Bomba de lóbulos. Bomba de tornillo. Bomba de paletas desequilibradas y equilibradas.

La bomba de engranajes bihelicoidales (Herringbone gear pump, en inglés) es una modificación de la bomba de engranajes rectos. El líquido se bombea de manera semejante a la bomba de engranajes rectos. Sin embargo, en la bomba de engranajes bihelicoidales, cada juego de dientes comienza su fase de descarga de fluido antes de que el juego anterior haya terminado su fase de descarga. Esta superposición y el espacio relativamente mayor en el centro de los engranajes tienden a reducir al mínimo las pulsaciones y a proporcionar un flujo más constante que la bomba de engranajes rectos (spur gear pump, en inglés).

Bomba de engranajes helicoidales

La bomba de engranajes helicoidales es otra modificación de la bomba de engranajes rectos. Debido al diseño helicoidal del engranaje, la superposición de descargas sucesivas desde los espacios entre los dientes es incluso mayor que la producida en la bomba bihelicoidal; por lo tanto, el flujo de descarga es más estable. Gracias a esta mayor estabilidad, los engranajes pueden diseñarse con una menor cantidad de dientes más grandes, permitiendo un incremento de capacidad sin sacrificar la estabilidad del flujo.

Los engranajes de bombeo de este tipo de bomba son movidos por un sistema de engranajes de sincronización e impulsión que ayuda a mantener el juego intersticial requerido sin contacto metálico real entre los engranajes de bombeo. (El contacto metálico entre dientes proporcionaría un sello más estrecho contra el resbalamiento; sin embargo, causaría un desgaste acelerado, porque el material extraño en el líquido estaría presente sobre las superficies de contacto).

Los rodamientos de rodillos en ambos extremos de los ejes de engranaje mantienen la alineación apropiada y reducen al mínimo la pérdida por fricción en la transmisión de potencia. Se utilizan empaquetaduras adecuadas para prevenir fugas alrededor del eje.

Bomba de engranajes internos centrados

Otro diseño de bomba de engranaje interno se ilustra en las figuras. Esta bomba consiste en un par de elementos con forma de engranaje, uno dentro del otro, ubicados en el alojamiento de la bomba. El engranaje interno está conectado al eje motriz de la fuente de potencia.

La operación de este tipo de bomba se ilustra en las figuras. Para simplificar la explicación, los dientes del engranaje interno y los espacios entre los dientes del engranaje externo se numeran.

Observe que el engranaje interno tiene un diente menos que el engranaje externo. La forma del diente de cada engranaje se relaciona con la del otro de modo que cada diente del engranaje interno esté siempre en contacto con la superficie del engranaje externo, con un desplazamiento de contacto. Cada diente del engranaje interno engrana con el engranaje externo en un único punto durante cada revolución; en la ilustración ese punto está en X. En la visión A, el diente 1 del engranaje interno engrana con el espacio 1 del engranaje externo. A medida que los engranajes continúan girando, el diente 6 del engranaje interno engranará con el espacio 7 del engranaje externo, el diente 5 con el espacio 6, y así sucesivamente. Durante esta revolución, el diente 1 engranará con el espacio 2; y durante la siguiente, con el espacio 3. Consecuentemente, el engranaje externo girará a cinco sextos de la velocidad del engranaje interno.

A un lado del punto de acoplamiento, se forman bolsillos de tamaño creciente mientras los engranajes giran; al otro lado, los bolsillos disminuyen de tamaño. En la figura B, los bolsillos del lado derecho aumentan hacia la parte inferior de la ilustración, mientras que los del lado izquierdo disminuyen hacia la parte superior. Por lo tanto, el lado de entrada estaría a la derecha y el lado de descarga a la izquierda. En la figura A, el lado derecho del dibujo fue volcado para indicar los puertos; por ello, la entrada y la descarga aparecen invertidas (A en un dibujo cubre A en el otro).

Bomba de lóbulos

La bomba de lóbulos funciona siguiendo el principio de la bomba de engranajes de dientes externos: ambos elementos giran en sentidos opuestos, lo que permite aumentar el volumen y disminuir la presión, logrando así la aspiración del fluido.

Los lóbulos son considerablemente más grandes que los dientes de engranajes, pero existen solo dos o tres lóbulos en cada rotor. En una bomba de tres lóbulos, uno de los elementos es impulsado directamente por la fuente de energía y el otro mediante engranajes de sincronización. Durante la rotación, el fluido queda atrapado entre los lóbulos y las paredes de la carcasa, siendo transportado desde el lado de succión hacia el lado de descarga.

Los lóbulos se diseñan para producir un sello continuo en los puntos de intersección en el centro de la bomba. En algunos diseños se incorporan pequeñas paletas en el borde externo para mejorar la hermeticidad. La fuerza centrífuga mantiene estas paletas en contacto con la carcasa y los elementos giratorios.

Fig.: Bomba de lóbulos

Debido a su forma constructiva, el caudal desplazado puede ser elevado. Al generarse una única zona de presión, se trata de una bomba desequilibrada y, al no poder variarse su cilindrada, se clasifica como bomba de caudal constante.

Bomba de tornillo

La transmisión de potencia hidráulica mediante bombas de tornillo se utiliza principalmente en aplicaciones especiales, como submarinos. Aunque su eficiencia es baja y su costo elevado, resultan adecuadas para altas presiones (hasta 3000 psi) y entregan fluido con muy bajo nivel de ruido y pulsaciones.

Fig.: Bomba de tornillo

En algunos diseños, la línea de suministro se conecta al centro de la carcasa. El fluido ingresa por el puerto de succión y se desplaza axialmente entre los filetes de rosca hacia el puerto de descarga, ubicado en el centro de la bomba.

En las bombas de tornillo de desplazamiento fijo, el fluido es impulsado de manera constante mediante tres partes móviles: un rotor motriz y dos rotores locos. Los rotores locos no reciben potencia directa, sino que son arrastrados por el rotor motriz mediante el engrane de los filetes de rosca.

El fluido bombeado forma una película protectora entre los filetes helicoidales, evitando el contacto metal-metal. Esta película hidrodinámica depende de la velocidad de giro, la presión de descarga y la viscosidad del fluido.

Bomba de paletas desequilibradas

Las bombas hidráulicas de paletas presentan un rotor ranurado que gira dentro de un anillo volumétrico circular o elíptico. En las ranuras del rotor se alojan paletas rectangulares que se deslizan radialmente por acción de la fuerza centrífuga.

Fig.: Bomba de paletas desequilibradas

Al girar el rotor en posición excéntrica respecto del anillo volumétrico, se generan cámaras de volumen variable que permiten la aspiración y descarga del fluido. La excentricidad crea una zona de cierre hermético que impide el retroceso del aceite.

Al existir una sola zona de alta presión, las fuerzas generadas no se compensan, por lo que este tipo de bomba se clasifica como desequilibrada.

Fig.: Funcionamiento de bomba de paletas desequilibradas

Durante el funcionamiento, las cavidades formadas entre las paletas se expanden y comprimen, permitiendo la entrada del fluido por el puerto de aspiración y su salida por el puerto de descarga.

Bomba de paletas equilibradas

En este tipo de bomba se distinguen las siguientes características:

• Anillo volumétrico
• Rotor y anillo ubicados concéntricamente
• Dos zonas de aspiración y dos de descarga por revolución
• Caudal fijo
• Fuerzas resultantes equilibradas

Bombas manuales

Existen dos tipos de bombas alternativas manuales: de acción única y de doble acción. La bomba de acción única proporciona flujo únicamente durante uno de los movimientos del pistón, mientras que la bomba de doble acción suministra fluido durante ambos movimientos de bombeo. Las bombas de acción única se utilizan con frecuencia en gatos hidráulicos.

Fig.: Bomba manual hidráulica

Una bomba manual de doble acción se ilustra en la figura anterior. Este tipo de bomba se emplea en algunos sistemas hidráulicos de aeronaves como fuente de potencia hidráulica de emergencia, para la prueba de determinados subsistemas durante inspecciones de mantenimiento preventivo y para la detección de fallas.

Esta bomba consta de un cilindro, un pistón con una válvula de retención incorporada (A), un vástago de pistón, una palanca de accionamiento y una válvula de retención (B) ubicada en el puerto de entrada.

Cuando el pistón se desplaza hacia la izquierda, la presión del fluido en la cámara de salida, junto con la acción del resorte, mantiene cerrada la válvula de retención A. Este movimiento fuerza al fluido contenido en la cámara de entrada a desplazarse hacia el puerto de salida e ingresar al sistema.

Al mismo tiempo, el desplazamiento del pistón genera una zona de baja presión en la cámara de entrada. La diferencia de presión entre esta cámara y el fluido del depósito, que se encuentra a presión atmosférica, actúa sobre la válvula de retención B, comprimiendo su resorte y permitiendo su apertura. De este modo, el fluido ingresa a la cámara de entrada.

Cuando el pistón completa su recorrido hacia la izquierda, la cámara de entrada queda totalmente llena de fluido, anulándose la diferencia de presión con el depósito y permitiendo que el resorte cierre la válvula de retención B.

Durante el desplazamiento del pistón hacia la derecha, el fluido confinado en la cámara de entrada actúa sobre la válvula de retención A, comprimiendo su resorte y permitiendo su apertura. El fluido fluye entonces desde la cámara de entrada hacia la cámara de salida.

Debido al volumen ocupado por el vástago del pistón, la cámara de salida no puede contener todo el fluido transferido desde la cámara de entrada. Dado que los líquidos son prácticamente incomprensibles, el fluido excedente es forzado a salir por el puerto de descarga hacia el sistema hidráulico.