eléctricos deben ser intercaladas trasmisiones de engranes o poleas para reducir la velocidad entre el motor y la bomba.

Clasificación:

  

Bombas de émbolo reciprocante. Bombas de embolo reciprocante de descarga variable. Bombas reciprocantes de diafragma.

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BOMBA DE DIAFRAGMA Ocasionalmente, las bombas reciprocantes están provistas de un diafragma flexible recíprocamente en vez de un émbolo o pistón reciprocante, con lo cual se elimina la fricción y las fugas en el punto donde el émbolo atraviesa la caja de empaque. Un ejemplo de esta bomba queda ilustrado en la figura en la cual el movimiento del diafragma es obtenido mediante una cama excéntrica y una palanca; las válvulas de succión y de descarga trabajan en forma ordinaria. Tales bombas son muy comunes en la actualidad para levantar combustible de los tanques posteriores de los automóviles a los carburadores de los mismos. Este tipo de bombas ofrecen ciertas ventajas frente a otros, ya que no poseen cierres mecánicos ni empaquetaduras que son las principales causas de rotura de los equipos de bombeo en condiciones severas. Estas bombas su mantenimiento es sencillo y rápido y con componentes fáciles de sustituir. Dependiendo del rango de temperaturas en el que vaya a trabajar la máquina, se utilizan unos materiales u otros para las membranas. Los materiales más utilizados son neopreno, vitón, teflón, poliuretano y otros materiales sintéticos. Aplicaciones    

Petróleo y derivados Vidrio y fibra de vidrio Pintura Sustancias en Gel

Utilización    

Químicos Industria minera y de construcción Solventes calientes y cáusticos Cremas, mantequillas

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BOMBA DE EMBOLO La bomba de émbolo es una bomba de desplazamiento positiva, diseñada para bombear altos contenidos de sólidos (sólidos del 18-20 %), que comúnmente se encuentran en influyentes no tratados. Las bombas de émbolos rotativos, también llamadas “bombas Roots”, son aplicadas desde hace muchos años en la versión vacío y son muy conocidas en las industrias que necesitan producir vacío por su alto desplazamiento volumétrico. El mantenimiento se reduce prácticamente a la vigilancia y control del aceite de engrase de las cajas que alojan las partes mecánicas, este engrase se realiza por barboteo y el consumo de aceite es prácticamente nulo. La estanqueidad del paso del eje de acionamiento lleva una botella-visor de aceite para controlar el nivel de aceite y consecuentemente su buena estanqueidad. Aplicaciones -

Bombeo en pozos llanos Bombeo en pozos profundos Para niveles de agua variable Bombas de incendio Bombas de transferencia y circulación Operación por molinos de viento Altas cargas a presión Alimentación de calderas Bombeo de aceite y gasolina

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BOMBAS ROTATORIAS Estas bombas,no tienen válvulas ni partes reciprocantes; el movimiento del líquido es efectuado por la acción combinada de dos elementos giratorios semejantes a las ruedas dentadas. En la bomba Stone-Paramor, el elemento giratorio que es acoplado directamente a la flecha motora, es un piñón de cuatro dientes que engrana con una corona dentada de seis dientes.

Esta corona gira dentro de la armadura de la bomba a 2/3 de la velocidad con que gira la flecha motora. Una lengüeta fija de forma creciente y saliente de la armadura, impide el de descarga a la de succión. La forma en la cual el líquido es llevado de la entrada de la succión a la descarga se ve claramente en la figura 112, donde los puntos son usados para indicar las posiciones sucesivas del líquido en el hueco dejado entre el piñón y la corona, después de que la flecha ha girado 1/8 de revolución. Cuando se bombea aceite lubricante contra una presión de unos 7 kg/cm2 a esta máquina tiene una eficiencia mecánica de más de 70% y una eficiencia, volumétrica de 95%. No debe intentarse el emplearla para el bombeo de líquidos delgados. Debido a su gasto de descarga casi uniforme, las bombas positivas rotatorias pueden trabajar a grandes velocidades sin el peligro de que se presenten presiones de inercia ni aún en el caso de no ser empleadas Cámaras de aire. Las bombas Stone-Paramor, por ejemplo, con una capacidad de 720 litros por minuto pueden trabajar a 300 r.p.m.

BOMBAS LOBULARES Éstas se asemejan a las bombas del tipo de engranes en su forma de acción, tienen dos o más rotores cortados con tres, cuatro, o más lóbulos en cada rotor. Los rotores se Sincronizan para obtener una rotación positiva por medio de engranes externos, Debido a que el líquido se descarga en un número más reducido de cantidades mayores que en el caso de la bomba de engranes, el flujo del tipo lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de engranes. Existen también combinaciones de bombas de engrane y lóbulo.

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Conclusión Las bombas a lo largo de los años han sido creadas y mejoradas para facilitar nuestro trabajo y usadas para una cantidad sin fin de aplicaciones. A la hora de seleccionar una bomba para una de estas aplicaciones siempre se deben tomar en cuenta ciertos parámetros como lo son la velocidad específica, el tamaño del impulsor y la velocidad de operación, de modo que las características del funcionamiento de la bomba en relación al sistema en el cual opera sean tales que el punto de funcionamiento este cerca del punto máximo de rendimiento, optimizando de esta manera el rendimiento de la bomba y minimizando el consumo de energía. Las bombas como otros productos se han modificado para satisfacer la necesidad de manera óptima. La demanda de un producto que se encuentra en el mercado industrial, debe tener ciertas características para su aceptación, tales como: forma, diseño, funcionalidad, ciclo de vida, factibilidad de adaptación, costos, A la hora de seleccionar un material para una sustitución es deben tener en cuenta los diferentes esfuerzos y deformaciones que se pueden presentar en la estructura de cada una de sus partes. Criterios técnicos y económicos usados para cambiar los materiales a una tecnología ya existente con lleva a un mejor desarrollo de la industria.

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Compresores Análisis de los diferentes tipos de compresores y explicación de su funcionamiento general, para facilitar el conocimiento de sus características y aplicaciones. La tecnología del aire comprimido y gases, por muy estática que parezca, se encuentra en constante evolución. Los fabricantes llevan muchos años investigando sobre nuevos diseños que se adapten a las diferentes exigencias del mercado. Los compresores o las bombas de vacío, tienen su aplicación en cientos de industrias y procesos, por lo que las alternativas y la capacidad de adaptación de los diseños de los fabricantes, son múltiples. Lo que se conoce habitualmente como un compresor de gases, comprende una serie de máquinas con diferentes estructuras y diseños. Por su aplicación principal se podrían dividir en cinco grupos: 

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Compresores: Máquinas diseñadas para comprimir gases a cualquier presión, por encima de la presión atmosférica. En general, se habla de compresor cuando se trabaja con presiones superiores a los 3 barg. Ventiladores: Máquinas diseñadas para comprimir gases a presiones muy bajas, cercanas a la presión atmosférica. Soplantes: Compresores que trabajan a baja presión. Deberían estar incluidos dentro del mismo grupo que los compresores, pero se diferencian para evitar confusiones. Bombas de vacío: Son también compresores, pero su trabajo no está pensado para comprimir el aire, sino para aspirarlo de un recipiente o sistema, bajando la presión a valores por debajo de 1 atmósfera. Compresores booster: Son un tipo de compresores que trabajan con una presión en la aspiración, superior a la atmosférica. Suelen instalarse en combinación con un compresor tradicional, para elevar la presión final de éste.

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El compresor de desplazamiento positivo es aquel cuyo principio de funcionamiento se basa en la disminución del volumen del aire en la cámara de compresión donde se encuentra confinado, produciéndose el incremento de la presión interna hasta llegar al valor de diseño previsto, momento en el cual el aire es liberado al sistema. COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO      

COMPRESOR DE PISTÓN COMPRESOR DE TORNILLO COMPRESOR DE PALETAS COMPRESOR DE LÓBULOS O ÉMBOLOS ROTATIVOS COMPRESORES SCROLL BOMBAS DE VACÍO 

COMPRESOR DE PISTÓN:

En este tipo de compresores, el aire es aspirado al interior de un cilindro, por la acción de un pistón accionado por una biela y un cigüeñal. Ese mismo pistón, al realizar el movimiento contrario, comprime el aire en el interior del mencionado cilindro, liberándolo a la red o a la siguiente etapa, una vez alcanzada la presión requerida. Ventajas del uso de compresores de pistón Las principales ventajas que ofrece el uso de compresores de pistón son: - Larga duración. Los materiales utilizados en la fabricación de compresores de pistón deben ser de alta calidad y alta resistencia a la fricción y al desgaste. - Capacidad de compresión variable. Dependiendo de la cantidad de cilindros, la capacidad de compresión puede aumentar o disminuir, según las necesidades del proceso. - Adaptables. Los compresores de pistón pueden adaptarse al tipo de uso y de proceso industrial para el que se requieran. Los compresores de pistón pueden ser lubricados o exentos de aceite. En el caso de los compresores exentos, la cámara de aspiración y compresión queda aislada de cualquier contacto con el lubricante del compresor, trabajando en seco y evitando que el aire comprimido se contamine con los lubricantes del equipo.

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COMPRESOR DE TORNILLO:

El compresor de tornillo es un compresor de desplazamiento positivo. El compresor de tornillo basa su tecnología en el desplazamiento del aire, a través de las cámaras que se crean con el giro simultáneo y en sentido contrario, de dos tornillos, uno macho y otro hembra. El aire llena los espacios creados entre ambos tornillos, aumentando la presión según se va reduciendo el volumen en las citadas cámaras. El sentido del desplazamiento del aire es lineal, desde el lado de aspiración hasta el lado de presión, donde se encuentra la tobera de salida. El compresor de tornillo puede ser lubricado o exento. La diferencia entre ambos estriba en el sistema de lubricación. En el compresor de tornillo lubricado, se inyecta aceite en los rotores para lubricar, sellar y refrigerar el conjunto rotórico. En el caso del compresor exento, los rotores trabajan en seco, suministrando aire sin contaminar por el aceite de lubricación.

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COMPRESOR DE PALETAS: El compresor de paletas es un compresor de desplazamiento positivo. El compresor de paletas usa un rotor de paletas para su funcionamiento. El sistema consiste en la instalación de un rotor de paletas flotantes en el interior de una carcasa, situándolo de forma excéntrica a la misma. Durante el giro del rotor, las paletas flotantes salen y entran desde su interior, formando unas cámaras entre rotor y carcasa, que se llenan con el aire. Al estar situado el rotor en una posición excéntrica al eje central de la carcasa, las cámaras van creciendo en la zona de aspiración, llegando a producir una depresión que provoca la entrada del aire. Según se desplazan con el giro del rotor, las cámaras se van reduciendo hacia la zona de impulsión, comprimiendo el aire en el interior.

Aplicaciones típicas Neumática, laboratorios, odontología, instrumentación, máquinas herramienta, envasado, etc.

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COMPRESOR DE LÓBULOS O ÉMBOLOS ROTATIVOS :

El compresor de lóbulos o émbolos rotativos es un compresor de desplazamiento positivo. Este tipo de compresor usa unos rotores de lóbulos o émbolos rotativos para comprimir el aire. El principio de funcionamiento está basado en el giro de dos rotores de lóbulos en el interior de la carcasa. Los rotores giran de forma sincronizada y en sentido contrario, formando entre ellos unas cámaras en las que entra el aire. Los lóbulos se limitan a desplazar el aire, consiguiendo aumentar la presión en función de la contrapresión con la que se encuentran en la salida del equipo. Esta contrapresión viene dada por las pérdidas por rozamiento y las necesidades de presión del sistema con el que trabaja. Los rotores empleados pueden ser bilobulares o trilobulares. También existe una ejecución similar que utiliza unos rotores de uña. Las ventajas de las máquinas de lóbulos son las comunes a las máquinas rotativas, o sea construcción sencilla y equilibrado perfecto, con la consiguiente reducción de las solicitudes mecánicas y posibilidad de elevadas velocidades de rotación. Características

o o o o

Producen altos volúmenes de aire seco a relativamente baja presión. Este sistema es muy simple y su funcionamiento es muy parecido a la bomba de aceite del motor de un auto donde se requiere un flujo constante. Tienen pocas piezas en movimiento. Son lubricados en general en el régimen de lubricación hidrodinámica aunque algunas partes son lubricadas por salpicadura del aceite. A veces los rodamientos o cojinetes pueden estar lubricados por grasas.

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 COMPRESOR SCROLL El compresor scroll es un compresor de desplazamiento positivo. No es un equipo muy conocido, pero tiene una aplicación típica en las aplicaciones exentas de aceite. El compresor scroll tiene un desplazamiento orbital. La compresión se realiza por reducción de volumen. El conjunto compresor está formado por dos rotores con forma espiral; uno de ellos es fijo en la carcasa y el otro es móvil, accionado por el motor. Están montados con un desfase de 180º, lo que permite que en su movimiento se creen cámaras de aire cada vez más pequeñas.

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COMPRESOR DE VACÍO

Es un equipo diseñado para extraer gases del interior de recipientes, redes de tuberías o en cualquier proceso donde se requiera reducir la presión interior de un sistema, a valores inferiores a la atmosférica. Existen diferentes diseños, siendo los más habituales las bombas de pistón, tornillo, paletas, lobulares, de diafragma o de anillo líquido. El funcionamiento es similar al de su compresor homólogo, pero con la diferencia de que está pensada para aspirar y no para comprimir el aire o gas que aspira.

Usos y aplicaciones de las bombas de vacío Las bombas de vacío pueden ser utilizadas en muchas industrias, por ejemplo:

- Industria alimenticia - Industria química - Industria farmacéutica - Industria de los plásticos - Industria de las bebidas

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COMPRESORES DINÁMICOS  EL COMPRESOR CENTRÍFUGO RADIAL Es un compresor dinámico. A este grupo pertenecen los compresores centrífugos tradicionales. En este equipo, el aire aspirado entra directamente en la zona central del rotor, guiado por la campana de aspiración. El rotor, girando a gran velocidad, lanza el aire sobre un difusor situado a su espalda, donde la energía cinética imprimida a las moléculas del aire se transforma en presión estática. En estos compresores, el aire entra directamente por la campana de aspiración (1) hacia el rotor (2) y difusor (3), saliendo a la siguiente etapa o a la red por la voluta (4).

Otro ejemplo se puede ver en la sección de una soplante centrífuga de SULZER, donde se aprecia con detalle el rotor centrífugo instalado en el extremo del eje.

Un turbocompresor tradicional puede ser un equipo con dos o más etapas de compresión. Entre cada etapa, están instalados unos refrigeradores diseñados para reducir la temperatura de compresión antes de que el aire llegue al siguiente rotor. En la foto inferior, podemos ver un turbocompresor de INGERSOLL RAND, montado sobre una bancada común al motor, refrigeradores y cuadro de control.

Los turbocompresores suelen ser equipos pensados para grandes caudales, aunque en los últimos años, los fabricantes se han esforzado para diseñar equipos de tamaños reducidos y caudales más pequeños. Con estas premisas, ha aparecido una nueva generación de compresores centrífugos de levitación magnética o de levitación neumática. 39

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COMPRESORES CENTRÍFUGOS AXIALES: Estos equipos son menos comunes en la industria. Se diferencian de los anteriores en que el aire circula en paralelo al eje. Los compresores axiales están formados por varios discos llamados rotores. Entre cada rotor, se instala otro disco denominado estator, donde el aire acelerado por el rotor, incrementa su presión antes de entrar en el disco siguiente. En la aspiración de algunos compresores, se instalan unos álabes guía, que permiten orientar la corriente de aire para que entre con el ángulo adecuado. Los compresores axiales son una parte integral del diseño de grandes turbinas de gas como los motores de aviación, motores de barcos de alta velocidad y estaciones de potencia de pequeña escala. También se usan en aplicaciones industriales como en plantas donde se deban separar grandes volúmenes de aire, aire de altos hornos, craqueo catalítico, y deshidrogenación de propano.

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CONCLUSION COMPRESORES

En general, todos los compresores descritos en los diferentes grupos, se pueden adaptar a múltiples aplicaciones o normativas, como API o ATEX. Los fabricantes añaden elementos adicionales para que cada equipo pueda trabajar en diferentes aplicaciones o estar equipados con los accesorios que el usuario final pueda requerir. Los compresores son máquinas que tienen por finalidad aportar una energía a los fluidos compresibles (gases y vapores) sobre los que operan, para hacerlos fluir aumentando al mismo tiempo su presión. En esta última característica precisamente, se distinguen de las soplantes y ventiladores que manejan grandes cantidades de fluidos compresibles (aire por ejemplo) sin modificar sensiblemente su presión, con funciones similares a las bombas de fluidos incompresibles. Un compresor admite gas o vapor a una presión p1 dada, descargándolo a una presión p2 superior. La energía necesaria para efectuar este trabajo la proporciona un motor eléctrico o una turbina de vapor. Campo de utilización. Los compresores alternativos tienen una amplia gama de volúmenes desplazados en el intervalo, 0 ÷ 1000 m3/h, entrando en competencia con los de paletas, tornillo, etc

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Bibliografía consultada 

OKISHI. "Mecánica de Fluidos". Ed Mc Graw Hill. Barcelona 1999.

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ROCA, Felip, "Oleohidráulica Básica". Ed. Alfaomega. Barcelona 1999.



KENNETH J. Mc NAUGHTON,Bombas Selección, Uso Y Mantenimiento, Ed. Mc.GRAW HILL.-MEXICO, 1988, 373 P.



http://www.ing.una.py/pdf_material_apoyo/compresores-y-ventiladores.pdf



https://www.maqpower.com.mx/productos/price-pump/bombas-dediafragma/



https://www.monografias.com/trabajos14/bombas/bombas.shtml



TYLER G. HICKS, Bombas, Ed. CECSA

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U.S. DEPARTMENT OF TRANSPORTATION. "Airframe and powerplant mechanics, Airframe handbook". FAA, Oklahoma 1979.

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