Informe Mes de Octubre 2014

Bombas hidráulicas de desplazamiento positivo

Objetivo:

El objetivo principal del presente, es el conocer los diferentes tipos de bombas, sus características y funcionamiento para la aplicación dentro de las distintas áreas productivas de la empresa.

Características:

Las bombas de este tipo son bombas de desplazamiento que crean la succión y la descarga, desplazando agua con un elemento móvil. El espacio que ocupa el agua se llena y vacía alternativamente forzando y extrayendo el líquido mediante movimiento mecánico. Las bombas de desplazamiento positivo funcionan con bajas capacidades y altas presiones en relación con su tamaño y costo.

Clasificación:

Hay dos clases de bombas de desplazamiento positivo:

a) Las de pistón o reciprocantes, que desplazan el liquido por la acción de un émbolo o pistón con movimiento rectilíneo alternativo, o con movimiento de oscilación.

b) Las rotatorias, en las cuales, el desplazamiento se logra por el movimiento de rotación de los elementos de la bomba.

Bombas reciprocantes: En las bombas reciprocantes el pistón crea un vacío parcial dentro del cilindro permitiendo que el agua se eleve ayudada por la presión atmosférica. Como hace falta un espacio determinado de tiempo para que se llene el cilindro, la cantidad de agua que entra al espacio de desplazamiento dependerá de la velocidad de la bomba, el tamaño de las válvulas de entrada y la efectividad del material sellante de las válvulas y del pistón.

Ventajas y desventajas de las bombas reciprocantes

Las ventajas de las bombas reciprocantes de pozo llano son:

- Alta presión disponible

- Autocebantes (dentro de ciertos límites)

- Flujo constante para cargas a presión variable

- Adaptabilidad a ser movidas manualmente o por motor

Las desventajas son:

- Baja descarga

- Baja eficiencia comparada con las bombas centrifugas

- Muchas partes móviles

- Requieren mantenimiento a intervalos frecuentes

- Succión limitada

- Costo relativamente alto para la cantidad de agua suministrada

- Requieren un torque considerable para llevarlas a su velocidad

- Flujo pulsante en la descarga.

Bombas rotatorias: Las bombas rotatorias son unidades de desplazamiento positivo, que consisten en una caja fija que contiene engranes, aspas u otros dispositivos que rotan, y que actúan sobre el líquido atrapándolo en pequeños volúmenes entre las paredes de la caja y el dispositivo que rota, desplazando de este modo el líquido de manera similar a como lo hace el pistón de una bomba reciprocante. Pero las bombas rotatorias en vez de suministrar un flujo pulsante como sucede con las bombas reciprocantes, descargan un flujo uniforme, por el movimiento de rotación de los engranes que es bastante rápido.

Características principales

-Son de acción positiva

-Desplazamiento rotativo

-Flujo uniforme

-Construcción compacta

-Carga alta

-Descarga relativamente baja

-Velocidades de operación de moderadas a altas

-Pocas partes móviles

-Requieren toda la potencia para llevarlas a su velocidad de operación

-Flujo constante dentro de ciertos límites para carga variable

-Aspiración limitada

Existen bombas rotatorias de engranes internos, de levas, lobulares de tornillo, de paletas.

Bombas de engranajes:

                

Las bombas de engranajes se usan para bombear aceite de lubricación, y casi siempre tienen un componente de vibración fuerte en la frecuencia del engranaje, que es el número de dientes en el engrane por las RPM. Este componente dependerá fuertemente de la presión de salida de la bomba. Si la frecuencia del engranaje se cambia de manera significativa, y hay una aparición de armónicos o de bandas laterales, en el espectro de vibración, este podría ser una indicación de un diente cuarteado ó dañado de otra manera.

Bombas de engranajes externos:

Producen caudal al transportar el fluido entre los dientes de dos engranajes acoplados. Uno de ellos es accionado por el eje de la bomba (motriz), y éste hace girar al otro (libre).

• Bombas de engranajes externos de baja presión: Lo que sucede es el origen de un vacío en la aspiración cuando se separan los dientes, por el aumento del volumen en la cámara de aspiración. En el mismo momento los dientes se van alejando, llevándose el fluido en la cámara de aspiración.  La impulsión se origina en el extremo opuesto de la bomba por la disminución de volumen que tiene lugar al engranar los dientes separados. 

• Bombas de engranajes externos de alta presión: El tipo de bomba más utilizado son las de engranajes rectos, además de las helicoidales y bihelicoidales. En condiciones óptimas estas bombas pueden llegar a dar un 93% de rendimiento volúmetrico.

Bombas de engranajes internos

Están compuestas por dos engranajes, externo e interno. Tienen uno o dos dientes menos que el engranaje exterior.  Su desgaste es menor por la reducida relación de velocidad existente. Son utilizadas en caudales pequeños y pueden ser de dos tipos: semiluna y gerotor.

Bombas de paletas: 

Las bombas de paletas tienen un conjunto de aletas con cinemática radial. Las aletas deslizan u oscilan en un cilindro hueco con ranuras radiales en el rotor. 

Tipos de bombas de paleta

Bombas de paletas compensada: Sólo existen para caudales fijos. Su anillo elíptico permite utilizar dos conjuntos de aberturas de aspiración y de expulsión. Cuentan con dos cámaras separadas por 180 grados que equilibran las fuerzas laterales.

Bombas de paletas fijas: No se utilizan en sistemas hidráulicos por su pequeña cilindrada y por ser ruidosas. Tienen el rotor elíptico, anillo circular y paletas fijas internamente. 

Bombas de paletas flexibles: Las paletas flexibles están montadas sobre un rotor de elastómero y dentro de una caja cilíndrica. En esta caja va un bloque en media luna que procura un paso excéntrico para el barrido de las paletas flexibles de rotor. Su bombeo maneja productos livianos, viscosos, sensibles al esfuerzo de corte y con partículas.

Bombas de paletas desequilibradas o de eje excéntrico: Un rotor con ranuras es girado por la flecha impulsora. Las paletas planas rectangulares se mueven por la fuerza centrífuga dentro de las ranuras del rotor y siguen a la forma de la carcasa de la bomba. El rotor está colocado excéntrico con respecto al eje de la bomba. El deslizamiento de contacto entre las superficies de paletas y carcaza generan desgaste.

Bombas de paletas deslizantes: La mayoría de las bombas de paletas deslizantes son de una cámara. Estas máquinas son de gran velocidad, de capacidades pequeñas o moderadas y sirven para fluidos poco viscosos.

Según la forma de la caja hay también bombas de paletas deslizantes de doble o triple cámara.

Bombas pesadas de paleta deslizante: Se trata de una bomba esencialmente lenta, para líquidos muy viscosos. Tiene una sola paleta que abarca todo el diámetro.

Bombas de paletas oscilantes: Las paletas se articulan en el rotor. Es otro de los tipos pesados de bomba de paleta.

Bombas de paletas rodantes: Tienen ranuras en el rotor de poca profundidad, para alojar rodillos de elastómero en lugar de paletas.

Bombas de leva y paleta: Tienen una sola paleta deslizante en una ranura mecanizada en la caja cilíndrica y que, al mismo tiempo, encaja en otra ranura de un anillo que desliza sobre un rotor accionado y montado excéntricamente. El rotor y los anillos ejercen el efecto de una leva que genera el movimiento de la paleta deslizante. Se emplea principalmente como bomba de vacío.

Bombas de paletas equilibradas de 1000 lb/plg2 de presión (Vickers): Son bombas de paletas equilibradas y la carga hidráulica queda completamente dentro de la unidad de carcaza de la bomba. Están compuestas por dos bujes, un rotor, varias paletas, un anillo de leva y una espiga de localización. Estas bombas pueden girar en ambos sentidos según su necesidad.

Al sustituir el anillo de levas con uno más grande o uno más pequeño, se pueden tener diversos volúmenes de rendimiento o salida de la bomba, pero en ciertas conversiones, el rotor, las paletas y el cabezal también deben cambiarse para acomodar el nuevo anillo. Estas bombas tienen una gran aceptación en las industrias.

Funcionamiento en general de las bombas de paletas

En los extremos de la bomba de paletas se aprietan en el interior el estator y las paletas deslizan por él. La cámara de trabajo es llenada entre dos paletas contiguas, el estator y el rotor. Durante el giro rotor el volumen de producto aumenta hasta alcanzar un valor máximo que tras alcanzar este se cierra para trasladar el producto a la cavidad de impulsión de la bomba A la par se inicia el desalojo del líquido de la cámara de trabajo en una cantidad igual a su volumen útil.

Bombas de pistón

Las bombas de pistón son utilizadas generalmente en la industria por su alto rendimiento y por la facilidad de poder trabajar a presiones superiores 2000 lb/plg2 y tienen una eficiencia volumétrica aproximadamente de 95 a 98%.

Tipos de bombas de pistón:

Debido a la gran variedad de las bombas de pistón, estas pueden clasificarse como:

Bombas de pistón radial: Los pistones se deslizan radialmente dentro del cuerpo de la bomba que gira alrededor de una flecha.

Bombas de pistón axial: Los pistones se mueven dentro y fuera sobre un plano paralelo al eje de la flecha impulsora.

Bombas de pistón de barril angular (Vickers): Las cargas para impulsión de la bomba y las cargas de empuje por la acción del bombeo van soportadas por tres cojinetes de bolas de hilera simple y un cojinete de bolas de hilera doble. Este diseño de bomba ha dado un excelente servicio a la industria aeronáutica.

Bombas de pistón de placa de empuje angular (Denison): Este tipo de bombas incorpora zapatas de pistón que se deslizan sobre la placa de empuje angular o de leva. La falta de lubricación causará desgaste.

Características

En la gran variedad de las bombas de pistón encontramos las siguientes características:

• Bombeo de productos particulados y productos sensibles a esfuerzos de cizalla.
• Manejo de frutas y verduras enteras, hojas, rodajas, trozos y dados de fruta.
• Diseño higiénico.
• Temperatura de trabajo: 120ºC o más según el diseño.
• Trabajo en vacío.

Funcionamiento

Estas bombas de pistón funcionan acopladas a un motor neumático alternativo accionado con aire. El movimiento alternativo se repite indefinidamente mientras esté conectado el suministro de aire, independientemente de si la bomba está alimentada con líquido o no.

• 1.-Varilla en posición inferior.
• 2.-Se produce la apertura de la válvula de succión y el llenado de la bomba. Simultáneamente, por el cierre de la válvula de la varilla, es desalojado el producto que se encuentra sobre el sello del émbolo.
• 3.-Varilla en posición superior.
• 4.-Por la acción de la varilla, que se desplaza hacia abajo, se produce la apertura de la válvula del émbolo y el cierre de la válvula de succión, desalojándose producto por la salida en un volumen igual al ocupado por la varilla.
• 5.-Varilla en posición inferior.

Resumen

Las bombas de este tipo son bombas de desplazamiento que crean la succión y la descarga, desplazando agua con un elemento móvil. El espacio que ocupa el agua se llena y vacía alternativamente forzando y extrayendo el líquido mediante movimiento mecánico. Las bombas de desplazamiento positivo funcionan con bajas capacidades y altas presiones en relación con su tamaño y costo.Hay dos clases de bombas de desplazamiento positivo: las de pistón o reciprocantes y las rotatorias.

Bombas de engranajes:

Las bombas de engranajes se usan para bombear aceite de lubricación, y casi siempre tienen un componente de vibración fuerte en la frecuencia del engranaje, que es el número de dientes en el engrane por las RPM.

Bombas de engranajes externos: Producen caudal al transportar el fluido entre los dientes de dos engranajes acoplados. Uno de ellos es accionado por el eje de la bomba (motriz), y éste hace girar al otro (libre).

Bombas de engranajes internos: Están compuestas por dos engranajes, externo e interno. Tienen uno o dos dientes menos que el engranaje exterior.  Su desgaste es menor por la reducida relación de velocidad existente. Son utilizadas en caudales pequeños y pueden ser de dos tipos: semiluna y gerotor.

Bombas de paletas:

Las bombas de paletas tienen un conjunto de aletas con cinemática radial. Las aletas deslizan u oscilan en un cilindro hueco con ranuras radiales en el rotor.

Bombas de pistón:

Las bombas de pistón son utilizadas generalmente en la industria por su alto rendimiento y por la facilidad de poder trabajar a presiones superiores 2000 lb/plg2 y tienen una eficiencia volumétrica aproximadamente de 95 a 98%.

Cuestionario

1.- Define brevemente las bombas de desplazamiento positivo
2.- ¿Cuantos tipos de bombas hay?, y ¿Cuales son las diferencias entre cada una?
3.- Describe las bombas de engranajes
4.- ¿Cuantos tipos de bombas de engranajes existen?
5.- Describe las bombas de paletas
6.- Menciona por lo menos 5 tipos de bombas de paletas
7.- ¿Como es el funcionamiento de las bombas de paletas?
8.- Describe las bombas de pistón
9.- Menciona los tipos de pistón que existen
10.- Comenta el funcionamiento de las bombas de pistón.

Bibliografia

• http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/11/bombas-de-desplazamiento-positivo.html
• http://www.quiminet.com/articulos/las-bombas-de-paletas-28413.htm
• http://www.olagorta.com/bombas_de_engranes.htm
• http://www.hidramaq.com/noticia.php/es/bombas-de-paletas,-los-principios-de-funcionamiento/50
• http://www.quiminet.com/articulos/las-bombas-de-piston-sus-caracteristicas-y-aplicaciones-23519.htm