¿Qué son las bombas de engranajes externas?
Las bombas de engranajes externos son un tipo de bomba de desplazamiento positivo ampliamente utilizada en diversas industrias para la transferencia y manipulación de fluidos. Estas bombas son conocidas por su precisión, eficiencia y versatilidad. El concepto fundamental de su funcionamiento reside en el engrane de dos engranajes mecanizados con precisión: el engranaje impulsor (rotor) y el engranaje impulsado (rueda guía), que giran externamente. Al engranar, los engranajes crean una cavidad sellada dentro de la carcasa de la bomba, atrapando el fluido y impulsándolo desde la entrada hasta la salida.
Bomba de engranajes externos y bomba de engranajes internos Rexroth
¿Cómo funcionan las bombas de engranajes externos?
Las bombas de engranajes externos son máquinas fascinantes que emplean el principio de desplazamiento positivo para transferir fluidos de forma eficiente y precisa. Estas bombas constan de dos engranajes entrelazados, un engranaje impulsor (rotor) y un engranaje impulsado (rueda guía), que engranan externamente para crear una cámara de bombeo sellada. Heash le ayuda a comprender el principio de las bombas de engranajes externos:
◘ Engranajes y formación de cavidades El proceso comienza cuando se ceba la bomba y los engranajes empiezan a girar. Al girar, los dientes del engranaje impulsor y del engranaje impulsado engranan externamente, creando una serie de huecos o cavidades entre ellos. El tamaño de estas cavidades varía a medida que los engranajes giran.
◘ Etapa de entrada - Succión de fluido A medida que las cavidades se abren en el lado de succión de la bomba (entrada), el fluido ingresa a la bomba a través del puerto de entrada debido al aumento de volumen de las cavidades. Este proceso es continuo, lo que garantiza un flujo constante de fluido hacia la bomba.
◘ Trampa y transporte de fluidos A medida que los engranajes giran, las cavidades se desplazan a lo largo de su perímetro exterior, atrapando el fluido en su interior. El fluido atrapado es transportado por los engranajes desde la entrada hasta la descarga de la bomba.
◘ Etapa de salida - Descarga de fluido: En el lado de descarga de la bomba (salida), las cavidades se reducen, comprimiendo el fluido en su interior. Esta compresión aumenta la presión del fluido, impulsándolo hacia el puerto de salida.
◘ Descarga de fluidos y repetición El fluido comprimido sale de la bomba a través del puerto de salida, y el ciclo se repite con cada revolución de los engranajes. El engrane y desengrane continuo de los engranajes garantiza un flujo continuo de fluido a través de la bomba.
Tipos de bombas de engranajes externos
Las bombas de engranajes externos, conocidas por su eficiencia y versatilidad, vienen en diversas configuraciones para adaptarse a diferentes aplicaciones e industrias. Veamos los diferentes tipos de bombas de engranajes externos:
◘ Bombas de engranajes externos estándar:
Las bombas de engranajes externos estándar son el tipo más común, con dos engranajes rectos con dientes externos que engranan para generar el flujo de fluido. Se utilizan ampliamente en aplicaciones generales de transferencia de fluidos, desde fluidos de baja viscosidad hasta líquidos de viscosidad media. Estas bombas son ideales para aplicaciones que requieren presión y caudal moderados.
◘ Bombas de engranajes externos acopladas magnéticamente:
En entornos donde la prevención de fugas de fluidos es crucial, las bombas de engranajes externos acopladas magnéticamente ofrecen una solución fiable. Estas bombas incorporan un acoplamiento magnético entre el engranaje impulsor y el engranaje impulsado, eliminando la necesidad de los tradicionales sellos mecánicos de eje. Este diseño garantiza una cámara de bombeo herméticamente sellada, lo que previene fugas y mejora la seguridad en la manipulación de fluidos peligrosos o corrosivos.
◘ Bombas de engranajes externos bidireccionales:
Las bombas bidireccionales de engranajes externos tienen la capacidad única de operar en ambas direcciones. Esta característica les permite invertir el flujo del fluido bombeado, lo que las hace ideales para aplicaciones que requieren transferencia bidireccional de fluidos. Industrias como la hidráulica, donde la dirección del flujo del fluido puede requerir cambios, se benefician de la versatilidad de las bombas bidireccionales de engranajes externos.
◘ Bombas de engranajes externos con cojinetes internos:
Las bombas de engranajes externas con cojinetes internos están equipadas con cojinetes ubicados dentro de la carcasa de la bomba. Estos cojinetes soportan los engranajes y reducen la deflexión del eje, lo que mejora la eficiencia y la longevidad de la bomba. Este tipo de bomba de engranajes se utiliza comúnmente en aplicaciones donde la manipulación precisa de fluidos es crucial, como en procesos de medición y dosificación.
◘ Bombas de engranajes externos de alta presión:
Las bombas de engranajes externos de alta presión están diseñadas para aplicaciones exigentes que requieren el bombeo de fluidos a altas presiones. Estas bombas están fabricadas con componentes reforzados y sellos especializados para soportar las altas fuerzas que se requieren para aumentar la presión del fluido. Se utilizan ampliamente en sistemas hidráulicos, pruebas de presión y maquinaria industrial.
Aplicaciones de las bombas de engranajes externos
Las bombas de engranajes externos se utilizan ampliamente en diversas industrias gracias a su versatilidad, eficiencia y precisión en el manejo de fluidos. Heash le explicará algunas aplicaciones clave en tres áreas clave:
1) Industria automotriz:
El sector automotriz depende en gran medida de las bombas de engranajes externas para varias funciones críticas, que contribuyen al buen funcionamiento y rendimiento de los vehículos:
a) Lubricación del motor: Las bombas de engranajes externas suministran un flujo constante de aceite lubricante a los componentes del motor, reduciendo la fricción y el desgaste. Esto garantiza un rendimiento óptimo del motor y una larga vida útil.
b) Transferencia de combustible: En los sistemas de suministro de combustible, estas bombas se utilizan para transferir gasolina o diésel desde el tanque de combustible al motor, manteniendo un flujo de combustible constante.
do) Dirección asistida: Las bombas de engranajes externas desempeñan un papel crucial en los sistemas de dirección asistida, ayudando a los conductores a girar las ruedas con facilidad y precisión.
d) Sistemas hidráulicos: Los sistemas hidráulicos automotrices, como los sistemas de frenos y los controles de transmisión, utilizan bombas de engranajes externas para proporcionar la presión hidráulica necesaria para un funcionamiento eficiente.
2) Fabricación industrial:
En el sector de fabricación industrial, las bombas de engranajes externos realizan diversas tareas, contribuyendo a procesos de producción fluidos y a una mayor eficiencia:
a) Sistemas hidráulicos: Estas bombas alimentan sistemas hidráulicos en maquinaria industrial, lo que permite un control y movimiento precisos de los componentes.
b) Lubricación: Las bombas de engranajes externos se utilizan para suministrar lubricantes a las piezas móviles de los equipos industriales, lo que reduce la fricción y prolonga la vida útil de la máquina.
do) Sistemas de refrigeración: En los sistemas de refrigeración, estas bombas hacen circular refrigerantes, disipando el calor de los equipos y procesos industriales.
d) Medición y dosificación: Las bombas de engranajes externos se destacan en aplicaciones de dosificación y medición precisas, garantizando una entrega precisa de productos químicos y aditivos en los procesos de fabricación.
3) Sector de petróleo y gas:
La industria del petróleo y el gas depende en gran medida de las bombas de engranajes externas para diversas operaciones, lo que contribuye a la exploración, extracción y transporte de productos derivados del petróleo:
a) Transferencia de aceite: Las bombas de engranajes externos se emplean en aplicaciones de transferencia y carga/descarga de petróleo, facilitando el movimiento de petróleo crudo y productos refinados entre tanques y tuberías.
b) Lubricación y refrigeración: Estas bombas desempeñan un papel vital al proporcionar lubricación y refrigeración a equipos rotativos, como compresores y turbinas.
do) Medición y dosificación: En el sector del petróleo y el gas, la medición y dosificación precisa de productos químicos son cruciales para lograr procesos efectivos, y las bombas de engranajes externas garantizan un suministro preciso.
d) Sistemas hidráulicos: Las bombas de engranajes externos se utilizan en sistemas hidráulicos para controlar válvulas, actuadores y otros equipos esenciales en operaciones de perforación y extracción.
Ventajas de las bombas de engranajes externos
Las bombas de engranajes externos ofrecen numerosas ventajas que las convierten en una opción popular para aplicaciones de manejo de fluidos en diversas industrias. Por ejemplo:
1) Alta eficiencia:
Una de las ventajas más importantes de las bombas de engranajes externos es su alta eficiencia. Estas bombas están diseñadas para minimizar las fugas internas, lo que resulta en una excelente eficiencia volumétrica. Al engranar los engranajes externamente, el fluido queda atrapado en las cavidades y se mueve continuamente desde la entrada hasta la salida, garantizando un flujo uniforme y constante. La eficiente transferencia de fluido reduce el consumo de energía, lo que convierte a las bombas de engranajes externos en una opción económica para operaciones a largo plazo.
2) Rango de viscosidad:
Las bombas de engranajes externos son ideales para manejar una amplia gama de viscosidades de fluidos. Admiten eficazmente tanto líquidos de baja viscosidad, como combustibles y disolventes, como sustancias de alta viscosidad, como aceites y adhesivos. El principio de desplazamiento positivo de la bomba garantiza que el caudal se mantenga constante independientemente de los cambios en la viscosidad del fluido, lo que las hace versátiles y adaptables a diversas aplicaciones.
3) Capacidad de autocebado:
Las bombas de engranajes externos presentan una excelente capacidad de autocebado, lo que significa que pueden aspirar fluido automáticamente sin necesidad de cebado manual. Al arrancar la bomba, los engranajes giratorios crean un vacío en la entrada, lo que hace que el fluido sea aspirado hacia la cámara de bombeo. Esta capacidad de autocebado reduce la necesidad de equipos adicionales o intervención manual, simplificando la operación y mejorando la fiabilidad general de la bomba.
Mantenimiento y cuidado de bombas de engranajes externos
Inspección y limpieza periódicas:
La inspección regular es fundamental para un mantenimiento eficaz de las bombas de engranajes externas. Mediante revisiones periódicas, los operadores pueden identificar posibles problemas a tiempo y prevenir problemas graves. A continuación, se indican algunos pasos clave para la inspección y la limpieza:
◘ Inspección visual: Inspeccione periódicamente los componentes externos de la bomba, incluyendo la carcasa, los engranajes y el eje. Busque signos de desgaste, corrosión o daños. Preste atención a cualquier fuga o ruido inusual durante el funcionamiento.
◘ Puertos de entrada y salida: Revise los puertos de entrada y salida para detectar residuos u obstrucciones. Limpie estos puertos para asegurar un flujo de fluido sin obstrucciones y evitar daños a la bomba.
◘ Sellos y juntas: Examine los sellos y juntas para detectar signos de desgaste o fugas. Reemplace cualquier sello dañado lo antes posible para mantener la eficiencia de la bomba y evitar fugas de fluido.
◘ Calidad del fluido: Supervise periódicamente la calidad del fluido bombeado. Los fluidos contaminados o degradados pueden dañar los componentes de la bomba, por lo que es fundamental utilizar los fluidos correctos y cambiarlos según las recomendaciones del fabricante.
◘ Refrigeración y lubricación: Asegúrese de que la bomba esté adecuadamente refrigerada y lubricada. Revise periódicamente los niveles de lubricante y los sistemas de refrigeración para evitar el sobrecalentamiento y el desgaste prematuro de engranajes y cojinetes.
Reemplazo de piezas desgastadas:
Reemplazar las piezas desgastadas o dañadas es fundamental para mantener la eficiencia de la bomba y evitar averías costosas. A continuación, se presentan algunas consideraciones clave para el reemplazo de piezas:
◘ Engranajes y rodamientos: Los engranajes y rodamientos son componentes críticos que se desgastan con el tiempo. Reemplace estas piezas cuando presenten signos de desgaste o si el engranaje presenta mayor holgura. Lubrique adecuadamente los rodamientos nuevos durante la instalación.
◘ Sellos de eje: Los sellos de eje son esenciales para prevenir fugas de fluido. Si presentan signos de desgaste o fallas, como fugas de fluido o holgura excesiva, reemplácelos de inmediato con los repuestos adecuados.
◘ Juntas tóricas y empaques: Revise las juntas tóricas y empaques para detectar signos de desgaste, grietas o deterioro. Reemplace estos sellos por otros compatibles para mantener la integridad de la bomba y evitar fugas.
◘ Acoplamientos y soportes: Inspeccione los acoplamientos y los soportes de la bomba para detectar cualquier signo de desalineación o daño. Alinee y asegure correctamente la bomba para evitar una tensión excesiva en sus componentes.
◘ Mecanismo de accionamiento: si la bomba funciona con correa o con un motor, inspeccione periódicamente el mecanismo de accionamiento y la tensión para garantizar un funcionamiento suave.
Problemas comunes y solución de problemas
1. Sobrecalentamiento:
Problema: El sobrecalentamiento es un problema común en las bombas de engranajes externos y puede ocurrir por diversas razones, como fricción excesiva, lubricación inadecuada o altas temperaturas del fluido. El sobrecalentamiento puede provocar daños en la bomba, reducción de la eficiencia y degradación del fluido.
Pasos para la solución de problemas:
• Revise la lubricación: Una lubricación insuficiente o inadecuada puede causar fricción excesiva y sobrecalentamiento. Asegúrese de que los cojinetes y engranajes de la bomba estén adecuadamente lubricados con los lubricantes recomendados por el fabricante.
• Verificar la temperatura del fluido: Verifique la temperatura del fluido bombeado. Si la temperatura del fluido es demasiado alta, considere usar un sistema de enfriamiento para mantenerlo dentro del rango de operación recomendado.
• Inspeccione la velocidad de la bomba: Hacer funcionar la bomba a velocidades excesivamente altas puede aumentar la fricción y generar calor. Asegúrese de que la bomba funcione dentro de los límites de velocidad recomendados.
• Inspeccione la presión del sistema: Una presión alta puede provocar sobrecalentamiento. Asegúrese de que la presión nominal de la bomba se ajuste a los requisitos del sistema y de que la válvula de alivio funcione correctamente para liberar el exceso de presión.
• Revise si hay obstrucciones: Los conductos de fluido bloqueados o restringidos pueden provocar un aumento de presión y sobrecalentamiento. Inspeccione los puertos de entrada y salida para detectar obstrucciones y elimínelas si es necesario.
2. Problemas de fugas:
Problema: Las fugas son un problema común que puede ocurrir en las bombas de engranajes externos y pueden provocar pérdida de fluido, reducción de la eficiencia y riesgos de seguridad.
Pasos para la solución de problemas:
• Inspeccione los sellos y juntas: Revise los sellos y juntas para detectar signos de desgaste, daños o desalineación. Reemplace los sellos dañados o desgastados y asegúrese de que estén correctamente alineados durante la instalación.
• Verifique los sellos del eje: Los sellos del eje son fundamentales para evitar fugas de fluido. Si hay fugas alrededor del eje, reemplácelos con los sellos adecuados.
• Examinar la carcasa de la bomba: Inspeccione la carcasa de la bomba para detectar grietas, daños o desalineación. Las carcasas dañadas pueden causar fugas y podrían requerir reparación o reemplazo.
• Verifique las juntas tóricas: Las juntas tóricas son esenciales para sellar diversas conexiones y puertos. Revise las juntas tóricas para detectar signos de desgaste o deterioro y reemplácelas según sea necesario.
• Confirmar el ajuste de las conexiones: Asegúrese de que todas las conexiones, pernos y accesorios estén correctamente ajustados para evitar fugas en las juntas.