BOMBAS DE ENGRANAJES
¿Qué es una Bomba de Engranajes?
Es un tipo de bomba de desplazamiento positivo utilizada principalmente para el bombeo de fluidos con alto grado de viscosidad. Las bombas se conforman de 2 engranajes unidos, los cuáles giran dentro del cuerpo gracias a que uno de ellos es impulsado por el motor, mientras que el otro engrane gira gracias al primero, o dependiendo del tipo de bomba, se mantiene inmóvil y sirve de guía para el engranaje principal.
El caudal que estas bombas ofrecen es suave y constante, proporcional a la velocidad a la que giran sus engranajes. Estas bombas se utilizan mucho en sectores industriales como el metalmecánico, minero, químico, minero, petróleo y gas, etc.
Tienen un funcionamiento sencillo con pocas partes móviles, haciendo que se produzca menor desgaste comparado con otras bombas. Buena durabilidad y alto rendimiento, es posible trabajar también con fluidos con altas temperaturas. Es fácil repararlas y el mantenimiento es poco complejo.
Las bombas de engranajes tienen un tamaño reducido, esto hace que sea fácil transportarlas y requieren de menos labor para su instalación.
Aplicaciones de las Bombas de Engranajes:
- Sistemas de lubricación
- Inyección de tinta, pinturas y pigmentos
- Sistemas de refrigeración
- Trasvase de combustibles
- Bombeo de alimentos como chocolate, miel, etc.
- Bombeo de asfalto, bitumen y brea
- Transferencia y mezclado de alcoholes
- Bombeo de aceites comestibles
- Mezcla y dosificación de químicos
- Bombeo de polímeros y resinas
- Bombeo dentro de máquinas herramienta
¿Cómo funcionan las Bombas de Engranajes?
Bomba de engranajes externos:
El flujo se produce haciendo pasar al fluido entre los dientes de 2 engranes acoplados, uno de estos engranes es accionado por el eje y a su vez, mueve al engrane intermedio. Cuando el fluido entra, es succionado por los engranes hacia los lados de la cámara, entrando cada porción del fluido en los huecos entre los dientes de los engranes. A medida que avanza el ciclo y los dientes se acoplan nuevamente a la salida de la bomba, el fluido es forzado hacia afuera.
Bomba de engranajes internos:
El flujo se produce con el movimiento de un engrane motriz que gira dentro de un engrane externo con dientes orientados hacia el centro de la bomba. Es necesario añadir un separador en forma de media luna para garantizar la excentricidad necesaria para que la bomba pueda operar. Cuando los dientes desengranan, el fluido llena el espacio entre la cámara y los dientes, con la rotación del engrane motriz, el fluido será transportado hacia la salida de la bomba.
PRODUCTOS DESTACADOS
Tipos de Bombas de Engranajes
Existen 2 tipos principales de bombas de engranajes, de engranajes externos y engranajes internos. Ambos tipos de bombas cumplen una función similar, aunque hay pequeñas variaciones en cuanto a las aplicaciones en las que se usan comúnmente y el costo tanto de fabricación, como de mantenimiento.
Tipos de Bombas de Engranes
Bombas de Engranajes Internos:
Estas bombas se componen de dos engranes idénticos entrelazados entre sí, dentro de una caja fija. Uno de los engranes es accionado por el motor y esto genera que se mueva el engrane intermedio también, dando paso al fluido de la entrada a la salida.
Son bombas de gran rendimiento y pueden trabajar en condiciones duras y de altas temperaturas. Los engranes pueden ser rectos, que son los más comunes, o pueden ser utilizados también engranes helicoidales y bihelicoidales que son más silenciosos, pero también más costosos.
Estas bombas son compactas, económicas y tienen gran durabilidad, por esto se usan en una gran variedad de sistemas hidráulicos. Son reversibles, es decir, se puede invertir el sentido del flujo.
Tienen la desventaja de que son ruidosas y no es fácil repararlas después del desgaste.
Tipos de Bombas de Engranes
Bombas de Engranajes Externos:
Cuentan también con dos engranes, uno interno con dientes hacia el exterior y un engrane externo con los dientes hacia el centro de la bomba. El eje motriz acciona el engrane interno para dar paso a la succión y descarga del fluido. Existe una pieza de separación colocada entre los engranes para garantizar la excentricidad del movimiento.
Estas bombas poseen un desgaste menor por la reducida relación de velocidad existente. Son más eficientes que las bombas de engranajes externos, más robustas y más silenciosas, pero también son más caras debido a la complejidad mayor de fabricación.
Son ideales para líquidos con alto grado de viscosidad. Debido a que solo 2 piezas se mueven dentro de la bomba, tienen un bajo costo de mantenimiento. Tienen la desventaja de que están limitadas a presiones medias y requieren velocidades moderadas.
Partes más comunes en una Bomba de Engranajes:
Cuerpo:
Aloja el mecanismo formado por los engranajes y demás piezas que permiten el funcionamiento de la bomba. En el cuerpo se encuentra también la cámara de bombeo por donde pasa el fluido desde la succión hasta la descarga.
Engranaje Conductor:
Es el engrane motriz, es conectado mediante un eje al motor y es el que brinda el movimiento al engranaje conducido si la bomba es de engranajes externos. Si la bomba es de engranajes internos, este engrane motriz se mueve dentro de un engrane exterior más grande.
Engranaje Conducido / Engranaje Exterior:
Si la bomba es de engranajes externos, entonces tiene un engrane conducido, este se mueve gracias al contacto con el engrane motriz, para que el fluido avance. Si la bomba es de engranajes internos cuenta con un engranaje exterior inmóvil, el cual alberga al engrane motriz más pequeño y permite el paso del fluido.
Eje:
Es la flecha se conecta del motor al engrane conductor, su función es darle movimiento a este engrane para que inicie el proceso de mover el líquido dentro de la bomba.
Sistema de Sellado:
Para prevenir fuga del fluido bombeado se usa sistema de sellado en el eje. Puede ser empaquetadura o sello mecánico. La empaquetadura la forman unos anillos de material especial, fabricados en base a hilo trenzado, estos son introducidos en una caja cilíndrica y prensados axialmente con una brida o prensaestopas hasta formar el cierre sobre el eje de la bomba o sobre el casquillo protector del eje.
El sello mecánico se compone de dos anillos en contacto axial a través de sus caras anulares, uno estacionario, fijo a la carcasa de la bomba, y el otro giratorio, solidario con el eje de rotación de la misma.
Mecanismo de Potencia:
Encargado de darle impulso al mecanismo interior de la bomba, se usan motores eléctricos, si se tienen que reducir las revoluciones, se adapta un reductor o un sistema de poleas y bandas al motor.
Fallas más comunes en el uso de Bombas de Engranajes:
Fuga del fluido:
Puede ser por varios motivos, entre ellos, el desgaste de los cojinetes debido al funcionamiento normal del equipo, desgaste o daño en la tapa, daño en las juntas o empaques, provocando que por esa zona se fugue fluido. Si la bomba tiene sello mecánico y está agrietado o dañado, se fugará también el fluido por el lado del eje, provocando pérdida de flujo y presión.
Presión o flujo insuficientes:
Si la bomba no está venciendo la carga de diseño, puede ser por razones tales como dientes dañados de los engranes, la viscosidad del fluido es más grande de lo permitida, la temperatura del fluido es muy alta, la potencia del motor no cumple con lo que requiere la bomba, o puede ser también un filtro dañado que permitió la entrada de imperfecciones al interior del equipo. Si el equipo tiene fugas también pierde presión y flujo.
Ruido y vibración excesivos:
Si los engranes no están en su posición correcta o la flecha motriz no está concéntrica, se genera ruido y vibraciones que también afectan el funcionamiento del equipo, es necesario hacer los ajustes para su correcto trabajo. Otro factor para que esto suceda es si el diámetro de la tubería de entrada es muy pequeño o si el filtro está bloqueado.
Cavitación:
Es un efecto producido por cambios bruscos en la presión del fluido, fuertes corrientes de líquido pueden formar burbujas de vacío que pueden colapsar en la pared de la carcasa o platos de desgaste, ocasionado erosión, que con el tiempo produce daños significativos en la bomba.
Para evitar la cavitación es necesario mantener una presión suficiente, por encima de la presión de vapor, en la entrada de la bomba.
Presión excesiva del sistema:
Una bomba operando bajo una carga continua a alta presión y durante períodos prolongados, es susceptible de sufrir un desgaste prematuro, así como fallas. Si la presión del sistema supera a la presión nominal, y esta presión excesiva es continua, afectará a la bomba o al motor con el paso del tiempo, pero si la presión excesiva se muestra como un pico de carga, afectará inmediatamente a la bomba.
Piezas de mayor desgaste de las Bombas de Engranajes:
En las bombas de engranajes las piezas que juegan parte importante del mecanismo de bombeo son las que sufren el mayor desgaste. La holgura entre los engranes crece cuando el eje y el buje se desgastan, afectando el volumen de fluido bombeado, es necesario reemplazar el buje y maquinar el eje para que pueda funcionar correctamente de nuevo.
Los engranes sufren el mayor desgaste en sus dientes, el espesor se va reduciendo con el uso, mientras que las caras de los engranes no sufren mayor desgaste. El grosor de los dientes se desgasta en un lado del engranaje, lo que permite girarlo 180 grados y así poder emplearlo de nuevo, a menos que esté muy dañado, en ese caso hay que cambiarlo.
La cubierta de la bomba también está sujeta a desgaste, puede ser gracias a un mal ajuste de los engranes donde el eje termina dando un empuje excesivo que va dañando lentamente la cubierta, o puede ser provocado también por presión excesiva debido al apagado accidental de la línea de descarga de la bomba, esto si la bomba no tiene válvula de alivio.
Es importante revisar el sello mecánico o empaquetadura ya que pueden sufrir de desgaste o roturas que afectan el correcto funcionamiento de la bomba, con la ventaja de que son fáciles de reemplazar.
Datos para Cotizar una Bomba de Engranajes:
- Flujo o caudal requerido (ej. Galones por hora GPH, Galones por día, GPD, etc.)
- Presión requerida
- Nombre del fluido
- Viscosidad del fluido
- Temperatura del fluido
Tipos Menos Comunes de Bombas de Engranajes:
Aparte de las bombas de engranajes externos y engranajes internos, que son las más básicas y comunes, existen también otro tipo de tecnologías similares a las anteriormente mencionadas, no son tan comunes, pero son grandes alternativas para aplicaciones más exigentes, suelen ser también equipos más costosos.
Tipos de Bombas de Engranes
Bombas de Lóbulos:
Estas bombas funcionan como una bomba de engranajes externos ya que el líquido fluye por dentro de la carcasa, con la diferencia que no usa engranes, sino lóbulos, pueden llegar a tener hasta tres o cuatro lóbulos dependiendo de los requerimientos. En contraste con las bombas de engranajes externos, los lóbulos no se tocan entre sí como los engranes.
El movimiento desarrollado por los lóbulos expande el volumen del lado de la entrada de la succión de la cámara al atrapar el fluido en los bolsillos entre los lóbulos y la carcasa de la cámara. El fluido sigue avanzando dentro de la cámara hasta que es forzado por el giro de los lóbulos a salir de la bomba.
Estos equipos de bombeo tienen la ventaja que se puede cambiar el sentido del flujo, son de fácil mantenimiento, tienen un tamaño compacto, baja pulsación, flujo continuo, entre otras.
Se utilizan comúnmente en la industria de alimentos y bebidas, farmacéutica y cosmética.
Tipos de Bombas de Engranes
Bombas Gerotor:
Son bombas similares a las de engranajes internos, solo que no cuentan el separador tipo media luna. Se componen de dos rotores generadores, uno es un engrane motriz con dientes hacia afuera que gira dentro de un engrane externo con los dientes hacia el centro de la bomba. A medida que los engranes rotan sobre sus respectivos ejes, el fluido se introduce en la cámara ampliada hasta el máximo volumen, mientras la rotación sigue, el volumen en la cámara disminuye, forzando al fluido fuera de la cámara y por lo tanto de la bomba. Este proceso ocurre constantemente en cada cámara, proporcionando una acción de bombeo suave.
La ventaja principal de estos equipos de bombeo radica en que son poco ruidosos, trabajan en ambas direcciones, son rápidos y tienen pocos componentes.
Estas bombas son apropiadas para trabajos limpios de baja presión, como sistemas de filtración de aceite caliente y sistemas de lubricación, pero también se pueden encontrar en aplicaciones hidráulicas de baja a mediana presión.
Autor: Morton Pumps, S.A. de C.V.
MORTON PUMPS, S.A. de C.V.
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