Bomba de aceite para engranajes
¿Qué es una bomba de aceite de engranajes?
Una bomba de aceite de engranajes es una bomba que utiliza el engranaje de los engranajes para bombear fluido por desplazamiento. Es una típica bomba rotativa de desplazamiento positivo, que bombea una cantidad constante de fluido por cada revolución. La bomba de aceite de engranajes bombea principalmente aceites y otros fluidos industriales muy viscosos. Los fabricantes de bombas de aceite de engranajes diseñan la bomba con un par de engranajes entrelazados. Un eje acciona un engranaje, y el primer engranaje acciona el segundo. Debido a las estrechas tolerancias entre los engranajes, las bombas de aceite de engranajes se utilizan principalmente para líquidos limpios. Es evidente en sistemas de energía hidráulica, plantas de procesamiento químico y refinerías de petróleo y gas. La bomba de aceite de engranajes está disponible en dos variantes principales: una bomba de aceite de engranajes externos que utiliza dos engranajes rectos externos o una bomba de aceite de engranajes internos que utiliza engranajes dentados. En comparación, la bomba de aceite de engranajes externos puede gestionar presiones y caudales más elevados que la bomba de aceite de engranajes internos.
Figura: Muestra la configuración de la bomba de aceite de engranajes.
Componentes de la bomba de aceite de engranajes
Motor eléctrico
La bomba de aceite de engranajes utiliza un motor eléctrico para accionar el elemento giratorio. El motor eléctrico es un dispositivo electrotécnico que convierte el suministro de energía eléctrica en energía mecánica de salida. Los dos tipos de motores eléctricos son los de corriente alterna (CA) y los de corriente continua (CC). La mayoría de los fabricantes de bombas de aceite de engranajes diseñan las unidades con un motor DC sin escobillas.
Cuerpo de la bomba
El cuerpo o carcasa de la bomba protege el elemento giratorio y otros componentes internos, como el eje, los cojinetes y los casquillos del eje. El cuerpo de la bomba puede construirse con diversos materiales, como acero fundido, hierro fundido dúctil y latón. Los fabricantes de bombas de aceite de engranajes suelen sellar la carcasa de la bomba para evitar fugas y mantener la presión.
Eje
La bomba es un componente mecánico rotativo soportado por el cojinete y conectado al engranaje impulsor. Une el elemento giratorio al motor eléctrico directamente o mediante un acoplamiento. Suele ser de acero inoxidable porque es resistente y puede superar las vibraciones durante el funcionamiento de la bomba.
Engranajes
La bomba de aceite de engranajes se compone de un conjunto de engranajes entrelazados, un engranaje conductor y un engranaje conducido, que constituyen el elemento giratorio. La finalidad de los engranajes es mover el fluido a través del cuerpo de la bomba. Los fabricantes de bombas de aceite de engranajes diseñan los engranajes a partir de acero fundido, acero al carbono tratado térmicamente, bronce y aceros aleados.
Cierres mecánicos
Los cierres mecánicos impiden que el líquido a presión salga de la bomba. También evitan que la bomba aspire aire en condiciones de vacío.
Rodamientos
Los cojinetes soportan el conjunto del rotor y garantizan su perfecta alineación con el cuerpo de la bomba. Soportan la carga totalmente giratoria del eje durante el funcionamiento y minimizan la fricción entre el eje giratorio y el estator para un funcionamiento suave.
Válvula limitadora de presión
Los fabricantes de bombas de aceite de engranajes suelen instalar una válvula limitadora de presión en el sistema de tuberías de descarga de la bomba. Este componente esencial ayuda a proteger la bomba y las tuberías de la sobrepresurización.
¿Cómo funciona la bomba de aceite para engranajes?
La bomba de aceite de engranajes utiliza la acción giratoria de los engranajes para mover el líquido a través de la bomba. Cuando el motor eléctrico arranca, el elemento giratorio gira, desarrollando un sello líquido con la carcasa de la bomba y creando succión en la entrada de la bomba. Cuando los engranajes salen de la malla en el lado de entrada de la bomba, forman un volumen expandido. El aceite es aspirado hacia el interior de la carcasa de la bomba, encerrado en las cavidades creadas entre los dientes de los engranajes, y transferido desde la entrada hasta la descarga alrededor de la pared exterior del interior de la carcasa de la bomba. Los dientes de engranaje entrelazados del lado de descarga de la bomba reducen el volumen y fuerzan la salida del fluido bajo presión. Mientras giran los engranajes, sus dientes se entrecruzan repetidamente, encerrando un volumen fijo de aceite y transfiriéndolo mecánicamente en una acción de bombeo cíclica. Una vez que el aceite llega a la salida de la bomba, los engranajes se engranan y sellan.
Tipos de bombas de aceite de engranajes
Bomba de aceite de engranajes externa
Una bomba de aceite de engranajes externos consta de dos engranajes idénticos que encajan entre sí, montados dentro de una carcasa ajustada. Puede utilizar engranajes rectos, helicoidales o de espiga para desplazar el fluido bombeado a través de la bomba. El engranaje impulsor se conecta con el eje de la bomba y acciona el engranaje impulsado en sentido contrario. Los fabricantes de bombas de aceite de engranajes ensamblan los engranajes y la carcasa de la bomba con una holgura delicada para proteger el fluido contra fugas por el lado de descarga y permitir que la bomba desarrolle succión en la entrada. Gracias a la tolerancia más estrecha y a un eje más rígido, la bomba de aceite de engranajes externos puede soportar presiones y caudales más elevados. Esta bomba es muy frecuente en aplicaciones de energía hidráulica, normalmente en vehículos, equipos de plantas móviles y maquinaria de elevación.
Figura: Muestra de una bomba de aceite de engranajes externa.
Figura: Muestra la disposición de los engranajes en la bomba de aceite de engranajes externos.
Bomba interna de aceite de engranajes
La bomba de aceite de engranajes internos difiere de la bomba de aceite de engranajes externos en la disposición de los engranajes. Una bomba de aceite de engranajes internos también está formada por dos engranajes entrelazados, pero uno gira dentro del otro y en la misma dirección. El engranaje más grande, llamado rotor, es un engranaje interno, lo que significa que sus dientes sobresalen por dentro. El engranaje más pequeño, llamado piñón loco, es un engranaje recto situado dentro del engranaje más grande y sujeto mediante un piñón y un casquillo fijados a la carcasa de la bomba. El engranaje loco encaja con el rotor, permitiendo que los dientes del engranaje engranen en un punto. La bomba de aceite de engranajes internos tiene mejor holgura y puede funcionar a baja velocidad, por lo que es perfecta para líquidos sensibles al cizallamiento, como jabones y pinturas. En contraste con la bomba de aceite de engranajes externos, las bombas de aceite de engranajes internos ofrecen una mejor capacidad de aspiración y pueden manejar fluidos más viscosos. Tiene numerosas ventajas, como un amplio rango de funcionamiento y facilidad de instalación y mantenimiento.
Figura: Muestra de una bomba de aceite de engranajes interna.
Aplicaciones de la bomba de aceite de engranajes
Las bombas de aceite de engranajes se utilizan ampliamente en diversas industrias como la química, petroquímica, jabonera, papelera, refinerías de petróleo y gas, etc. Son componentes vitales de los sistemas de energía hidráulica en equipos de plantas móviles, vehículos y maquinaria de elevación. También se encuentran en sistemas de transmisión automática, embragues semiautomáticos, direcciones asistidas y sistemas de propulsión. Los usos típicos de las bombas de aceite de engranajes son los siguientes:
- Las bombas de aceite de engranajes se utilizan como bombas de aceite en los motores para suministrar aceite lubricante y refrigerar.
- Se utilizan para trasvasar petróleo crudo y gasóleo en las industrias petroquímicas.
- Se utilizan para lubricar la transmisión automática o variable continua, especialmente al arrancar o parar el vehículo.
- Se utilizan para bombear productos de alta viscosidad, como aceite, pinturas y resinas.
- Se utilizan en diversas aplicaciones con suministro irregular porque la potencia de la bomba sólo se ve ligeramente afectada por la presión.
- Se utilizan para trasvasar aceites, grasas vegetales y mantequilla en las industrias alimentarias.
Ventajas de la bomba de aceite de engranajes
- Las bombas de aceite de engranajes pueden producir una alta presión de descarga (hasta 5000 Psi)
- Proporcionan un flujo suave y sin pulsaciones proporcional a la velocidad de rotación de sus engranajes.
- Tienen un excelente control de la salida. De ahí que puedan utilizarse como bombas dosificadoras.
- Las bombas de aceite de engranajes son ligeras, compactas y sencillas gracias a sus pocas piezas móviles.
- Son autocebantes y pueden elevarse en seco, aunque sus características de cebado mejoran si se humedecen los engranajes.
- Pueden superar condiciones de alta temperatura de hasta 700 grados Fahrenheit.
- Tienen un alto rendimiento y un bajo consumo.
- Son perfectas para trasvasar fluidos muy viscosos.
- La bomba de aceite de engranajes es birotacional, por lo que se puede cambiar el extremo de descarga.
- Son fáciles de manejar, mantener y reconstruir.
- Proporcionan un funcionamiento sin cavitación
Desventajas de la bomba de aceite de engranajes
- La bomba de aceite de engranajes no puede bombear fluido con partículas sólidas en suspensión. Los sólidos afectan a la rotación de los engranajes.
- Deben mantener siempre una holgura fija entre los engranajes y la carcasa de la bomba
- Requieren una lubricación regular de los engranajes por el fluido bombeado; por lo tanto, no pueden funcionar en seco durante periodos prolongados. La bomba de aceite para engranajes suministra más de lo que suele ser necesario para una lubricación adecuada, a fin de garantizar un suministro de aceite suficiente en condiciones de funcionamiento extremas.
- La bomba de aceite de engranajes funciona contra la contrapresión, y cualquier obstrucción aguas abajo puede provocar averías en las tuberías o en el equipo.
- Los engranajes requieren una fabricación precisa y pueden ser caros.
- Los engranajes entrelazados pueden ser ruidosos.
Localización de averías en la bomba de aceite de engranajes
El motor no arranca
- El cable de alimentación está roto. Consulte a un técnico electricista autorizado para que inspeccione y sustituya los cables rotos.
- El fusible está fundido o el disyuntor se dispara. Inspeccione la bomba en busca de un fusible fundido y sustitúyalo si es necesario. Asegúrese de restablecer el disyuntor si es necesario.
- No hay alimentación eléctrica en el panel de control o la alimentación es inadecuada. Compruebe el panel de entrada principal y asegúrese de que las conexiones del cable de alimentación siguen las directrices de la bomba de aceite de engranajes.
La bomba no puede autocebarse
- El sentido de giro del motor es incorrecto/invertido. Compruebe el sentido de giro del motor y cambie las polaridades si es necesario. Asegúrese de que el sentido de giro del motor coincide con el sentido de la flecha indicada en la placa de características por el fabricante de la bomba de aceite de engranajes.
- La bomba está atascada de aire. Abra la válvula del conducto de purga de aire.
- La altura de aspiración es demasiado elevada para la velocidad de la bomba. Asegúrese de comprender los requisitos de altura de aspiración antes de seleccionar la bomba.
La bomba da descarga cero
- El sentido de giro del motor es incorrecto. Compruebe que el sentido de giro del motor coincide con la flecha de la carcasa y la placa de características.
- Hay una bolsa de aire en el conducto de aspiración. Llene de líquido el conducto de aspiración e incline la tubería hacia arriba. Asegúrese de que las tuberías estén rectas y sin dobleces.
- La válvula de alivio ha fallado. Inspeccione y limpie o sustituya la válvula de alivio.
- Hay entrada de aire a través de la junta. Inspeccione las juntas, las tuberías y las juntas conectadas y corríjalas. Sustituya la junta de la bomba si es necesario. Inspeccione las juntas tóricas de la bomba y sustitúyalas si es necesario.
La bomba es ruidosa
- La bomba está cavitando. Utilice tuberías del diámetro correcto según el fabricante de la bomba de aceite de engranajes. Reduzca la altura de aspiración y limpie los filtros. Pruebe también a reducir la velocidad de la bomba y a aumentar el nivel de líquido en el depósito.
- Vibraciones en las válvulas de seguridad. Ajuste la presión al nivel recomendado por el fabricante de la bomba de aceite de engranajes o sustituya la válvula de seguridad si es necesario.
- Los engranajes están dañados. Inspeccione los engranajes y sustitúyalos si es necesario.
- Hay una desalineación significativa de la bomba. Inspeccione la bomba y vuelva a alinear los componentes si es necesario.
La bomba entra demasiado aire
- La junta de la boca de aspiración está defectuosa. Inspeccione y repare el sellado de la bomba.
- La velocidad de la bomba es baja. Aumente la velocidad de la bomba hasta el nivel recomendado por el fabricante de la bomba de aceite para engranajes.
- Las conexiones de las tuberías están muy desgastadas. Inspeccione, repare o sustituya las conexiones de las tuberías.
Resumen
Una bomba de aceite de engranajes es un tipo común de bomba de desplazamiento positivo que utiliza el engranaje de los engranajes para transferir fluidos por desplazamiento. Los fabricantes de bombas de aceite de engranajes equipan la bomba con un par de engranajes entrelazados, que encierran repetidamente un volumen fijo de fluido bombeado y lo transfieren mecánicamente mediante una acción de bombeo cíclica. Las bombas de aceite de engranajes se aplican para bombear aceite y otros fluidos de alta viscosidad en las industrias química, petroquímica y papelera. Estas bombas de engranajes para dispositivos de corte de bordes están disponibles en dos configuraciones básicas: bomba de aceite de engranajes internos y bomba de aceite de engranajes externos. La bomba de aceite de engranajes internos difiere de la bomba de aceite de engranajes externos en la disposición de los engranajes. Sin embargo, en términos de funcionamiento, la bomba de aceite de engranajes internos tiene mejor capacidad de aspiración y es más adecuada para fluidos de alta viscosidad y sensibles al cizallamiento. En general, las bombas de aceite de engranajes ofrecen las extraordinarias ventajas de una estructura compacta y sencilla con pocas piezas móviles. También tienen un bajo consumo y un alto rendimiento energético y volumétrico.