Las bombas de desplazamiento positivo son dispositivos hidráulicos que transportan un volumen fijo de fluido en cada ciclo de operación, independientemente de la presión del sistema. Funcionan confinando el fluido dentro de una cavidad cerrada y desplazándolo mecánicamente hacia la salida.

A diferencia de las bombas de desplazamiento no positivo, estas bombas garantizan un flujo constante, lo que las hace ideales para aplicaciones que requieren precisión y alta presión. Sin embargo, requieren válvulas de alivio de presión para evitar daños en caso de obstrucción en la salida.

Se clasifican en dos tipos principales:

• Bombas de desplazamiento fijo: Mantienen un caudal constante y solo pueden modificar su flujo variando la velocidad de accionamiento.
• Bombas de desplazamiento variable: Permiten ajustar el volumen de fluido desplazado mediante mecanismos internos de control.

Ejemplos comunes incluyen bombas de engranajes, de pistón y de paletas, utilizadas en sistemas hidráulicos industriales, maquinaria pesada y circuitos de control de fluidos.

Una bomba no genera presión por sí misma. Sin embargo, la presión se desarrolla debido a las restricciones dentro del sistema hidráulico, lo que afecta directamente la salida volumétrica de la bomba. A medida que la presión del sistema aumenta, la salida volumétrica disminuye. Esta reducción en el caudal se debe a un incremento en las pérdidas internas de la bomba, donde parte del fluido recircula del lado de salida hacia la entrada. Este fenómeno, conocido como resbalamiento de la bomba, es un factor crítico en el rendimiento de todas las bombas hidráulicas. Por esta razón, la mayoría de las bombas se clasifican en función de su salida volumétrica a una presión determinada.

Existen diversos métodos para clasificar las bombas. Entre los términos más comunes se encuentran desplazamiento positivo, desplazamiento no positivo, desplazamiento fijo, salida volumétrica fija, volumen de caudal variable y volumen constante. De estos, los dos primeros representan la división fundamental: todas las bombas pertenecen a una de estas dos categorías.

Las bombas de desplazamiento no positivo descargan el fluido en un flujo continuo, mientras que las de desplazamiento positivo entregan volúmenes discretos separados por períodos sin descarga. En las primeras, la salida varía con la presión del sistema, ya que no poseen un sello interno contra el resbalamiento. Por el contrario, las bombas de desplazamiento positivo cuentan con un sello interno que minimiza pérdidas, lo que les permite entregar un volumen de fluido definido en cada ciclo, independientemente de la resistencia en el sistema, siempre que la capacidad de la fuente de potencia no sea sobrepasada.

Si la salida de una bomba de desplazamiento no positivo se bloquea, la presión se eleva hasta el punto máximo permitido, generando calor y posibles daños. En cambio, si la salida de una bomba de desplazamiento positivo se cierra completamente, la presión aumentará rápidamente hasta niveles peligrosos, lo que puede causar el bloqueo del sistema o la ruptura de componentes. Por esta razón, es fundamental incorporar válvulas de alivio en los sistemas hidráulicos que emplean este tipo de bombas.

Gracias a su movimiento cíclico constante, las bombas de desplazamiento positivo mantienen un caudal constante, soportando variaciones de presión dentro de sus límites operativos. Su principio de funcionamiento implica la conversión de energía mecánica en energía hidráulica mediante el confinamiento del fluido dentro de una cámara cerrada y su posterior expulsión controlada.

Un ejemplo clásico de bomba de desplazamiento positivo es la bomba de émbolo, en la cual un pistón se mueve dentro de un cilindro. El puerto de entrada se conecta a un depósito, y los puertos de entrada y salida contienen válvulas unidireccionales que aseguran el flujo en una única dirección. Estas bombas suelen encontrarse en sistemas oleohidráulicos, donde no solo generan caudal sino que también lo trasladan al sistema, permitiendo su funcionamiento incluso a altas presiones.

Figura : bomba de émbolo

Figura : Bomba alternativa o de desplazamiento positivo

Las bombas de desplazamiento positivo pueden subdividirse en dos tipos principales: de desplazamiento fijo y de desplazamiento variable. Las primeras suministran siempre la misma cantidad de fluido en cada ciclo, variando el flujo solo con la velocidad de la bomba. En sistemas hidráulicos que utilizan este tipo de bombas, se requiere un regulador de presión o válvula de descarga para evitar sobrepresiones. Este regulador desvía el fluido de vuelta al depósito cuando la presión deseada se alcanza, evitando esfuerzos innecesarios sobre la bomba y el sistema.

Por otro lado, las bombas de desplazamiento variable permiten ajustar la cantidad de fluido suministrado por ciclo mediante un mecanismo interno de control, lo que las hace más versátiles en aplicaciones donde se requiere un caudal ajustable.

Las bombas pueden clasificarse además según su diseño específico para generar el flujo de fluido. En hidráulica, los tres tipos principales son las bombas centrífugas, rotativas y alternativas. Las bombas centrífugas, de desplazamiento no positivo, se utilizan en aplicaciones donde no se requiere alta presión, mientras que las rotativas y alternativas son mayormente de desplazamiento positivo y permiten operar en sistemas de mayor exigencia.

Las bombas centrífugas, cuyo elemento propulsor es un rodete giratorio, transforman la energía mecánica en energía hidrodinámica. En este tipo de bombas, la energía cinética del fluido se convierte en presión a medida que avanza a través de las paletas del impulsor. Un punto importante en este diseño es que la descarga no debe tener contrapresión significativa, ya que si la salida se bloquea completamente, la bomba seguirá girando sin generar caudal, consumiendo energía sin mover fluido.

Figura . Esquema de una bomba centrífuga

Por sus características, las bombas de desplazamiento no positivo no son adecuadas para transmisión hidrostática de potencia hidráulica, ya que no generan un caudal definido a presión constante. En cambio, las bombas de desplazamiento positivo, al proporcionar un volumen fijo de fluido por ciclo, son esenciales en aplicaciones de alta presión y precisión, como en maquinaria industrial y sistemas de control hidráulico.

Términos destacados :

• Bomba de desplazamiento positivo ( Positive displacement pump )
• Bomba de desplazamiento fijo ( Fixed displacement pump )
• Bomba de desplazamiento variable ( Variable displacement pump )
• Resbalamiento de la bomba ( Pump slippage )
• Caudal constante ( Constant flow rate )
• Caudal variable ( Variable flow rate )
• Salida volumétrica ( Volumetric output )
• Eficiencia volumétrica ( Volumetric efficiency )
• Eficiencia energética ( Energy efficiency )
• Válvula de alivio ( Relief valve )
• Regulador de presión ( Pressure regulator )
• Presión de salida ( Output pressure )
• Flujo hidráulico ( Hydraulic flow )
• Sistema hidráulico ( Hydraulic system )
• Cilindrada ( Displacement volume )
• Impulsor ( Impeller )
• Bomba centrífuga ( Centrifugal pump )
• Bomba rotativa ( Rotary pump )
• Bomba alternativa ( Reciprocating pump )
• Potencia hidráulica ( Hydraulic power )
• Bomba oleohidráulica ( Oil-hydraulic pump )
• Regulación de presión ( Pressure regulation )
• Desplazamiento volumétrico ( Volumetric displacement )
• Motor de accionamiento ( Drive motor )
• Válvula de descarga ( Discharge valve )
• Convertidor de energía ( Energy converter )
• Fluido de trabajo ( Working fluid )
• Presión diferencial ( Differential pressure )
• Actuador hidráulico ( Hydraulic actuator )
• Depósito de fluido ( Fluid reservoir )

En resumen, las bombas de desplazamiento positivo son fundamentales en numerosos procesos industriales debido a su capacidad para suministrar un caudal constante y soportar altas presiones. Su diseño y funcionamiento permiten su integración en sistemas hidráulicos donde la confiabilidad y la eficiencia son factores clave.