Bomba de refuerzo

Las bombas de refuerzo para la presión del agua doméstica suelen ser bombas centrífugas eléctricas sencillas con válvula antirretorno. Pueden ser bombas de velocidad constante, que se activan cuando la presión cae por debajo del valor de ajuste de baja presión y se desactivan cuando alcanza el valor de ajuste de alta presión, o bombas de velocidad variable, controladas para mantener una presión de salida constante.

Las bombas de velocidad constante se activan mediante un interruptor de baja presión normalmente cerrado y funcionan hasta que la presión aumenta lo suficiente como para activar el interruptor de alta presión. Se activan y desactivan cuando se consume suficiente agua como para provocar una caída de presión por debajo del punto de ajuste bajo. Un acumulador en la tubería aguas arriba reduce la frecuencia de activación y desactivación.

Las bombas de velocidad variable utilizan la retroalimentación de presión para controlar electrónicamente la velocidad del motor y mantener una presión de descarga razonablemente constante. La mayoría de las aplicaciones funcionan con corriente alterna de la red eléctrica y utilizan un inversor para controlar la velocidad del motor.

Las instalaciones que suministran agua a edificios de gran altura pueden requerir bombas de refuerzo en varios niveles para garantizar una presión uniforme en todas las plantas. En tal caso, se pueden instalar bombas de refuerzo independientes en cada nivel, cada una aumentando la presión del nivel inferior. También es posible aumentar la presión una sola vez hasta alcanzar la presión máxima requerida y, posteriormente, utilizar un reductor de presión en cada nivel. Este método se emplearía si existiera un depósito en la azotea con alimentación por gravedad al sistema de suministro.

Las bombas de refuerzo de gas suelen ser compresores de pistón o de émbolo. Un compresor de refuerzo de una sola etapa y de simple efecto es la configuración más sencilla y consta de un cilindro, diseñado para soportar las presiones de funcionamiento, con un pistón que se mueve hacia adelante y hacia atrás dentro del cilindro. La culata está equipada con puertos de entrada y salida, a los que se conectan las mangueras o tuberías de entrada y salida, con una válvula antirretorno en cada uno, lo que restringe el flujo en una sola dirección, de entrada a salida. Cuando el compresor está inactivo y el pistón está parado, el gas fluye desde la manguera de entrada, a través de la válvula de entrada, hacia el espacio entre la culata y el pistón. Si la presión en la manguera de salida es menor, el gas fluirá hacia donde esté conectada dicha manguera. Este flujo se detendrá cuando la presión se iguale, teniendo en cuenta las presiones de apertura de las válvulas. ^{[ 1 ]}

Una vez que el flujo se detiene, se activa el compresor y, a medida que el pistón retrocede por el cilindro, aumentando el volumen entre la culata y la cabeza del pistón, la presión en el cilindro disminuye y el gas entra por el puerto de admisión. En el ciclo de retorno, el pistón se mueve hacia la culata, reduciendo el volumen del espacio y comprimiendo el gas hasta que la presión sea suficiente para superar la presión en la línea de salida y la presión de apertura de la válvula de salida. En ese momento, el gas sale del cilindro a través de la válvula y el puerto de salida.

Siempre quedará algo de gas comprimido en el cilindro y en la culata al final de la carrera. Este gas se expandirá durante la siguiente carrera de admisión, y solo después de que su presión haya descendido por debajo de la presión del gas de suministro, fluirá más gas de suministro al cilindro. La relación entre el volumen del cilindro con el pistón completamente retraído y el espacio muerto es la relación de compresión del turbocompresor, también denominada relación de sobrealimentación en este contexto. La eficiencia del turbocompresor está relacionada con la relación de compresión, y el gas solo se transferirá cuando la relación de presión entre el gas de suministro y el de descarga sea menor que la relación de sobrealimentación; el caudal disminuirá a medida que aumente la relación de presión entre la entrada y la descarga.

La tasa de suministro comienza muy cerca del volumen barrido cuando no hay diferencia de presión, y disminuye constantemente hasta que no hay transferencia efectiva cuando la relación de presión alcanza la relación de impulso máxima. ^{[ 1 ]}

La compresión del gas provoca un aumento de temperatura. El calor se disipa principalmente a través del gas comprimido, pero los componentes del compresor también se calientan por contacto con el gas caliente. Algunos compresores se enfrían mediante camisas de agua o aletas externas para aumentar la refrigeración por convección con el aire ambiente, pero los modelos más pequeños pueden carecer por completo de sistemas de refrigeración especiales. Los sistemas de refrigeración mejoran la eficiencia, pero su fabricación resulta más costosa.

Los propulsores que se utilicen con oxígeno deben estar hechos de materiales compatibles con el oxígeno y utilizar lubricantes compatibles con el oxígeno para evitar incendios. ^{[ 1 ]}

• De una sola etapa y de simple efecto: Dispone de un cilindro de refuerzo que presuriza el gas en una dirección del movimiento del pistón y vuelve a llenar el cilindro en la carrera de retorno.
• De una sola etapa y doble efecto: Cuenta con dos cilindros de refuerzo que funcionan alternativamente, presurizando cada uno el gas mientras el otro se recarga. Cada cilindro presuriza el gas suministrado directamente desde el suministro, y el gas de cada uno se combina en las salidas. Los cilindros funcionan en paralelo y tienen el mismo diámetro.
• De dos etapas y doble efecto: Consta de dos cilindros que funcionan alternativamente, presurizando cada uno el gas mientras el otro se recarga. La segunda etapa tiene un diámetro menor y se llena con el gas presurizado por la primera, presurizándolo aún más. Las etapas funcionan en serie y el gas pasa a través de ambas sucesivamente.

Los sistemas accionados por aire comprimido suelen ser sistemas de accionamiento lineal, donde un cilindro neumático acciona directamente el pistón de compresión, generalmente en una carcasa común, separada por uno o más sellos. Un sistema de accionamiento neumático de alta presión puede usar la misma presión que la de salida para accionar el pistón, y un sistema de baja presión utilizará un pistón de mayor diámetro para multiplicar la fuerza aplicada. ^{[ 1 ]}

Los propulsores eléctricos pueden utilizar un motor de corriente alterna monofásico o trifásico. La alta velocidad de rotación del motor debe convertirse en un movimiento alternativo de menor velocidad de los pistones. Una forma de lograrlo (en los propulsores militares Dräger y rusos KN-3 y KN-4) consiste en conectar el motor a una caja de engranajes de tornillo sin fin con un eje de salida excéntrico que acciona una biela, la cual impulsa el pistón de doble extremo mediante un muñón central. Este sistema es adecuado para un propulsor de doble efecto, ya sea con un impulso de una sola etapa mediante cilindros conectados en paralelo con el mismo diámetro, o con cilindros de dos etapas de diferentes diámetros conectados en serie. Algunos de estos propulsores permiten desconectar la biela e instalar un par de palancas largas para su operación manual en caso de emergencia o cuando no se dispone de energía eléctrica. ^{[ 1 ]}

Un compresor auxiliar también puede asemejarse a un compresor de pistón de una o varias etapas accionado por un cigüeñal mediante una transmisión por correa desde un motor eléctrico. ^{[ 3 ]}

Se han fabricado compresores manuales con la configuración descrita anteriormente, ya sea con una sola palanca vertical o con una palanca horizontal de doble extremo tipo balancín, y también con dos cilindros montados verticalmente en paralelo, muy parecidos a las bombas de aire de buzo accionadas por palanca utilizadas en los primeros trajes de buceo estándar , pero con un diámetro mucho menor para permitir que dos operadores generen altas presiones. ^{[ 1 ]}