Sistemas de cebado
Fecha Jueves, 30 diciembre a las 19:53:49
Tema Bomberos:Procedimientos


¿ Quieres saber como funcionan los distintos sistemas de cebado de las bombas hidraulicas ?



PARTE I

INTRODUCCIÓN Y SISTEMAS VOLUMÉTRICOS (TROKOMAT ROSEMBAUER)

SISTEMAS DE CEBADO Y CEBADO DE BOMBAS


Las Bombas de Utilizadas generalmente en los SEIS son del tipo Centrifugas. Según las normas UNE deben de ser capaces de: lanzar agua con alimentación de la cisterna, lanzar agua estando alimentadas desde el exterior, bien a través de las tomas de llenado de la cisterna, o bien directamente por la toma de aspiración de la misma bomba mediante una válvula de doble clapeta, o lanzar agua después de aspirarla. Pero la bomba centrifuga no es del tipo autoaspirante y necesita un sistema auxiliar para cebarlas.

- Bombas autoaspirantes:

Hay en el mercado un tipo de bomba centrifuga que denominamos autoaspirantes, se trata de bombas centrifugas de pequeña envergadura, que solo hay que cebarlas una vez, esto ocurre por el diseño especial que tiene el cuerpo de la bomba. Este tiene la forma que muestra el siguiente gráfico. Como podemos ver esta dividido en dos partes, en la primera se encuentra el rodete y es la mas pequeña en ella se crea un anillo de agua (vórtice) al girar el rodete, la fuerza centrifuga que adquiere el fluido le obliga a salir al exterior a través de la salida de impulsión, con lo se crea una depresión suficiente en la otra cámara para que la presión en el mangote sea inferior a la atmosférica y por tanto el agua se vea empujada por esta hasta la bomba.

CEBADO DE BOMBAS CENTRIFUGAS


Llamamos cebado de una bomba al llenado completo de la misma con el líquido que se va a bombear. Para ello debemos expulsar todo el gas-aire de la tubería hasta inundar completamente la bomba. Existen varios métodos de cebado dependiendo fundamentalmente de la cota a la que se encuentre la fuente de alimentación. Así mismo tenemos:

- Cebado por gravedad: Es que realizamos cuando cargamos el cuerpo de la bomba y los mangotes de aspiración de forma manual, bien a través de una lumbrera de llenado o bien abriendo la válvula que comunica el deposito con la toma de aspiración de la bomba (Axial)

- Cebados a través de bombas auxiliares: Tenemos dos tipos:

- Sistema Volumétricos: Son aquellos en los que la bomba auxiliar de cebado es del tipo volumétrico, (Bombas de pistones) es decir son aquellas que en cada rotación mueven un volumen de liquido. Los sistemas más representativos en el mercado son El sistema Trokomat y el sistema Automatic de las bombas Rosembauer. La ventaja de este sistema es que no necesitamos un elevado régimen motor para producir el vacío, es decir a ralentí se consigue realizar el cebado aunque es evidente que si aceleramos lo conseguiremos realizar en menos tiempo.

Sistema Trokomat

Es el montado en las bombas Ziegler. Aparte de la ventaja mencionada, presenta otra y es la de ser totalmente automático con lo que no hace falta que el operador le preste ninguna atención. El sistema trokomat es controlado solo por la presión de agua en la bomba de pistones y no necesita fluidos auxiliares. Funciona a bajas revoluciones. Se trata de dos pistones accionados a través de un eje por una excéntrica y presionados contra la excéntrica por sendos muelles. Funciona pues como dos bombas aspirantes impelentes conectadas entre la toma de aspiración y el exterior (salida de aire).

Primer tiempo: Cuando la excéntrica presiona el pistón este se mueve provocando un doble efecto (encima y debajo del pistón) a) una sobrepresión por encima del pistón y la salida de aire por encima ya que el diafragma de salida de gas-aire se encuentra sobre el pistón y mientras este se desplaza se mantiene cerrado, empujado el aire hacia el exterior por las lumbreras de salida b) un vacío en la toma de aspiración de la bomba, y la posterior abertura del diafragma de entrada y el paso de gas-aire al cilindro en este momento el pistón se encuentra pegado a la tapa de salida y el muelle totalmente comprimido.

Segundo tiempo: Ahora la excéntrica se aleja de la varilla que empuja el pistón y permite que el muelle lo empuje hacia abajo, abriéndose el diafragma que hay sobre el mismo y llenándose la cámara cilíndrica que va quedando encima del pistón con el gas-aire que se encontraba capturado en el primer tiempo y que no puede escapar hacia la toma de aspiración por el diafragma que le cierra el paso, pero que si puede pasar a través del diafragma que hay sobre el pistón.

Estos dos tiempos se suceden hasta que no queda aire en la aspiración y se empieza a inundar todo de agua. Llegando un momento en que la excéntrica empuja el pistón a tope quedando la cámara cilíndrica debajo del mismo llena de agua y la varilla de empuje del pistón separada temporalmente de la excéntrica girando esta en vacío, dado que el agua es un fluido incompresible y que el diafragma que hay sobre el pistón se encuentra parcialmente cerrado al estar pegado a la tapadera del trokomat,

El modo de operación es mostrado en el gráfico de la pagina siguiente: El color aparillo corresponde al aire que es expulsado durante el primer tiempo (parte de encima del pistón), el naranja al aire que es succionado durante el mismo primer tiempo. También podemos observar como queda desconectado
cuando la bomba esta cebada en el ultimo de los gráficos.

01: Empaquetadura de la varilla del pistón
14: Varilla del pistón
24: Muelle
22: Capuchón
28: Tuercas





Sistema Rosembauer (Automatic)

Se trata de un cebador de doble pistón, montado sobre la caja de engranajes. Se acciona a través de una correa en V y un tensor de rodillo. Debe conectarse solo durante el proceso de cebado.

El cebador es de funcionamiento manual controlado por un pistón de doble acción, que puede ser de funcionamiento automático como opcional.

La carcasa está fabricada en aleación ligera resistente a la corrosión.

Como una sola unidad, se dispone un pistón doble, con segmentos de sellado y de guía. Este pistón doble está accionado por medio de un eje excéntrico.

Las partes móviles disponen de engrase por baño de aceite, y las válvulas de aspiración y de presión se disponen concéntricamente en las cabezas de los pistones (tapas de válvula).

Principio de trabajo:

Cuando se acciona la palanca del cebador , la válvula de bola montada en la línea de aspiración se abre. A la vez, la correa en V que acciona el cebador se tensa, por medio de un cable. El cebador dispone de la misma velocidad que la bomba centrífuga. El eje excéntrico mueve alternativamente el pistón doble. En este movimiento se produce simultáneamente, vacío ( Carrera de cebado) y presión ( carrera de presión). Las válvulas tienen diseño de diafragma y se disponen concéntricamente en las tapas de aspiración.

Se produce el vacío en la bomba, y se obliga al agua a entrar en la bomba. Si se introduce agua en el interior del cebador, se debe terminar el proceso de cebado. Cuando la palanca se sitúa en la posición 0, se cierran las válvulas de aspiración, y se destensan las correas. Cuando la columna de agua se rompe, se debe repetir este procedimiento.

Opcionalmente, el sistema de cebado se equipo con un control automático de cebado.

Así, el cebador adquiere la misma velocidad que la bomba: una excéntrica mueve dos pistones enfrentados. Debido a este movimiento, se produce alternativamente vacío y sobrepresión. Al producirse la aspiración, el aire entra por la venta que deja abierta el pistón en su recorrido. Simultáneamente, la otra membrana está en fase de presión, por lo que se despega de su base y expulsa el aire aspirado.






PARTE II

SISTEMA MEMBRAMAT Y SISTEMAS DINÁMICOS


Sistema Membramat:

El proceso de cebado de la bomba con el sistema Membramat es totalmente automático. No requiere ninguna maniobra previa al arranque ni posterior a la parada.
La pérdida del cebado en la bomba, pone de nuevo en funcionamiento el sistema Membramat de forma automática, sin la intervención del operador.
La desconexión del sistema se produce de forma automática cuando se ha consiguió una presión de 2 bar en el interior de la bomba, estando ésta en disposición de operar normalmente.
Si la presión dentro de la bomba desciende a menos de 2 bar, es sistema se vuelve a conectar automáticamente, repitiendo el ciclo de cebado hasta dejar la bomba lista para operar normalmente.





1.-Fase de aspiración sin presión de liquido en bomba.

Cuando la bomba está parada, el pistón (4) descansa sobre la excéntrica (C), que está montada sobre el eje de la bomba debido a la fuerza ejercida por el muelle. Cuando la bomba se pone en marcha, el sistema de cebado funciona como se indica a continuación:

1.1. El diafragma (2) se mueve hacia la izquierda arrastrado por el pistón que es empujado por la excéntrica, que vence a la fuerza de¡ muelle (movimiento de avance del pistón). En ese caso, el mecanismo realiza las siguientes maniobras:

La válvula de aspiración (5) comienza a abrirse por efecto de la diferencia de presión aplicada en sus caras. La válvula (6) comienza a cerrarse por efecto del movimiento del pistón. Esto permite que el aire contenido en la bomba y las tuberías, comience a pasar por los canales (A) hacia la cámara (D) situada a la derecha del diafragma (2).

Después de un giro de la excéntrica de 180º desde la posición inicial, el diafragma (2) se situará sobre la tapa (1). A partir de esa posición, el muelle (3) empieza a empujar al pistón (4) contra la excéntrica (C). Es el movimiento de retroceso del pistón.


1.2. Cuando el movimiento del pistón se invierte por efecto de la fuerza del muelle, (movimiento de retroceso del pistón), el mecanismo realiza las siguientes maniobras:

La válvula de aspiración (5) comienza a cerrarse por efecto del movimiento del pistón.

· La válvula (6) comienza a abrirse por efecto de la diferencia de presión aplicada a sus caras. Con ello el aire contenido en la cámara (D), pasa a través de la válvula (6) a la cámara (8) y es evacuado a la atmósfera exterior.

· Tras un movimiento lineal alternativo (avance y retroceso), se repite el ciclo hasta que se evacua todo el aire contenido en la bomba y tuberías Y comienza a llegar agua al interior de la bomba.

La velocidad de la bomba durante el cebado es de 2.000 r.p.m., por lo cual el pistón realizará 2.000 movimientos lineales por minuto. Por ser un mecanismo de doble efecto, aspira aire 4.000 veces por minuto. El ciclo se repite a razón de un movimiento lineal alternativo completo por cada revolución del eje.









2.- Fase de aspiración con presión de liquido en bomba.

Una vez que comienza a entrar agua mezclada con aire en la bomba, esta .pasa a través de los impulsores y recircula a la aspiración con mayor presión. En esas condiciones penetra por los canales (A) de¡ sistema de cebado.

21. La válvula de aspiración (5) comienza a abrirse por efecto de la presión del agua y esta penetra en la cámara (D) empujando al diafragma. Al principio el agua está mezclada con aire y el proceso continua hasta que se consigue crear una presión de 2 bar.

2.2. Cuando se alcanzan los 2 bar la presión del agua empuja al diafragma (2) contra la tapa (1). En estas condiciones la válvula (6) se cierra contra la tapa (1).

2.3. El movimiento hacia la izquierda del diafragma arrastra al pistón (4) separándolo de la excéntrica (C). Por lo cual el movimiento lineal alternativo no se realiza más.

2.4. Mientras se mantenga la presión del agua contra el diafragma (2), la excéntrica no entrará en contacto con los pistones. La presión aplicada en el diafragma, crea una fuerza Iongitudinal sobre el eje del pistón, que vence a la fuerza del muelle.





.3.- Posición de reposo y reinicio de la fase de cebado.

Si la presión en el interior del mecanismo desciende por debajo de 2 bar, la fuerza del muelle es superior a la fuerza longitudinal provocada por la presión de líquido sobre el diafragma. Por lo cual, arrastra al pistón hasta ponerlo en contacto con la excéntrica. Bajo esas condiciones comienza otra vez el ciclo de cebado.










Sistemas dinámicos:

Estos sistemas requieren el paso de un fluido en movimiento para realizar el cebado. Tienen la desventaja de requerir un régimen motor elevado para conseguir hacer el cebado.

Cebado por anillo de agua:

La bomba auxiliar cebadora puede ir montada en el interior de la carcasa de la bomba principal y calada en el mismo eje, de forma que siempre este llena de agua por estar a un nivel inferior al de la cisterna , otros modelos la llevan instalada fuera de la bomba principal y utilizan para alimentarlas un pequeño deposito, dentro o fuera de la cisterna. La bomba de anillo de agua esta compuesta por un rodete de palas radiales que giran dentro de una cápsula circular montada excéntricamente. Posee dos lumbreras en forma de media luna truncada dispuestas concéntricamente de manera que al girar en una de las lumbreras (lumbrera de aspiración) se va produciendo un aumento del volumen entre las paletas y por tanto una depresión en el mangote (efecto jeringuilla) y en la otra de produce una disminución del volumen de aire, se traduce en una presión que hace salir el aire aspirado al exterior o al mismo deposito auxiliar. El anillo de agua tiene la doble función de asegurar la estanqueidad del conjunto así como ayudar a arrastrar el aire aspirado hacia la lumbrera de salida.


Muchos vehículos de los servicios contra incendio utilizan el sistema de anillo de agua como sistema auxiliar de cebado, pero en su variante automática. Como vemos en el siguiente gráfico la bomba queda conectada cuando en 2 no hay presión, en el momento en el que el agua alcanza la presión suficiente, presiona el embolo de distribución este a su vez hace desplazarse a la bomba de cebado, desconectándola así de la transmisión.







Cebado por eyector de gases:

Este sistema de cebado se basa en el sistema vénturi realizándose mediante los gases del motor que transmite la fuerza a la bomba, bien sea el motor de un vehículo (autobomba) o de uno auxiliar (motobomba).

El eyector de gases va situado en la canalización del tubo de escape y al accionar el mando del desaireador, abre la comunicación de este con la bomba, y al mismo tiempo una válvula cierra el tubo de escape y manda todos los gases del motor sobre el eyector o vénturi produciendo una depresión sobre los mangotes de aspiración y la bomba, sacando todo el aire que es sustituido por el agua. De este modo queda realizada la operación de cebado. Este sistema posee entre otras las siguientes desventajas:

a) Elevado régimen motor para conseguir el cebado.

b) Grandes diferencias de temperatura entre los gases de escape y el agua del cebado con el correspondiente deterioro de los tubos de escape.

c) Sobrepresiones en el escape de gases al pasar estos por el estrechamiento del venturi

Como principal ventaja podemos señalar la sencillez de funcionamiento.



Eyector de agua:

Se basa en los mismos principios que el anterior mediante el mismo sistema de vénturi.

Se acciona mediante una bomba auxiliar que generalmente suele ir calada en el mismo eje de la bomba principal. Esta bomba auxiliar es alimentada por un pequeño deposito de agua que va instalado en el interior de la cisterna. El conjunto alimenta un circuito cerrado que atraviesa el eyector, al abrir el grifo del desaireador se pone en comunicación por medio de un tubo la bomba y este extrae todo el aire que hay en la bomba y los mangotes de aspiración sustituyéndolo por agua. De este modo queda realizada la operación de cebado.

Cebado por depresor de vacío:

Este sistema funciona mediante un depresor de vacío accionado por un motor eléctrico que a su vez es puesto en funcionamiento al accionar la válvula de bola mediante un interruptor asociado a la misma. El depresor funciona de forma muy similar a la bomba de paletas, con aceite suministrado por un pequeño deposito.









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