Clasificación de las bombas hidráulicas.

La ciencia de la hidráulica se ha considerado desde los primeros días de la civilización humana. A pesar de su antigüedad, la hidráulica se constituye en una de las ramas de la ingeniería civil con mayor influencia en el desarrollo de las sociedades, porque a diario su utilización es vital para vencer distintos obstáculos o para desarrollar diferentes actividades, sin importar que todavía presenta algún grado de incertidumbre.

Algunas de las actividades en las cuales se utiliza la hidráulica son por ejemplo la irrigación de cultivos y el suministro de agua para las comunidades en donde se hace indispensable el uso de algunos dispositivos, en los que se encuentra la bomba hidráulica.

La definición de una bomba hidráulica que generalmente se encuentra en los textos es la siguiente: "Una bomba hidráulica es un medio para convertir energía mecánica en energía fluida o hidráulica". Es decir las bombas añaden energía al agua.

Cuando se pretende desarrollar una clasificación de los diferentes tipos de bombas hidráulicas se debe tener claridad en algunos términos para así poder evaluar los méritos de un tipo de bomba sobre otro. Dichos términos son:

• Amplitud de presión: Se constituyen en los límites máximos de presión con los cuales una bomba puede funcionar adecuadamente. Las unidades son Lb/plg².
• Volumen: La cantidad de fluido que una bomba es capaz de entregar a la presión de operación. Las unidades son gal/min.
• Amplitud de la velocidad: Se constituyen en los límites máximo y mínimo en los cuales las condiciones a la entrada y soporte de la carga permitirán a la bomba funcionar satisfactoriamente. Las unidades son r.p.m.
• Eficiencia mecánica: Se puede determinar mediante la relación entre el caballaje teórico a la entrada, necesario para un volumen especifico en una presión especifica y el caballaje real a la entrada necesario para el volumen especifico a la presión especifica.
• Eficiencia volumétrica: Se puede determinar mediante la relación entre el volumen teórico de salida a 0 lb/plg² y el volumen real a cualquier presión asignada.
• Eficiencia total: Se puede determinar mediante el producto entre la eficiencia mecánica y al eficiencia volumétrica.

Para que la clasificación de los diferentes tipos de bombas sea más amena se presenta a continuación una tabla donde se muestran los criterios de clasificación de cada una de estas.

BOMBAS	Amplitud Presión	Volumen	Amplitud Velocidad	Eficiencia Volum.	Eficiencia Total
Bomba de engrane Baja Presión	0 Lb/plg2	5 Gal/min	500 rpm	80 %	75 – 80 %
Bomba engrane 1500 Lb/plg2	1500 Lb/plg2	10 Gal/min	1200 rpm	80 %	75 – 80 %
Bomba engrane 2000 Lb/plg2	2000 Lb/plg2	15 Gal/ min	1800 rpm	90 %	80 - 85%
Bomba Paleta equilib. 1000 Lb/plg2	1000 Lb/plg2	1.1 – 55 Gal/min	1000 rpm	> 90 %	80 – 85 %
Bomba Pistón Placa empuje angular	3000 Lb/plg2 5000 Lb/plg2	2 – 120 Gal/min 7.5 – 41 Gal/min	1200–1800 rpm	90 % 90 %	> 85 % > 80 %
Diseño Dynex	6000 – 8000 Lb/plg2	2.9 – 4.2 Gal/min	1200 – 2200 rpm	90 %	> 85 %

Las bombas se clasifican de la siguiente manera:

1. Bombas de volumen fijo o bombas de desplazamiento fijo.

Estas bombas se caracterizan porque entregan un producto fijo a velocidad constante. Este tipo de bomba se usa más comúnmente en los circuitos industriales básicos de aplicación mecánica de la hidráulica.

 Fig. 1 Bomba de engranes Simple.

1.1 Bombas de engranes o piñones.

La bomba de engranes se denomina también "caballo de carga" y se puede asegurar que es una de las más utilizadas. La capacidad puede ser grande o pequeña y su costo variará con su capacidad de presión y volumen. Además la simplicidad de su construcción permite esta ventaja de precio. Las bombas de engranes exhiben buenas capacidades de vacío a la entrada y para las situaciones normales también son autocebantes; otra característica importante es la cantidad relativamente pequeña de pulsación en el volumen producido. En este tipo de bombas de engrane, el engranado de cada combinación de engranes o dientes producirán una unidad o pulso de presión.

1.1.1 Bombas de engranes de baja presión.

Su funcionamiento es a grandes rasgos el siguiente: La flecha impulsora gira, los dos piñones como están engranados, girarán en direcciones opuestas. La rotación es hacia el orificio de entrada desde el punto de engrane. Conforme los dientes de los dos piñones se separan, se formará una cavidad y se producirá un vacío en el orificio de entrada. Este vacío permitirá a la presión atmosférica forzar el fluido al lado de entrada de la bomba. El fluido será confinado en el espacio entre los dientes del engrane. La rotación continuada de los engranes permitirá que el fluido llegue hasta la salida.

Una desventaja de este tipo de bombas son los escapes o perdidas internas en la bomba producidas en la acción o esfuerzo para bombear un fluido a presión. El desgaste de este tipo de bombas generalmente es causado por operar a presiones arriba de la presión prevista en el diseño, aunque también puede ser usado por cojinetes inadecuados.

1.1.2 Bombas de engranes de alta presión.

Los factores que mejoran la capacidad de una bomba para desarrollar un vacío alto en la admisión, también producirán incrementos muy favorables en la eficiencia volumétrica y total de la bomba

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La capacidad relativamente alta de vacío en la admisión de las bombas de engrane, las ha hecho más adaptables a los problemas que se presentan en el equipo móvil y para minería.

1.1.3 Bombas de engranes de 1500 lb/plg². (Tándem)

También se les conoce como bombas de la serie "Commercial D". En este tipo de bombas se incorporan engranes dentados rectificados con acabados lisos y con tolerancias muy cerradas. Estos engranes tienen el contorno de los dientes diseñado para mejorar la eficiencia de la bomba y disminuir el nivel de ruido en la operación.

Un mejoramiento adicional se ha logrado machihembrando los engranes con respecto al diámetro y espesor.

La aplicación de esta clase de controles de producción, permite el ensamblado de todas las piezas operativas de la bomba con ajustes apretados y produce también los incrementos convenientes de eficiencia.

La bomba de la serie D tiene bajas perdidas por escape. La reducción complementaria de escape interior en las caras de los engranes es producida por un dispositivo desarrollado por la compañía Commercial llamado placas de empuje de presión embolsada.

La presión embolsada proporcionada por los cierres de bolso permite que floten las placas de empuje y mantengan un contacto uniforme con las caras de los engranes. Esta acción es controlada por la presión de bombeo sobre una zona muy pequeña y esta indicada para aumentar el esfuerzo de cierre conforme se aumenta la presión de la bomba.

El diseño de esta bomba ofrece una ventaja adicional al proporcionar la facilidad de que el volumen producido pueda ser alterado al cambiar el tamaño de los engranes, además mediante la adición de un cojinete central portador y un ensamblado de caja y engranes para cada unidad, hasta seis unidades de bombeo pueden construirse para funcionar con una sola flecha de impulso.

 Fig. 2 Bomba de engranes en Tándem Commercial Serie D

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1.1.4 Bomba de engranes de 2000 lb/plg².

La bomba Commercial de la serie H esta indicada para tener un valor de presión máximo de 2000 lb/plg², y para la mayoría de las bombas de la serie H es una versión mejorada y más pesada que la unidad de serie D. Los fundamentos de operación son casi idénticos, pero ninguna de las partes son intercambiables entre estos dos tipos de diseños.

El funcionamiento con las cargas mayores a presión de 2000 lb/plg², ha exigido el uso de cajas mucho más gruesas y resistentes. El cojinete impulsor principal TIMKEN es el único ofrecido en este tipo de bombas. Los tamaños de engranes y cojinetes han sido aumentados hasta el máximo que el espacio permite, y dichos engranes han sido modificados de la forma de engranes rectos de la serie D a engranes helicoidales.

En este tipo de bombas se da la misma atención al acabado y a las tolerancias de tamaños y también se utiliza el diseño de abolsado de la presión, funcionando aún la placa de empuje más pesada como espiga y control de escapes o fugas terminales.

Una buena práctica de diseño seria sustituir una unidad de la serie D requerida para trabajar a 1500 lb/plg² por una unidad de la serie H y en esta forma se conseguiría tener un sistema más seguro.

Fig. 3 Bomba Commercial en Tándem de la Serie H.