Bombas Hidraulicas

Definición de Bombas Hidráulicas.

Una bomba Hidráulica es una máquina generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o una mezcla de líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta de papel. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según el principio de Bernoulli.

En general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud.

Existe una ambigüedad en la utilización del término bomba, ya que generalmente es utilizado para referirse a las máquinas de fluido que transfieren energía, o bombean fluidos incompresibles, y por lo tanto no alteran la densidad de su fluido de trabajo, a diferencia de otras máquinas como lo son los compresores, cuyo campo de aplicación es la neumática y no la hidráulica. Pero también es común encontrar el término bomba para referirse a máquinas que bombean otro tipo de fluidos, así como lo son las bombas de vacío o las bombas de aire.

Tipos de Bombas Hidráulicas.

La ciencia de la hidráulica se ha considerado desde los primeros días de la civilización humana. A pesar de su antigüedad, la hidráulica se constituye en una de las ramas de la ingeniería civil con mayor influencia en el desarrollo de las sociedades, porque a diario su utilización es vital para vencer distintos obstáculos o para desarrollar diferentes actividades, sin importar que todavía presente algún grado de incertidumbre.

Algunas de las actividades en las cuales se utiliza la hidráulica son por ejemplo la irrigación de cultivos y el suministro de agua para las comunidades en donde se hace indispensable el uso de algunos dispositivos, en los que se encuentra la bomba hidráulica.

La definición de una bomba hidráulica que generalmente se encuentra en los textos es la siguiente: Una bomba hidráulica es un medio para convertir energía mecánica en energía fluida o hidráulica. Es decir las bombas añaden energía al agua. Cuando se pretende desarrollar una clasificación de los diferentes tipos de bombas hidráulicas se debe tener claridad en algunos términos para así poder evaluar los méritos de un tipo de bomba sobre otro. Dichos términos son:

• Amplitud de presión: Se constituyen en los límites máximos de presión con los cuales una bomba puede funcionar adecuadamente. Las unidades son Lb/plg2.

• Volumen: La cantidad de fluido que una bomba es capaz de entregar a la presión de operación. Las unidades son gal/min.

• Amplitud de la velocidad: Se constituyen en los límites máximo y mínimo en los cuales las condiciones a la entrada y soporte de la carga permitirán a la bomba funcionar satisfactoriamente. Las unidades son r.p.m.

• Eficiencia mecánica: Se puede determinar mediante la relación entre el caballaje teórico a la entrada, necesario para un volumen específico en una presión específica y el caballaje real a la entrada necesario para el volumen específico a la presión específica.

• Eficiencia volumétrica: Se puede determinar mediante la relación entre el volumen teórico de salida a 0 lb/plg2 y el volumen real a cualquier presión asignada.

• Eficiencia total: Se puede determinar mediante el producto entre la eficiencia mecánica y a la eficiencia volumétrica.

Existen muchas clases de bombas hidráulicas, pero al ser esta una puramente industrial, nos referiremos únicamente a las de uso industrial y dentro de ellas a las más utilizadas. Dependiendo de como sea impulsado el fluido las bombas pueden ser:

1. Volumétricas. Tienen pocas fugas y su rendimiento es elevado. En este tipo de bomba el volumen del fluido se ve disminuido. El caudal que producen se ve poco alterado por la presión, por lo cual, se puede llegar a controlar la velocidad de los actuadores incluso con cargas variables.

2. No volumétricas. Son las bombas que impulsan el fluido con ayuda de unas palas o paletas, generalmente. En la aspiración el fluido recoge la energía cinética producida por el giro de las palas y se transforma en caudal al ser impulsado hacia fuera de la bomba. En definitiva, es una transformación de energía cinética en presión. Las bombas se clasifican de la siguiente manera:

1.- Bombas de volumen fijo o bombas de desplazamiento fijo.

Estas bombas se caracterizan porque entregan un producto fijo a velocidad constante. Este tipo de bomba se usa más comúnmente en los circuitos industriales básicos de aplicación mecánica de la hidráulica.

Fig. 1. Bomba de engranes Simple.

1.1 Bombas de engranes o piñones.

La bomba de engranes se denomina también "caballo de carga" y se puede asegurar que es una de las más utilizadas. La capacidad puede ser grande o pequeña y su costo variará con su capacidad de presión y volumen. Además la simplicidad de su construcción permite esta ventaja de precio.

Las bombas de engranes exhiben buenas capacidades de vacío a la entrada y para las situaciones normales también son autocebantes; otra característica importante es la cantidad relativamente pequeña de pulsación en el volumen producido. En este tipo de bombas de engrane, el engranado de cada combinación de engranes o dientes producirán una unidad o pulso de presión.

1.1.1 Bombas de engranes de baja presión.

Su funcionamiento es a grandes rasgos el siguiente: La flecha impulsora gira, los dos piñones como están engranados, girarán en direcciones opuestas. La rotación es hacia el orificio de entrada desde el punto de engrane. Conforme los dientes de los dos piñones se separan, se formará una cavidad y se producirá un vacío en el orificio de entrada.

Este vacío permitirá a la presión atmosférica forzar el fluido al lado de entrada de la bomba. El fluido será confinado en el espacio entre los dientes del engrane. La rotación continuada de los engranes permitirá que el fluido llegue hasta la salida.

Una desventaja de este tipo de bombas son los escapes o perdidas internas en la bomba producidas en la acción o esfuerzo para bombear un fluido a presión.

El desgaste de este tipo de bombas generalmente es causado por operar a presiones arriba de la presión prevista en el diseño, aunque también puede ser usado por cojinetes inadecuados.

1.1.2 Bombas de engranes de alta presión.

Los factores que mejoran la capacidad de una bomba para desarrollar un vacío alto en la admisión, también producirán incrementos muy favorables en la eficiencia volumétrica y total de la bomba. La capacidad relativamente alta de vacío en la admisión de las bombas de engrane, las ha hecho más adaptables a los problemas que se presentan en el equipo móvil y para minería.

1.1.3.- Bombas de engranes de 1500 lb/plg2.

También se les conoce como bombas de la serie "Commercial D". En este tipo de bombas se incorporan engranes dentados rectificados con acabados lisos y con tolerancias muy cerradas. Estos engranes tienen el contorno de los dientes diseñado para mejorar la eficiencia de la bomba y disminuir el nivel de ruido en la operación.

Un mejoramiento adicional se ha logrado machihembrando los engranes con respecto al diámetro y espesor. La aplicación de esta clase de controles de producción, permite el ensamblado de todas las piezas operativas de la bomba con ajustes apretados y produce también los incrementos convenientes de eficiencia. La bomba de la serie D tiene bajas perdidas por escape. La reducción complementaria de escape interior en las caras de los engranes es producida por un dispositivo desarrollado por la compañía Commercial llamado placas de empuje de presión embolsada.

La presión embolsada proporcionada por los cierres de bolso permite que floten las placas de empuje y mantengan un contacto uniforme con las caras de los engranes. Esta acción es controlada por la presión de bombeo sobre una zona muy pequeña y esta indicada para aumentar el esfuerzo de cierre conforme se aumenta la presión de la bomba. El diseño de esta bomba ofrece una ventaja adicional al proporcionar la facilidad de que el volumen producido pueda ser alterado al cambiar el tamaño de los engranes, además mediante la adición de un cojinete central portador y un ensamblado de caja y engranes para cada unidad, hasta seis unidades de bombeo pueden construirse para funcionar con una sola flecha de impulso.

Fig. 2. Bomba de engranes en Tándem Commercial Serie D.

1.1.4.- Bomba de engranes de 2000 lb/plg2.

La bomba Commercial de la serie H esta indicada para tener un valor de presión máximo de 2000 lb/plg2, y para la mayoría de las bombas de la serie H es una versión mejorada y más pesada que la unidad de serie D. Los fundamentos de operación son casi idénticos, pero ninguna de las partes son intercambiables entre estos dos tipos de diseños.

El funcionamiento con las cargas mayores a presión de 2000 lb/plg2, ha exigido el uso de cajas mucho más gruesas y resistentes. El cojinete impulsor principal TIMKEN es el único ofrecido en este

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