Bombas de engranajes
Tipos y características de las bombas hidráulicas de engranajes
Descripción
Antes de analizar los tipos y características de las bombas hidráulicas de engranajes, es importante comentar las propiedades comunes de este grupo de bombas.
Las bombas hidráulicas de engranajes son dispositivos fundamentales en los sistemas hidráulicos, utilizados para generar el flujo de fluido necesario para transmitir energía.
Con independencia de su forma constructiva, su funcionamiento principal se basa en el movimiento de engranajes que crean un vacío para succionar el fluido y luego lo impulsan a presión hacia el sistema.
Son valoradas por su diseño simple, fiabilidad y capacidad para manejar fluidos de diversas viscosidades, siendo ampliamente empleadas en maquinaria industrial, agrícola y automotriz.
Este tipo de bomba se clasifica como “no equilibrada”, ya que la presión elevada en la salida de la bomba ejerce una carga desequilibrada sobre los engranajes y los cojinetes que los sustentan. Este desequilibrio puede tener implicaciones en la durabilidad y la estabilidad de la bomba en ciertas situaciones operativas.
Características de las bombas de engranajes
Características
- Diseño simple y compacto: Están compuestas por pocos componentes móviles, lo que reduce la complejidad del sistema.
- Desplazamiento constante: Generan un flujo de fluido constante por cada revolución de los engranajes, ideal para aplicaciones donde se requiere un caudal continuo.
- Velocidad moderada: Funcionan bien a velocidades medias y bajas, lo que las hace adecuadas para una amplia variedad de aplicaciones industriales.
- Capacidad de manejar fluidos viscosos: Funcionan de manera efectiva con fluidos de alta viscosidad, lo que las hace ideales para ciertos tipos de lubricantes y aceites.
Ventajas de las bombas de engranajes
- Durabilidad: Gracias a su diseño simple, son robustas y tienen una larga vida útil, con bajos requerimientos de mantenimiento.
- Coste relativamente bajo: En comparación con otros tipos de bombas hidráulicas, las bombas de engranajes suelen ser más económicas tanto en adquisición como en mantenimiento.
- Tamaño compacto: Su diseño permite instalarlas en espacios reducidos sin sacrificar rendimiento.
- Confiabilidad en condiciones moderadas: Funcionan bien en aplicaciones de baja y media presión, y son menos propensas a fallas bajo condiciones normales de operación.
Desventajas de las bombas de engranajes
- Limitaciones en alta presión: No son adecuadas para aplicaciones de alta presión, ya que su diseño no soporta eficientemente presiones extremas. Suelen operar en un rango de presión de hasta 250 bar.
- Eficiencia limitada: A medida que aumenta la presión, la eficiencia volumétrica disminuye debido a fugas internas en los espacios entre los engranajes.
- Ruido elevado: Tienden a ser más ruidosas que otros tipos de bombas, lo que puede ser un inconveniente en entornos donde el ruido es un factor.
- Pérdida de precisión en el control de flujo: No son ideales para aplicaciones que requieren un control preciso del flujo, ya que su capacidad de ajuste es limitada. Su caudal es fijo y solo puede variar si se modifica las revoluciones del motor.
- Bomba no equilibrada: Debido a su diseño, las bombas de engranajes son bombas no equilibradas, lo que significa que la presión dentro de la bomba no se distribuye uniformemente. Esto puede generar fuerzas radiales sobre los cojinetes y causar desgaste prematuro, especialmente a mayores presiones.
Tipos de bombas de engranajes
Dependiendo de su tipo de fabricación, las bombas de engranajes puedes ser clasificadas en tres grupos principales.
Bombas de engranajes externos
Las bombas de engranajes externos son, probablemente, el tipo de bomba más extendido en las instalaciones hidráulicas industriales y móviles. El motivo principal es que su construcción es realmente simple y sus prestaciones son compatibles con la mayoría de las necesidades hidráulicas que se nos puedan presentar.
En función del fabricante las bombas pueden segmentarse en distintos grupos según el tamaño y la cilindrada:
Grupo 0 Grupo 1
Grupo 2 Grupo 3
Grupo 3,5 Grupo 4
Como se puede observar en la animación inferior, los engranajes giran en sentidos opuestos de manera sincronizada. Este movimiento genera un aumento del volumen en la línea de succión de la bomba y, como consecuencia de ello, una depresión que permite circular nuevo aceite proveniente del tanque a esta cámara.
Posteriormente, el nuevo aceite contenido en esta cámara viaja hacia la línea de presión mediante los espacios existentes entre los valles de los dientes y la carcasa exterior de la bomba gracias a la rotación de los engranajes proporcionada por el motor eléctrico
Finalmente, una vez el aceite está en la cámara de la línea de presión, nos encontramos con que nuevos dientes de ambos engranajes vana volver a engranarse. Este engrane entre diente provoca una reducción del volumen de la cámara de presión. El aceite no tiene otra opción que salir por la línea de presión conectada a nuestro circuito.
En el caso particular de las bombas de engranajes externos con múltiples cámaras de bombeo, es importante tener en cuenta que generan frecuencias más elevadas en su funcionamiento, lo que puede traducirse en un mayor nivel de ruido. No obstante, es relevante mencionar que se han implementado mejoras notables en estos sistemas en los últimos años, buscando atenuar estos efectos acústicos y mejorar la experiencia de uso.
Bombas de engranajes internos
La representación de la figura inferior ilustra una configuración típica de una bomba de engranajes internos. En este diseño particular, las cámaras de bombeo también son conformadas entre los dientes de los engranajes que, en este caso, son engranados de manera interna.
Al igual que en las bombas de engranajes externos, las bombas de engranajes internos disponen de una cámara de succión (donde los dientes de ambos engranajes se separa y crean un aumento de volumen) y una cámara de presión (donde los dientes de los engranajes se vuelven a unir reduciendo el volumen de la zona)
El desplazamiento del aceite entre la cámara de entrada y la de salida re realiza a través de los huecos que los dientes entre que se desengranan y vuelven a engranar. No obstante, en este caso en particular, se encuentra una pieza de separación con forma de media luna donde la separación entre los dientes de los engranajes es mayor para conservar el volumen de las cavidades que desplazan el aceite entre las cámaras.
Bombas de engranajes internos Gerotores
Las bombas con Gerotores son un tipo de bombas muy similar al previamente descrito de bombas de engranajes internos. Sin embargo, existe una diferencia clave: se ha optado por reemplazar los engranajes internos por gerotores.
El gerotor interno es el elemento conducente y se engrana con el gerotor externo girando ambos dentro de la carcasa de la bomba. El gerotor interno tiene un diente menos y esto hace que haya una progresión rotacional en la posición relativa de un elemento contra el otro. Así el gerotor interno va a avanzar más con cada giro de la flecha.
Este movimiento mecánico realiza las mismas funciones que los dientes de una bomba de engranajes internos; aumentan el volumen en la cámara de entrada, desplazan el aceite a la cámara de salida a través de los huecos de los dientes y, finalmente, reducen el volumen de la cámara de salida impulsando el fluido por la línea de presión.
En el vídeo inferior, se aprecia con detalle el funcionamiento de este tipo de bombas.
