Tipos de bombas de paletas: diseños fijos, variables, simples, dobles y de cartucho

Una unidad de potencia de 1.800 rpm que es silenciosa a 12 MPa puede convertirse en un problema de 76 a 80 dB a 21 MPa si el tipo de bomba de paletas no es adecuado para el ciclo de trabajo. La respuesta práctica es elegir la arquitectura de la bomba en función del trabajo: desplazamiento fijo o variable, flujo simple o múltiple, paletas o intrapaletas, cartucho o unidad completa y estándar o con dirección. Esa elección controla la estabilidad del flujo, el calor, el ruido, el comportamiento de arranque y la cantidad de máquina que debe retirarse cuando la bomba finalmente se desgasta.

A continuación se muestra un desglose tipo por tipo para compradores e ingenieros de mantenimiento que necesitan comparar un número de catálogo con el circuito real, no solo hacer coincidir las dimensiones de montaje.

La primera decisión: cilindrada fija o variable

El desplazamiento fijo es el tipo de bomba de paletas más simple. Proporciona un volumen casi constante por revolución, por lo que el flujo sube y baja con la velocidad de accionamiento. A 1.800 rpm, una bomba de 20 cc/rev produce aproximadamente 36 L/min antes de pérdidas por deslizamiento. Esto es predecible y generalmente de menor costo, pero si el circuito mantiene la presión durante períodos prolongados, el exceso de flujo cruza la válvula de alivio y se convierte en calor. Una bomba de paletas variable con presión compensada reduce el desplazamiento a medida que se acerca la presión establecida, por lo que puede sostener una abrazadera o prensa sin quemar entre 10 y 20 kW en el recorrido de alivio.

Las bombas variables no son automáticamente mejores. Añaden un compensador, un tornillo de ajuste y la necesidad de un aceite más limpio; un orificio de control contaminado puede provocar una respuesta lenta o un exceso de presión. Para una máquina que siempre utiliza flujo completo, el desplazamiento fijo suele ser más rentable. Para trabajos prolongados de sujeción, sujeción o carga de acumulador, el desplazamiento variable es la opción más defendible.

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Bombas de paletas simples, dobles y triples

Una sola bomba tiene una entrada y una salida. Una bomba doble comparte un eje impulsor y, a menudo, una entrada común, pero ofrece dos flujos de salida independientes; un triple suma un tercero. Esto es útil cuando una unidad de potencia debe suministrar, por ejemplo, un circuito piloto de 12 L/min y un circuito actuador de 40 L/min a diferentes presiones. Los circuitos permanecen hidráulicamente separados, lo que es más limpio que dividir un flujo con una válvula de prioridad cuando las demandas de presión están muy alejadas.

El riesgo de compra es tratar una bomba doble o triple como un simple sumador de flujo. Verifique el torque del eje, la diferencia de presión máxima entre las salidas, el recorrido del drenaje de la caja y la orientación del puerto. En una pila en tándem, la bomba trasera puede tener una presión nominal más baja que la bomba delantera; usar la misma configuración de alivio en ambos puede acortar la vida. Si una sección falla, confirme si se debe reemplazar toda la unidad o si es posible reparar el cartucho. El flujo de cada salida aún depende de la misma acción generadora de presión, que se explica en Cómo las bombas de paletas crean presión y flujo. .

Dentro de la bomba: diseños de pasador-paleta, intrapaleta, de cartucho y de eje pasante

Todas las bombas de paletas usan paletas que se deslizan en un rotor, pero el método de retención de paletas cambia el comportamiento de arranque y baja velocidad. Los diseños de pasadores y paletas utilizan pasadores debajo de las paletas para mantenerlas contra el anillo de leva cuando la fuerza centrífuga es baja; eso puede mejorar el cebado y la respuesta a baja velocidad, pero los pasadores y las ranuras de las paletas son puntos de desgaste adicionales. Los diseños dentro de la paleta dirigen la presión a la parte inferior de la paleta; a menudo funcionan más silenciosamente y cargan el anillo de levas de manera más uniforme, pero son menos tolerantes al aceite sucio y una intrapaleta desgastada puede producir un cambio de ruido dependiente de la presión.

Una bomba de cartucho es un inserto de bombeo completo: rotor, paletas, anillo de leva, placas laterales y sellos en un conjunto útil. Puede acortar el tiempo de inactividad cuando la carcasa y el eje aún están en buen estado, pero la cavidad y las superficies de contacto deben estar dentro de las especificaciones. Los diseños de eje pasante permiten accionar dos o más secciones de bomba en serie desde un motor, lo que ahorra espacio pero requiere una cuidadosa alineación y equilibrio del acoplamiento. Para la planificación del mantenimiento, compare el precio de un cartucho con el coste laboral de un cambio completo de la bomba; En una prensa que funciona las 24 horas del día, los 7 días de la semana, la reparación más rápida a menudo importa más que el precio de la pieza.

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Una comparación práctica de los tipos comunes de bombas de paletas

La siguiente tabla es un punto de partida para la revisión del circuito. La selección final aún depende de la viscosidad del fluido, el ciclo de trabajo y los límites de presión máxima y continua publicados de la bomba.

Adaptación del tipo al servicio industrial y de construcción

En la maquinaria de construcción, la bomba rara vez alcanza una velocidad constante. Una bomba de dirección de cilindrada fija puede dimensionarse para un ralentí de 1200 rpm y luego funcionar a 2200 rpm a la velocidad de desplazamiento, por lo que la curva de flujo y la configuración de alivio deben verificarse en todo el mapa del motor. Los circuitos de dirección también necesitan un flujo prioritario y un retroceso seguro de la dirección manual; una bomba que coincide con el desplazamiento pero no con la válvula de prioridad puede resultar pesada al ralentí o ruidosa a alta velocidad. Para obtener una descripción general de cómo estas bombas se adaptan a los equipos móviles, consulte aplicaciones de maquinaria de construcción .

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Las unidades de energía industriales tienen un perfil diferente: ciclos largos de sujeción, prensa o acumulador a velocidad fija del motor. En este caso, el compensador de presión de la bomba variable suele amortizarse mediante una temperatura del aceite más baja y paquetes de refrigeración más pequeños. Para un circuito simple de transferencia o lubricación, una sola bomba fija suele ser la opción de menor riesgo y menor costo.

Lista de verificación de especificaciones antes de comprar

Compare estos valores en la hoja de datos y en la placa de identificación de la máquina, no solo en la portada del catálogo:

• Cilindrada en cc/rev y flujo esperado a la velocidad de transmisión real; El deslizamiento y la eficiencia volumétrica cambian con la presión y la viscosidad.
• Clasificaciones de presión continua y máxima, además de la configuración de la válvula de alivio y si el pico ocurre en cada ciclo o solo en una parada.
• Rango de velocidad, velocidad mínima de cebado y si la bomba funcionará con el motor en ralentí durante períodos prolongados.
• Rango de viscosidad del fluido, grado de aceite recomendado y objetivo de limpieza; Es posible que se necesite un filtro de 10 µm para una unidad variable o intra-álabes donde una bomba fija toleraría más contaminación.
• Piloto de montaje, tipo de eje, orientación del puerto, rotación y límite de drenaje de la caja; Un límite de drenaje de caja de 0,5 a 1 bar es común en bombas pequeñas, pero confirme el modelo exacto.
• Objetivo de ruido y condición de prueba; una afirmación de bajo ruido a 1450 rpm y 7 MPa no predice la presión sonora a 2200 rpm y 21 MPa.
• Plan de servicio: disponibilidad de cartuchos, plazo de entrega del kit de sellos y si la carcasa se puede reutilizar después de una verificación de desgaste.

El error de adquisición más común es mezclar una clasificación de catálogo de alta presión con un ciclo de trabajo de baja presión y luego culpar a la bomba por el calor o el ruido. El segundo más común es reemplazar una bomba doble desgastada por una bomba simple más un divisor de flujo, lo que cambia tanto la caída de presión como la controlabilidad. Primero haga coincidir el tipo con el circuito, luego confirme la ruta de montaje y servicio.