Cómo funcionan las bombas hidráulicas, tipos

Cómo funcionan las bombas hidráulicas

Índice

¿Qué es una bomba hidráulica?
Una bomba hidráulica convierte la energía mecánica de un motor primario en energía hidráulica produciendo caudal. La presión del sistema surge de la resistencia aguas abajo; la bomba no crea presión. Las estrechas tolerancias permiten la autocebado y el funcionamiento a alta presión.

Cómo funciona

El elemento giratorio crea baja presión en la entrada, la presión atmosférica empuja el fluido del depósito a la bomba. Las cámaras giratorias llevan el fluido a la salida, suministrando caudal al circuito. El bloqueo de la salida provoca peligrosos picos de presión que pueden dañar la bomba.

Clases de bombas

Desplazamiento positivo frente a desplazamiento no positivo. Las bombas de desplazamiento positivo desplazan un volumen casi fijo por rotación con un deslizamiento mínimo, ideal para hidráulica de alta presión. Las bombas de desplazamiento no positivo permiten el deslizamiento; el caudal varía con la restricción de salida, por lo que son adecuadas para tareas de circulación.

Tipos comunes

Las bombas de desplazamiento positivo utilizadas en la hidráulica industrial incluyen engranaje, Para la circulación se utilizan bombas no positivas (hidrodinámicas). El desplazamiento puede ser fijo o variable; los diseños variables cambian la geometría de la cámara (por ejemplo, el plato oscilante).

Bombas de engranajes

Bomba de engranajes externa - dos engranajes rectos externos crean la succión de entrada y transportan el fluido alrededor de la carcasa. Desplazamiento fijo; presión típica 150-300 Bar (≈ 2175-4350 PSI). Simple, robusto, rentable; eficiencia y ruido moderados.

Bomba de engranajes interna - un par de engranajes interno-externo de diseño compacto mejora la aspiración y reduce el ruido; se utiliza ampliamente en sistemas industriales/móviles. Presión típica de hasta ~400 Bar (≈ 5800 PSI) dependiendo de la serie del producto.

Opciones: conjuntos de engranajes simples, bidireccionales y dobles (HI-LO); tamaños de grupo normalizados para la integración.

Bombas de paletas

Diseños de simple y doble efecto; las paletas deslizantes en un anillo de levas crean volúmenes de cámara que aumentan/disminuyen alternativamente. Desplazamiento fijo o variable. Presión típica 70-200 Bar (≈ 1015-2900 PSI). Poco ruido, flujo suave; requiere aceite más limpio y una configuración precisa.

Adecuado para máquinas herramienta y sistemas que priorizan el confort acústico y el flujo constante.

Bombas de pistón

Pistón axial (plato oscilante) - Pistones dispuestos alrededor de un bloque de cilindros; el ángulo del plato oscilante determina la cilindrada (fija o variable). Alta eficiencia; presión típica 250-350 Bar+ (≈ 3625-5075 PSI). Admite compensación de presión/caudal y control sensible a la carga.

Pistón radial - pistones dispuestos radialmente; presión muy alta a caudales más bajos para sistemas de servicio pesado. Los diseños especializados pueden alcanzar ~650 Bar (≈ 9427 PSI).

Pros y contras: mayor eficacia y capacidad de presión; mayor coste y requisitos de mantenimiento de limpieza/precisión.

Bombas manuales

Bombas manuales de desplazamiento positivo utilizadas para alimentación de emergencia/respaldo o puesta en marcha; sencillas y fiables con bajo caudal y presión accionada por el operario.

Bombas no positivas (hidrodinámicas)

El caudal varía con la restricción de salida debido al deslizamiento intencionado; adecuado para tareas de circulación y refrigeración más que para hidráulica de alta presión.

Cómo dimensionar una bomba

  1. Definir la presión máxima de trabajo en el actuador (Bar/PSI).
  2. Determine el caudal requerido para la velocidad objetivo (LPM/GPM), luego calcule el desplazamiento si es necesario.
  3. Compruebe el tipo de fluido, la viscosidad y el intervalo de temperatura; diseñe la aspiración para evitar la cavitación.
  4. Haga coincidir el motor principal y el ciclo de trabajo (IEC 60034-1, S3/S4) con el comportamiento térmico.
  5. Elija desplazamiento (fijo o variable), control (presión/caudal/sensor de carga), puertos/manifold y clase de filtración.

Conversiones rápidas

  • 1 GPM ≈ 3,785 L/min
  • 1 Bar ≈ 14,5038 PSI

Engranaje vs Veleta vs Pistón: Comparación de ingeniería

CaracterísticaEngranajeVeletaPistón
Presión típica150-300 Bar70-200 Bar250-350 Bar+
EficaciaModeradoModerado-altoAlta
RuidoModeradoBajo-ModeradoModerado
CosteBajo-ModeradoModeradoMás alto
MantenimientoBajoModeradoMás alto
Opciones de controlDesplazamiento mayoritariamente fijoOpciones fijas/variablesFijo/variable (plato oscilante)
Uso típicoServicio general industrial/móvilSistemas silenciosos y de flujo suaveAlta presión y control variable

Conclusión: Elija el engranaje para el servicio general robusto, la paleta para el ruido más bajo y el flujo liso, el pistón para la alta presión y el control variable.

Cuadros comparativos detallados

Bombas de engranajes externos e internos

AtributoEngranaje externoEngranaje interno
DiseñoDos engranajes rectos externosPar de engranajes interno-externo
Presión típica150-300 BarHasta ~400 Bar (depende de la serie)
RuidoModeradoBaja
Rendimiento de aspiraciónEstándarMejorado
DesplazamientoFijoFijo
CosteBajaModerado
AplicacionesIndustria general/móvilIndustrial/móvil, diseños compactos

Bombas de paletas de simple efecto frente a las de doble efecto

AtributoAcción simpleDoble acción
Ciclos por revoluciónUna aspiración + una descargaDos de aspiración + dos de descarga
Ondulación del flujoMás altoBaja
RuidoBajo-ModeradoBaja
Rango de presión~70-200 Bar~70-200 Bar
Opciones de controlFijo o variableFijo o variable
MantenimientoModerado (desgaste de la aleta)Moderado (más piezas)

Bombas de pistón axiales frente a radiales

AtributoAxial (plato oscilante)Radial
Capacidad de presión250-350 Bar+Muy alto (especializado hasta ~650 Bar)
Características del flujoCaudales más elevados, compactosCaudal bajo, presión muy alta
Control de desplazamientoFijo o variable (ángulo de giro)Normalmente fijos; controles especializados
EficaciaAltaAlta
Coste y mantenimientoMayor; piezas de precisiónMayor; piezas de precisión
Aplicaciones típicasSistemas de control variable de alta presiónSistemas de alta resistencia que requieren una presión extrema

Desplazamiento variable frente a fijo

AtributoVariableFijo
Eficiencia energéticaMayor con cargas variablesBueno con carga constante
ComplejidadSuperior (controles, compensaciones)Baja
Requisitos de limpiezaMás ajustadoModerado
Coste inicialMás altoBaja
Opciones de controlDetección de carga, compensación de presión/caudalEncendido/apagado, flujo en función de la velocidad
Mejores casos de usoServicio fluctuante, prioridad a la eficienciaSimplicidad, prioridad de costes

Desplazamiento variable frente a fijo

Pros (Variable): Mejor eficiencia energética con cargas variables; admite control proporcional y sensible a la carga.

Cons (Variable): Mayor complejidad y coste; requisitos de limpieza y configuración más estrictos.

Mapeo de aplicaciones

  • Equipos móviles (plataformas elevadoras, plataformas de tijera): Bombas de CC, compactas colectores, puertos resistentes a las vibraciones.
  • Maquinaria industrial (máquinas herramienta, prensas): mayor control de la presión, clase de filtración por sensibilidad de los componentes.
  • Sistemas marinos: materiales resistentes a la corrosión, conectores sellados, tuberías externas minimizadas.
 
 
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