Cómo funciona una bomba de alta presión
(Gráfico por cortesía de KMT. Haga clic con el botón derecho del ratón para hacer zoom)
1. Circuito de entrada de agua a baja presión
1. Se toma agua de la red a unos 2-3 bares de presión
2. Mediante una bomba de refuerzo, se aumenta la presión hasta unos 8-10 bares y se estabiliza a esa presión, cualquiera que sea la presión de entrada de la red, la cual suele variar lo largo del día en función de la demanda en la red de distribución pública de agua.
3. Mediante uno o dos filtros de agua, se filtra la suciedad y las partículas sólidas que pudiera haber disueltas en el agua.
4. El agua pasa a través de la válvula antirretorno interna, que permanece abierta debida a la succión que produce el movimiento del vástago hacia la izquierda
5. La válvula antirretorno externa permanece cerrada debido al empuje que ejerce el agua a alta presión en la tubería externa. Esta válvula bloquea el agua de alta presión y evita que retorne al circuito de entrada de agua.
6. El agua entra en la cámara de presión la succión que ejerce el movimiento del vástago hacia la izquierda.
2. Circuito de salida de agua a alta presión
1. El movimiento del vástago hacia la derecha ejerce una gran fuerza sobre el agua contenida en la cámara de presión.
2. Debido a la gran fuerza ejercida por el vástago, el agua contenida en la cámara de presión se comprime hasta los 4.000 bares de presión.
3. La presión del agua en la cámara de presión abre la válvula antirretorno externa y hace pasar el agua a través de ella.
4. La presión del agua cierra la válvula antirretorno interna evitando que el agua retorne al circuito de entrada de agua.
5. El acumulador es un simple depósito de agua de alta presión. Su misión es atenuar las bajadas de presión instantáneas que, en caso de no existir dicho atenuador, se producirían cuando el vástago llega al extremo su recorrido y cambia de dirección.
6. A la salida del atenuador, se obtiene agua a 4.000 bares de presión casi constante.
3. Funcionamiento de las válvulas antirretorno
1. En el ciclo de succión el vástago se mueve hacia la izquierda, succionando agua hacia la cámara interior de igual manera que una jeringuilla.
2. La succión producida y el empuje del agua de entrada, abren la válvula antirretorno interna y deja pasar el agua a su través hacia la cámara de presión.
3. La valvula antirretorno externa permanece cerrada devido a la fuerza que produce la presión de agua en el tubo de salida.
4. En el ciclo de compresión, de la misma manera que cuando se presiona una jeringuilla, cuando el vástago se mueve hacia la derecha, comprime con enorme fuerza el agua contenida en la cámara de presión, aumentando su presión hasta los 4.000 bares,
5. Esta presión hace que la válvula antirretorno interna se cierre evitando así el indeseado retorno del agua a 4.000 bares hacia el circuito de entrada de agua.
6. Al mismo tiempo, la alta presión de agua de la cámara, abre la válvula antirretorno externa permitiendo evacuar el agua a alta presión a su través.
4. Válvula de apertura / cierre
1. El agua a alta presión entra en la válvula neumática de apertura/cierre 2, que es una válvula normalmente cerrada, puesto que en ausencia de presión de aire, los muelles del actuador 3, empujan la aguja contra el asiento 4 cerrando el paso del agua.
4. Cuando se introduce aire a presión en el actuador, la fuerza hacia arriba que ejerce este aire, vence la fuerza de los muelles del actuador y la aguja abre el paso al agua a través del asiento.
5. Se hace pasar el agua a alta presión por un orificio de unas pocas décimas de milímetro de diámetro. Se genera así un chorro de agua muy fino una velocidad de tres veces la velocidad del sonido.
6. En la cámara de mezcla se genera un vacío por efecto venturi que absorbe el abrasivo que suministra el dosificador de abrasivo 7.
8. La mezcla de agua a altísima velocidad y abrasivo tendería a abrirse por sí sólo. Para evitar esto y concentrar todo el poder de erosión en un punto lo más pequeño posible, se interpone un tubo focalizador, que concentra este chorro abrasivo en un punto lo más pequeño posible. Éste tubo focalizador (también llamado tubo de mezcla) tiene un diámetro de aproximadamente 1 mm de diámetro interno y determina el diámetro del chorro abrasivo.
9. Finalmente tenemos el chorro abrasivo de aproximadamente 1 mm de diámetro capaz de cortar cualquier material por erosión.
5. Multiplicación de la presión
Sección 1: Una presión genera una fuerza
En la sección de aceite, una presión de aceite P1 aplicada a un Área A1 genera una Fuerza F1 que viene dada por:
Sección 2: Una fuerza genera una presión
En la sección de agua, de la misma manera que en una jeringuilla, una Fuerza F2 aplicada en un área A2 genera una Presión P2. Esta presión viene dada por:
La fuerza generada F1 en la sección 1 es la misma que la fuerza aplicada en la sección 2 por tanto:
En la práctica, el área del pistón A1 es 20 veces mayor que el área del pistón A2, por tanto:
En la práctica, la bomba hidráulica genera una presión de aceite de unos 200 bares, por tanto:
