Símbolos de bombas hidráulicas y guía de bombas hidráulicas accionadas por PTO

Símbolos de la bomba hidráulica son representaciones gráficas estandarizadas que se utilizan en diagramas de circuitos hidráulicos (esquemas) para identificar el tipo, la dirección del flujo y el método de control de una bomba sin descripción escrita. Leerlos correctamente es esencial para cualquiera que diseñe, solucione problemas o mantenga un sistema hidráulico. Entre los muchos tipos de bombas representados en estos esquemas, la bomba hidráulica accionada por PTO (toma de fuerza) es una de las más importantes en la práctica: se utiliza ampliamente en agricultura, transporte por carretera, construcción y servicios de emergencia donde el motor de un vehículo impulsa directamente las funciones de trabajo hidráulico.

Este artículo explica cómo interpretar con precisión los símbolos de las bombas hidráulicas, cubre las variaciones de símbolos clave que encontrará y luego profundiza en la profundidad práctica de las bombas hidráulicas accionadas por PTO: cómo funcionan, qué especificaciones importan y cómo seleccionar la correcta para una aplicación determinada.

Cómo leer el símbolo básico de la bomba hidráulica

La norma ISO 1219 regula los símbolos esquemáticos hidráulicos y neumáticos a nivel mundial. Según esta norma, todos los símbolos de las bombas hidráulicas comparten una base común: un círculo que representa el cuerpo de la bomba, con un triángulo negro sólido apuntando hacia afuera del círculo para indicar la dirección del flujo. El triángulo que apunta en dirección opuesta al círculo muestra que se está expulsando fluido; esto distingue una bomba (entrada de energía, salida de fluido) de un motor hidráulico (entrada de fluido, salida mecánica), donde el triángulo apunta hacia adentro, hacia el círculo.

Los elementos adicionales agregados a este símbolo básico transmiten características específicas de la bomba:

• Flecha única que atraviesa el círculo (diagonal): Indica una bomba de desplazamiento fijo: la bomba entrega el mismo volumen de fluido por revolución independientemente de la presión del sistema o del ajuste externo.
• Doble flecha a través del círculo (dos diagonales, una con punta de flecha en cada extremo): Indica una bomba de desplazamiento variable: el flujo de salida se puede ajustar mientras la bomba está funcionando, generalmente cambiando el ángulo del plato cíclico en una bomba de pistón.
• Dos triángulos de flujo en lados opuestos del círculo: Indica una bomba bidireccional capaz de bombear en ambas direcciones; la bomba puede invertir el flujo, algo común en los circuitos de transmisión hidrostática.
• Una flecha curva alrededor de la línea del eje: Indica la dirección de rotación del eje (en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj), lo cual es fundamental al especificar el reemplazo de la bomba o conectar una transmisión de PTO.
• Símbolo de resorte o línea de presión piloto agregada al círculo: Indica una bomba de desplazamiento variable con presión compensada donde el desplazamiento se reduce automáticamente a medida que la presión del sistema alcanza el punto de ajuste del compensador.
• Línea discontinua desde un elemento de control hasta la bomba: Indica desplazamiento variable operado por piloto o controlado remotamente; el desplazamiento se controla mediante una señal hidráulica o eléctrica separada.

El eje que impulsa la bomba se muestra como una línea que ingresa al círculo desde el lado opuesto al triángulo de flujo. Cuando dos bombas comparten un eje común (una configuración de bomba en tándem común en tractores agrícolas y circuitos de carga), se dibujan dos círculos conectados por la misma línea de eje, cada uno con su propio triángulo de flujo y puerto de salida.

Variaciones del símbolo de la bomba hidráulica según el tipo de bomba

Si bien el símbolo básico es el mismo para todas las bombas hidráulicas, la combinación de modificadores comunica la tecnología de bomba específica que se utiliza. La siguiente tabla resume los tipos de bombas más comunes y sus características de símbolo correspondientes:

Al leer un esquema hidráulico, el símbolo de la bomba casi siempre está conectado a un símbolo del motor primario (motor eléctrico o motor de combustión interna) en un lado y a la línea de presión del sistema en el otro. La línea de retorno del tanque (depósito) se conecta a otra parte del circuito. Trazar estas conexiones desde el símbolo de la bomba hacia afuera es el punto de partida para comprender cualquier diagrama de circuito hidráulico.

Cómo funcionan las bombas hidráulicas accionadas por PTO

Una bomba hidráulica accionada por PTO (toma de fuerza) extrae energía mecánica directamente de la transmisión o el motor de un vehículo o tractor, convirtiéndola en flujo hidráulico y presión para impulsar funciones de trabajo externas. El eje de la TDF, estandarizado en 540 RPM o 1000 RPM para tractores agrícolas bajo normas ISO 500 y ASAE S203 — se acopla directamente al eje de entrada de la bomba a través de una conexión estriada o adaptador de caja de cambios.

A diferencia de las unidades de potencia hidráulica accionadas eléctricamente o las bombas montadas en motores con transmisión directa por correa o engranajes, una bomba PTO tiene una característica operativa clave: solo produce flujo hidráulico cuando la TDF está activada y el motor está funcionando por encima del ralentí. La salida de flujo aumenta directamente con la velocidad del eje de la TDF: si el acelerador del motor disminuye, también lo hace el flujo de salida de la bomba y, por lo tanto, la velocidad de cualquier actuador accionado hidráulicamente.

El símbolo de la bomba hidráulica utilizado en un esquema de sistema impulsado por PTO muestra el círculo de la bomba estándar con una línea de eje, pero el motor primario conectado a ese eje generalmente se muestra como un símbolo de motor o está etiquetado como "PTO" en lugar del círculo de motor eléctrico estándar. En algunos esquemas, aparece un símbolo de caja de cambios entre el eje de la TDF y la bomba para indicar una relación de transmisión que aumenta o reduce la velocidad.

Tipos de bombas PTO y para qué aplicaciones se adaptan

Las tres principales tecnologías de bombas utilizadas en aplicaciones de PTO ofrecen diferentes compensaciones en capacidad de presión, consistencia de flujo, eficiencia y costo:

Bombas de engranajes (más comunes para uso con PTO)

Las bombas de engranajes externos dominan las aplicaciones hidráulicas de PTO debido a su simplicidad, robustez y tolerancia a fluidos contaminados, algo importante en entornos agrícolas y de construcción. Una bomba de engranajes de PTO típica funciona a 150 a 250 bares (2175 a 3625 psi) presión continua con caudales de 11 a 114 litros por minuto a velocidades de PTO de 540 o 1000 RPM. Son de desplazamiento fijo: el flujo es directamente proporcional a la velocidad del eje y no se puede ajustar de forma independiente.

Bombas de pistón (alta presión, flujo variable)

Las bombas de pistones axiales ofrecen una presión continua más alta, hasta 350–420 bares (5000–6000 PSI) — y, en configuraciones de desplazamiento variable, permiten ajustar el flujo independientemente de la velocidad del motor. Esto los hace adecuados para aplicaciones exigentes de PTO, como grúas montadas en camiones (plumas articuladas), sistemas de elevación con gancho y herramientas hidráulicas de alta presión. La contrapartida es un mayor costo y una mayor sensibilidad a la contaminación de fluidos: normalmente se requiere una limpieza ISO 4406 Clase 16/14/11 o mejor.

Bombas de paletas (flujo suave, presión media)

Las bombas de paletas ofrecen un flujo muy suave y de baja pulsación, lo que las hace adecuadas para aplicaciones impulsadas por PTO donde la calidad del flujo es importante: ciertos sistemas transportadores, aplicaciones de pulverización y asistencias de dirección hidráulica. La capacidad de presión es moderada a 140 a 175 bares (2000 a 2500 PSI) y son más sensibles al desgaste con fluido contaminado que las bombas de engranajes. Menos común en el uso de PTO agrícola, pero se encuentra en algunas aplicaciones de vehículos industriales.

Especificaciones clave para seleccionar una bomba hidráulica accionada por PTO

Adaptar una bomba hidráulica de PTO a su aplicación requiere evaluar varias especificaciones interdependientes. Si se equivoca, se producirá un rendimiento insuficiente o un fallo prematuro de la bomba:

La especificación del sentido de rotación merece especial atención. Hacer funcionar una bomba de engranajes en la dirección de rotación incorrecta fuerza inmediatamente al fluido contra los sellos internos en la dirección incorrecta, lo que provoca fallas catastróficas en los sellos y la destrucción de la bomba en cuestión de minutos. - no horas. Siempre verifique la dirección de rotación en la placa de identificación de la bomba y compárela con la rotación real del eje de la TDF antes del arranque.

Configuraciones de montaje de bomba de PTO y disposiciones de transmisión

Las bombas hidráulicas de la PTO se conectan a la fuente de energía a través de varias disposiciones físicas diferentes según el tipo de vehículo, los puntos de montaje disponibles y la ubicación requerida de la bomba:

• Soporte de toma de fuerza trasera directa del tractor: La bomba se atornilla directamente a un soporte en el eje de la toma de fuerza trasera del tractor mediante un eje de transmisión de junta universal. Común para accionar implementos hidráulicos externos: partidores de madera, clavadores de postes, sembradoras hidráulicas. La bomba y su depósito normalmente están montados en el bastidor del implemento, no en el tractor.
• PTO montada en la transmisión (camión): En camiones comerciales, un puerto de PTO de caja de cambios (tamaños estándar SAE A a F) acepta una unidad de PTO coincidente que impulsa la bomba a través de un engranaje directo. La bomba está montada con brida en la caja de cambios de la TDF. Esta es la disposición estándar para camiones volquete, vehículos de recogida de basuras, camiones con gancho y camiones grúa.
• PTO de caja de transferencia: Los camiones con tracción en las cuatro ruedas y cajas de transferencia a veces proporcionan una salida de PTO desde la caja de transferencia, lo que permite el funcionamiento de la bomba mientras el vehículo está parado con la transmisión desconectada. Utilizado en aparatos contra incendios y vehículos de respuesta a emergencias.
• PTO del volante del motor: Bombas montadas directamente en la campana del motor y accionadas desde el volante a través de un paquete de embrague. Proporciona un funcionamiento continuo de la bomba independiente de la caja de cambios; se utiliza en hormigoneras, quitanieves y camiones cisterna de vacío donde se necesita potencia hidráulica continua independientemente de la velocidad del vehículo.

Cálculo del desplazamiento y la potencia de la bomba de la TDF necesarios

El dimensionamiento adecuado de una bomba PTO comienza con la definición del flujo y la presión hidráulicos requeridos, y luego vuelve a los requisitos de desplazamiento y potencia de entrada. Los cálculos son sencillos:

Cilindrada requerida de la bomba (cc/rev):

Desplazamiento = (Flujo requerido en L/min × 1000) ÷ Velocidad de la TDF en RPM

Ejemplo: un partidor de troncos requiere 30 L/min a una velocidad de PTO de 1000 RPM. Desplazamiento = (30 × 1000) ÷ 1000 = 30 cc/revoluciones . Seleccione una bomba con un desplazamiento de 30 a 35 cc/rev para permitir pérdidas de eficiencia volumétrica (normalmente del 5 al 15 % en bombas de engranajes).

Potencia de entrada requerida (kW):

Potencia (kW) = (Caudal en L/min × Presión en bar) ÷ 600 ÷ eficiencia global

Ejemplo: 30 L/min a 200 bar, eficiencia global 0,85. Potencia = (30 × 200) ÷ 600 ÷ 0,85 = 11,8 kW (aproximadamente 15,8 CV) . La potencia nominal de la PTO del tractor debe exceder esta cifra; una PTO de tractor de 30 HP es adecuada; un tractor de 20 CV no lo es.

Añade siempre un 20-25 % de margen de seguridad por encima de la potencia calculada al especificar el tamaño del tractor, ya que la eficiencia de la bomba disminuye con el desgaste y los transitorios de presión del sistema pueden exceder los valores de estado estable durante condiciones de calado del actuador.

Problemas comunes de la bomba PTO y cómo diagnosticarlos

La mayoría de las fallas de las bombas hidráulicas de la PTO siguen patrones reconocibles que pueden diagnosticarse antes de que ocurra una falla total:

• Cavitación (ruido de gemidos o gritos al arrancar): Causado por un suministro insuficiente de aceite a la entrada de la bomba, generalmente debido a un filtro de succión obstruido, una manguera de succión colapsada o un nivel de líquido del depósito demasiado bajo. La cavitación erosiona los componentes internos de la bomba a las pocas horas de funcionamiento continuo. Verifique el vacío de la línea de succión con un vacuómetro. más de 0,3 bar (9 inHg) en la entrada de la bomba indica una restricción de succión.
• Flujo bajo y movimiento lento del actuador: En una bomba de engranajes, esto indica desgaste interno: la holgura entre el engranaje y la carcasa ha aumentado más allá de las especificaciones, lo que permite una derivación interna. Compare la salida de flujo real (medida con un medidor de flujo) con el flujo nominal a la velocidad de funcionamiento. Una reducción de más del 15% del flujo nominal en una bomba de engranajes indica que es necesario reemplazarla.
• Sobrecalentamiento del fluido hidráulico: Las causas incluyen una bomba que funciona a una presión continuamente superior a su clasificación continua, una válvula de alivio del sistema configurada demasiado alta o un volumen de depósito insuficiente. La temperatura del fluido hidráulico por encima de 80 °C (176 °F) acelera la oxidación del aceite y la degradación del sello. — un sistema del tamaño adecuado debe mantener el fluido por debajo de 60–65 °C en servicio continuo.
• Fugas en el sello del eje: La fuga de aceite externa en el eje de la bomba indica una falla en el sello del eje, generalmente causada por una presión excesiva de drenaje de la caja (contrapresión en el puerto de drenaje de la caja de la bomba), abrasión de fluido contaminado o desalineación del eje. En bombas de engranajes, la presión de drenaje de la caja no debe exceder 3 a 5 bares (44 a 73 PSI) continuamente.
• Flujo errático o pulsante: En las bombas de engranajes, esto indica ingestión de aire a través de un accesorio de succión con fugas o un nivel bajo de líquido que hace que la bomba extraiga aire de forma intermitente. Verifique que no haya obstrucciones en todos los accesorios de la línea de succión y en el respiradero del depósito.