de control y regulación, llega el fluido al componente consumidor, que es un elemento que ofrece resistencia,

Transcripción

1 introducción Las bombas, en la Hidráulica, son las máquinas que producen el flujo y que le imprimen al fluido la energía necesaria. La bomba aspira el fluido (casi siempre de un recipiente) y lo expulsa por la conexión de salida hacia el sistema. Por intermedio de los dispositivos de control y regulación, llega el fluido al componente consumidor, que es un elemento que ofrece resistencia, por ejemplo un cilindro solicitado por una carga. La presión en el fluido está en relacionada con la resistencia ofrecida por el consumidor y aumenta hasta vencerla. 1.- Bomba de engranajes 1.1. Bomba de engranajes con dentado interior La bomba (figura 1) está compuesta por la, en la cual gira un par de engranajes con juego axial y radial tan pequeño que se logra hermeticidad. La zona de aspiración (azul) está conectada con el recipiente del fluido y la de expulsión (rojo) con el sistema. El piñón motor se mueve en el sentido de la flecha, éste arrastra al engranaje exterior (de dentado interno), girando en el mismo sentido. Debido al movimiento circular se crean cámaras entre los dientes. La depresión así creada y la presión atmosférica sobre la superficie libre del fluido en el recipiente, actúan de manera que el fluido se mueve del recipiente hacia la bomba y llena las cámaras entre los dientes. Este fluido es transportado por las cámaras entre dientes, que se cierran con la y la media luna, hacia la zona de presión (rojo). Allí los dientes engranan nuevamente y el fluido es expulsado. Los dientes engranados impiden el retorno del fluido. Datos Técnicos Cilindrada: 1 a 250 cm 3 /rev Presión: hasta 315 bar Velocidad máxima: hasta 3600 rpm Potencia máxima: hasta 95 kw Caracteristicas constructivas Bajo grado de irregularidad y bajo nivel sonoro Puede emplearse como motor hidráulico 1.2. Bomba de engranajes con dentado exterior Aquí giran dos engranajes (Figura 2) con dentado exterior. El engranaje superior conductor es movido en el sentido de la flecha y arrastra al engranaje inferior conducido, en sentido opuesto. El proceso de aspiración es igual al de las bombas con dentado interior. El fluido es transportado por las cámaras 4 y en la zona de presión (rojo) es expulsado por los dientes que engranan. En el corte se observa que los dientes cierran las cámaras antes de que éstas estén vacías. El fluido remanente estaría solicitado a altas presiones que ocasionarían un funcionamiento irregular. Para evitar este efecto se practicaron muescas en los costados que permiten la descarga hacia la zona de presión. Otro punto a considerar es el juego entre engranajes y cojinetes Figura 1 árbol piñón motor engranaje exterior media luna

2 mucho juego: reducido rozamiento, gran fuga Poco juego: gran rozamiento, poca fuga Datos técnicos Cilindrada: de 5 a 150 cm 3 /rev Presión de servicio: hasta 350 bar Características constructivas Bomba sencilla y barata, Alto grado de irregularidad y alto nivel sonoro Con ciertas limitaciones puede utilizarse como motor hidráulico 2.- Bombas de paletas 2.1. Bombas de paletas de cilindrada constante El corte esquemático de la figura 3, muestra el principio de construcción de esta bomba La bomba de paletas se compone principalmente de:, estator y con las paletas. El estator tiene una pista interna con doble excentricidad. El elemento impulsado es el, que sobre su periferia tiene ranuras radiales, en las cuales se alojan paletas dobles que se pueden desplazar entre si. Al girar el, las paletas son expulsadas hacia el exterior debido a la fuerza centrífuga y a la presión del sistema que actúa en la parte posterior de las paletas. Las paletas se apoyan así sobre el estator. Las cámaras que transportan el fluido están formadas por el estator, el, dos pares de paletas y los discos laterales. La entrada (azul) y salida (rojo) del fluido se produce por ranuras en los discos laterales (no se muestran en la figura). Para un mejor entendimiento se representó entrada y salida radialmente. Para la puesta en marcha se impulsa el en sentido antihorario. En las proximidades del canal de aspiración, arriba y abajo, las cámaras todavía son pequeñas. Al continuar el giro las cámaras crecen hasta alcanzar su máximo tamaño en el punto en que la distancia del centro del a la pista interior es máxima. En ese punto se separa la cámara de la zona de aspiración por intermedio de las ranuras en los discos laterales. Al continuar el giro, las cámaras se ponen en contacto con la zona de presión. Por la forma de la pista, las paletas son obligadas a introducirse en las ranuras y las cámaras disminuyen su volumen, obligando al fluido a desplazarse hacia la zona de presión. Debido a que la ex- Figura 3 d d La bomba de paleta de cilindrada constante y doble excentricidad es autoequilibrada estator paletas Figura 2 engranajes árbol T P cámaras 5 AC+H

3 El caudal de la B de Pal varía por desplazamiento del estator respecto del centricidad de la pista es doble, cada cámara desplaza fluido dos veces por revolución. El está radialmente descargado por la acción hidráulica debido a que las dos cámaras de presión están enfrentadas, así como las dos cámaras de aspiración. Datos técnicos Bomba simple Cilindrada: de 10 a 200 cm 3 /rev Presión de servicio: hasta 210 bar Potencia máxima: hasta 95 kw Areas de Aplicación Circuitos hidráulicos de filtrado. Idem de enfriamiento. Máquinas para materiales plásticos. Máquinas de usos generales Bomba de paletas de cilindrada variable. En estas bombas (figura 4) se puede regular la cilindrada y la presión máxima de funcionamiento. El flujo se produce por el mismo principio que en las bombas del punto anterior. Sin embargo, el estator es, en este caso, un anillo circular móvil que es empujado a una posición excéntrica por el resorte de ajuste. La máxima excentricidad y en consecuencia la máxima cilindrada, se puede variar con el tornillo de excentricidad. El estator es guiado tangencialmente por el tornillo guia. Debido a la resistencia, por ejemplo de un cilindro, se crea una presión que actúa radialmente sobre el. Cuando el sistema no consume fluido y es alcanzada la presión máxima graduada, el caudal es casi nulo. La presión se mantiene y las fugas son repuestas. De esta manera se reducen las pérdidas y el calentamiento del fluido. Datos técnicos Cilindrada: de 10 a 150 cm3/rev Presión de servicio: hasta 160 bar Velocidad máxima: 1800 rpm Potencia máxima: 54 kw Areas de Aplicación Máquinas herramienta. Máquinas para engomado y para ensamblado. Máquinas de ensayos. Máquinas de usos generales. 3.- Bombas de pistones radiales En estas bombas (figuras 5 y 6) los pistones están ubicados según la disposición estrella, es decir radialmente respecto del bloque de cilindros. El movimiento de los pistones es perpendicular al eje de rotación. Las bombas se construyen con cilindros dispuestos con igual separación angular entre ellos ( ,4-40 ). El número impar de pistones ha sido elegido para reducir irregularidades en el caudal. El flujo en las bombas de pistones radiales es comandado por válvulas o por lumbreras y puede ser constante o variable. Esto último se logra variando externamente la excentricidad de la bomba. Estas bombas tienen dos principios básicos de construcción: Los pistones bombean hacia adentro (figura 6) y el bloque de cilindros gira excéntricamente respecto de la que permanece estática. Figura 4 tornillo guia estator paleta resorte de ajuste tornillo excentricidad l tornillo 8 AC+H

4 Los pistones bombean hacia afuera (figura 5), el bloque de cilindros es también la y el árbol motor gira excéntricamente para empujar a los pistones. En la figura 5 los cilindros están mecanizados en la. El sistema se completa con el árbol excéntrido y los elementos de bombas cilindro-pistón. La carrera de los émbolos es el doble de la excentricidad entre y árbol. En la figura 6, los cilindros están mecanizados en un cuerpo que gira en forma excéntrica respecto de la estática. El doble de la excentricidad entre y estator constituye la carrera de los pistones. Está compuesta por: la, el árbol excéntrico y los elementos de bombeo cilindro con pistón. Un elemento de bombeo, observado separadamente, es una bomba de un pistón cuyo cilindro está mecanizado en la. Los pistones son apretados mediante resorte contra la excéntrica. Cada pistón recorre dos carreras por revolución del. Con la rotación del árbol excéntrico, se aspira fluido por una perforación axial practicada en el mismo árbol. El fluido es expulsado por perforaciones radiales hacia canales que lo conducen a la válvula de aspiración. Al moverse el pistón hacia el eje, se agranda el volumen de la cámara. De esta manera, la cámara se llena de fluido. A continuación, el pistón se mueve hacia afuera, empujado por la excéntrica. El fluido de cada uno de los ele- En las bombas de pistón radiales la carrera es igual al doble de la excentricidad Figura 5 Figura 6 d K resorte excéntrico patín e pistón d K patín bloque de cilindros pistón e cilindro Figura 7 tornillos conducidos aspiración árbol lado presión 9 AC+H

5 La bomba hidráulica de tornillos es de flujo axial, que erogan los tornillos conducidos mentos es transportado por canales en la hacia la conexión de presión. El caudal está dado por la cantidad y el diámetro de los pistones. La potencia depende de la presión y del caudal y por ello, dado un diámetro de pistón queda fijada la presión máxima a que puede trabajar la bomba. En la segunda forma (Figura 6), los cilindros se disponen sobre la superficie lateral del cuerpo interno o que gira con excentricidad e respecto del centro de la superficie interior de la. Sobre esta superficie, deslizan los patines que se apoyan y articulan con los pistones. Al girar el, el conjunto de pistones realizan la operación de bombeo. Datos Técnicos Cilindrada: de 1,5 hasta 20 cm 3 /rev Presión de Servicio: hasta 700 bar Son de cilindrada constante o variable, de presión ajustable. Pueden usarse como motores. 4.- Bomba de tornillos (bomba helicoidal) La figura 7 muestra un corte longitudinal de este tipo de bomba hidráulica. En una están alojados dos o más tornillos sinfín (en la figura son tres). El tornillo central, con rosca derecha, es el árbol motor; arrastra a los otros dos que son de rosca izquierda. De esta manera se forman cámaras cerradas entre los filetes de los tornillos externos, el filete del tornillo central o motor y la. Con el giro de los tornillos, la cámaras se desplazan axialmente, sin variar su volumen, desde la conexión de aspiración (azul) a la de presión (rojo). Así se obtiene un flujo constante, continuo y uniforme. 5.- Bomba de pistones axiales Estas unidades de pistones axiales, son transformadores de energía en los cuales los pistones están dispuestos en un tambor en forma axial. Las variantes constructivas se distinguen en: construcción árbol inclinado (ver figura 8). construcción con placa o platina inclinada (figura 9). La primera disposición consiste en un árbol que lleva montada una placa motora, donde se articulan las bielas de cada uno de los pistones. Los cilindros están mecanizados en un cuerpo o bloque de igual forma donde se alojan los émbolos que son movidos por la rotación de la placa motora, que hace rotar el bloque de cilin- Figura 8 arbol motor placa motora α biela bloque de cilindros 12 AC+H pistón

6 dros y efectuar la acción de bombeo por el movimiento de vaivén que produce el ángulo de inclinación (α), que forman el eje del árbol motor con el eje del bloque de cilindros. En el extremo del bloque del lado de compresión se encuentran las entradas y salidas del fluido hidráulico. La segunda forma consiste en un árbol motor sobre el cual está montado el bloque de cilindros. Los émbolos de cada pistón se articulan sobre una placa cuyo eje está inclinado respecto del árbol motor. De manera similar a la primera versión, la rotación del bloque de cilindros efectúa la acción de bombeo. Los esquemas siguientes muestran las diferencias entre los dos sistemas en lo que respecta a las fuerzas en el punto de transmisión y a los momentos actuantes. Para simplificar la interpretación se esquematizaron los puntos de contacto entre pistones y platina como puntas. En la figura 10 se apoyan los pistones, con su cara plana, contra la placa, que ha sido representada con puntas. Los pistones, solicitados a presión y el tambor, no se ven expuestos a esfuerzos de momentos ya que éstos son generados en la placa y absorbidos por ésta. Ambas variantes se construyen con cilindrada constante o variable. Por intermedio del punto de contacto T (figura 11) se transforma la fuerza hidráulica (presión x superficie del pistón) en una fuerza mecánica. La fuerza transversal al eje del pistón, resultante de todas las fuerzas actuantes, produce un momento torsor que es absorbido por el tambor y transmitido por éste al árbol motor fue es paralelo a los pistones. Datos Técnicos Cilindrada: de 5 a 1000 cm 3 /rev Presión: hasta 420 bar Velocidad máxima: hasta 5600 rpm Potencia máxima: hasta 933 kw Características constructivas 9 pistones / patines Placa plana Arbol pasante (bomba de placa inclinada) Ángulo de inclinación de 0 a +/- 15 Conexión de aspiración corta Propiedades especiales Reducido tiempo de basculamiento Pequeña masa Buen comportamiento alrededor de caudal nulo Pequeñas dimensiones Dos extremos del eje motor, posibilidad de acoplar bomba adicional Apta para funcionamiento reversible de grandes masas de inercia. Figura 9 placa inclinada α émbolo En las bombas de eje inclinado la cilindrada es función de émbolos bloque de cilindros d c árbol motor Figura 10 Figura 11 F = sección del pistón F = sección del pistón 13 AC+H

7