Bombas

5/16/2018 Bombas - slidepdf.com

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Diseño de

Sistemas

Oleohidráulicos

Bombas

UJAPProf. José Gregorio Díaz

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Bombas: Tipos Fundamentales

Se pueden mencionar dos tiposfundamentales de bombas:

1) Hidrostáticas, y

2) Hidrodinámicas.

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Bombas Hidrostáticas

En las Bombas Hidrostáticas o deDesplazamiento Positivo lacámara de la bomba está

inicialmente conectada a unpuerto de entrada y se hace queel volumen de dicha cámaraaumente, con lo que la presión

en el puerto de entrada empujael fluido dentro de ella.

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Seguidamente, la cámara seconecta con el puerto desalida, mientras su volumen

se reduce, con lo que seempuja el fluido hacia elexterior de la bomba.

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En teoría, una bomba dedesplazamiento positivo puedebombear fluido a cualquier

velocidad y elevar su presiónhasta cualquier valor, por altoque éste sea. Por supuesto,esto no se logra en la práctica,

debido a las fugas y a la fallamecánica de los materiales o elmotor impulsor.

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Bombas Hidrodinámicas

En las Bombas Hidrodinámicas elrotor le imprime una velocidadtangencial al fluido. El fluido

entra a la bomba por el eje de lamisma y es expulsado hacia elexterior por un elemento rotatorio(paletas, lóbulos, álabes, etc.).

Una versión muy popular es laBomba Centrífuga.

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Succión Descarga

Impeller

Lóbulos delimpeller

Voluta

Corte de una bomba centrífuga




En las bombas hidrodinámicas noexiste estanqueidad entre lospuertos de entrada y de salida,

por lo que su caudal (a diferenciade las bombas hidrostáticas)varía con la contrapresiónexistente en el puerto de salida.

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Si se bloquea totalmente la salidade la bomba, la presión a lasalida aumentará, pero el

caudal se reducirá a cero, apesar de que el elementoimpulsor siga girando. Sinembargo, bajo estas

condiciones, la presión nocrecerá indefinidamente.

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Debido a su limitada capacidadpara crear presión y a lavariación del caudal con ésta,

las bombas hidrodinámicas nose emplean en laOleohidráulica. En este campo,sólo se utilizan Bombas de

Desplazamiento Positivo.

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Ver vídeo “3D Pumps Technical Animation”



Bomba Hidráulica: Aspecto Exterior

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Similitudes entre Bombas y Motores

Los principios de funcionamiento yhasta el aspecto exterior de lasbombas y de los motores

hidráulicos son muy similares:sin embargo, esto no significaque ambos seanintercambiables en todos los

casos.

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Fórmulas de Bombas Hidráulicas

Las fórmulas utilizadas con lasbombas son muy parecidas alas de los motores hidráulicos:

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v

m

m

bm v m

Q = D ω η

p DT =

η

PP = η = η η

η




En estas fórmulas:

Q: Caudal de salida de la bomba,

D: Desplazamiento de la bomba,

ω: Velocidad de giro de la bomba,

ηv: Eficiencia volumétrica de labomba,

Tm: Par ejercido por el motor quemueve a la bomba,

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P: Presión en el puerto de salida,

ηm: Eficiencia mecánica de labomba,

Pm: Potencia del motor que muevea la bomba,

Pb: Potencia hidráulica de la

bomba, yη: Eficiencia total de la bomba

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NOTA:

Observe que la ubicación de laseficiencias en las fórmulas de

las bombas cambia conrespecto a las ecuaciones delos motores hidráulicos.

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Especificaciones de Bombas Hidráulicas

Al igual que en el caso de losMotores Hidráulicos, lasprincipales especificaciones de

una bomba hidráulica son:1) Presión máxima de trabajo

(continua e intermitente),

2) Desplazamiento, y3) Caudal (a la velocidad nominal).

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Parker Hannifin

Presión (bar)

C a u

d a l ( L / m i n )




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Eaton Vickers

Velocidad (rpm)

C

a u d a l ( L / m i n ,

U S g p m )




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Eaton Vickers

Velocidad (rpm)

E n t r a d a ( k W , h p )



Selección de una Bomba: Ejemplo

Un sistema oleohidráulico requierede un mínimo de 8 GPM a 1000psi. ¿Puede utilizarse la bomba

Eaton Vickers cuyas curvas sehan mostrado? De ser así,especifique el motor eléctricoque actuará como máquina

motriz.

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Solución:

A partir de las curvas se determinaque, a 1000 psi, la bomba

suministra alrededor de 8.5GPM, para una velocidad de1200 RPM. Por lo tanto, sípuede utilizarse la bomba.

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Para especificar la potencia delmotor eléctrico acoplado a labomba, se examina la otra

gráfica y se halla que debe serde aproximadamente 10 hp y deuna velocidad nominal cercanaa 1 200 RPM. Su voltaje

dependerá de la disponibilidaddel mismo en la planta.

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Aire en las Bombas Hidráulicas

Si el fluido que ingresa a la bombacontiene aire, ocurre que lasburbujas que llegan al puerto de

succión, debido a la bajapresión, se expanden, paraluego colapsar violentamentecuando la presión aumenta.

Esto genera microjets queerosionan rápidamente elinterior de la bomba.

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Cavitación en las Bombas Hidráulicas

Cuando se produce un vacíoexcesivo a la entrada de labomba, el fluido puede

vaporizarse parcialmente. Estasburbujas colapsaránviolentamente al aumentar lapresión, generando también

microjets muy destructivos.

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Problemas del Aire y de la Cavitación

Tanto la presencia de aire como lacavitación son muy destructivaspara las bombas y deben ser

evitadas o corregidas.Normalmente su existencia sereconoce por el ruido quegeneran, similar al golpeteo de

bolitas metálicas.

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Ver vídeos “Kavitation ”, “Pump Cavitation Sound ”, “Cavitation in a Centrifugal Pump ”.




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Efectos de la cavitación en el impellerde una bomba centrífuga



Tipos de Bombas Hidráulicas

Básicamente, se construyenbombas de los mismos tiposque los motores hidráulicos.

1) Engranajes internos,2) Engranajes internos y media

luna,

3) Lóbulos,4) Engranajes externos,

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Tipos de Bombas Hidráulicas

5) Paletas (desbalanceadas ybalanceadas),

6) Pistones en línea,

7) De pistones y eje inclinado, y

8) Pistones radiales.

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Bomba de Engranajes Externos

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El volumen de este ladodecrece al juntarse losdientes del engranaje

El volumen de este lado

crece al separarse losdientes del engranaje




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Ver vídeo “3D Technical Pump Animation”.



Bomba de Engranajes Internos y Media Luna

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El volumen de este ladodecrece al juntarse losdientes del engranaje

El volumen de este ladocrece al separarse losdientes del engranaje



Bomba de Engranajes Internos

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Ver vídeo “Innenzahnradpumpe – Internal Gear Pump”.



Bomba de Lóbulos

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Bomba de Engranajes Internos

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Ver vídeo “NETZSCH Tornado Rotary Lobe Pump”.




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Ver vídeos “Gear Pumps” y “How does an EccentricOil Pump Work”



Bomba de Paletas Desbalanceada

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Bomba de Paletas Desbalanceada

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Ver vídeos “Hydraulics How a VanePump Works” y “Sliding Vane Pump”



Bomba de Paletas Balanceada

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Bomba de Pistones en Línea

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Pistón

Eje motriz

Placa inclinada

Bloque de cilindros

Puerto de entrada

Puerto de salida

Lumbrera



Bomba de Pistones en Línea

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Ver vídeos “Axial Piston Pump

Animation ” y “Fixed DisplacementPiston Pump”



Bomba de Pistones y Eje Inclinado

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Bomba de Pistones con Eje Inclinado

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Ver vídeos “How a Hydraulic Bent Axis Piston Pump Works ”.



Bomba de Pistones Radiales

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Bomba de Pistones Radiales

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Ver vídeos “Radialkolbenpumpe

Druckräume”, “Big Rad Animation” y “Pompe a Pistons Radiaux”.



Bombas con Variación del Caudal

Se fabrican bombas oleohidráulicasen las cuales se puede variar elcaudal que la misma suministra

sin alterar su velocidad derotación.

La variación puede ser hecha pormedios manuales(mecánicos e

hidráulicos) e inclusoautomáticos.

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Con este concepto, se consiguenbombas de pistones (axiales yradiales) y de paletas.

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Ver vídeos “Bomba Pistones

Funcionamiento”, “Hydraulic

Variable Displacement PistonPump” y “Variable DisplacementRadial Piston”.




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Bomba de Paletas con VariaciónMecánica de Caudal

ExcéntricaBloque

Paleta

Entrada del

fluido

Salida delfluido

Eje derotación




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Bomba de Paletas con VariaciónAutomática de Caudal

Presión de salida

Pistón de compensación

Posición de cerocaudal

Posición deMáximo caudal

Resorte decompensación

Excéntrica




En la gráfica anterior, se utiliza lapresión de salida de la bombapara desplazar la excéntrica. Si

la presión aumenta, disminuyela excentricidad y baja elcaudal. Si la presión disminuye,se hace la acción contraria y

aumenta el caudal. De estaforma la potencia se mantieneaproximadamente constante.

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Este tipo de bomba también seemplea en algunas aplicacionesde Hidráulica Móvil, en las

cuales el actuador se muevelentamente cuando estácargado, pero, una vezdescargado, debe regresar muy

rápidamente.

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Simbología

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Bombas en Tandem

En algunos circuitos se utilizan doso más bombas acopladas almismo eje motriz, de forma de

obtener más de una velocidaden los actuadores.

Generalmente, una de ellassuministra un gran caudal a

baja presión, mientras que laotra es de menor caudal, peromayor presión.

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Bombas en Tandem

En aplicaciones especiales secolocan en cascada estas dosbombas, de manera de obtener

una presión de salida igual a lasuma de las proporcionadas porcada bomba por separado.

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Bombas en Tandem

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Bombas en Tandem

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