3.5.2.3.4 Bombas de paletas

en Fundamentos Básicos de los Sistemas Hidráulicos de Maquinaria Pesada

3.5.2.3.4 Bombas de paletas

Las de paletas son bombas regulables. La salida de la bomba puede ser de caudal fijo o variable.

Bomba de Paletas

Fig. 3.3.11 Bomba de Paletas

En las bombas de paletas de caudal fijo y de caudal variable se usa la misma nomenclatura de piezas. Cada bomba consta de: caja (1), cartucho (2), plancha de montaje (3), sellos de la plancha de montaje (4), sellos del cartucho (5), anillos de protección del cartucho (6), anillo de resorte (7) y cojinete y eje de entrada (8). Los cartuchos constan de una plancha de soporte (9), anillo (10), planchas flexibles (11), rotor ranurado (12) y paletas (13).

El eje de entrada gira el rotor ranurado. Las paletas se mueven hacia adentro y hacia afuera de las ranuras en el rotor y sellan las puntas externas contra el anillo excéntrico. La parte interna del anillo de desplazamiento de la bomba de caudal fijo es de forma elíptica. La parte interna del anillo de desplazamiento de la bomba de caudal variable es de forma redondeada.

Las planchas flexibles sellan los lados del rotor y los extremos de las paletas. En algunos diseños de bomba para presión baja, las planchas de soporte y la caja sellan los lados del rotor y los extremos de las paletas. Las planchas de soporte se usan para dirigir el aceite a los conductos apropiados de la caja. La caja, además de sostener las otras piezas de la bomba de paletas, dirige el aceite fuera y dentro de la bomba de paletas.

3.5.2.3.4.1 Paletas
Presurización de las Paletas

Fig. 3.3.12 Presurización de las Paletas

Las paletas inicialmente se mantienen contra el anillo excéntrico, gracias a la fuerza centrífuga producida por la rotación del rotor. A medida que el flujo aumenta, la presión resultante, que se produce por la resistencia a ese flujo, dirige el flujo a los conductos del rotor entre las paletas (1).

Este aceite presurizado bajo las paletas mantiene las puntas de las paletas presionadas contra el anillo excéntrico, y forman un sello. Las paletas se biselan (flecha) para evitar que se presionen en exceso contra el anillo excéntrico y para permitir así una presión compensadora a través del extremo exterior.

3.5.2.3.4.2 Planchas flexibles
Planchas flexibles presurizadas

Fig. 3.3.13 Planchas flexibles presurizadas

El mismo aceite presurizado es también enviado entre las planchas flexibles y las de soporte para sellar los lados del rotor y el extremo de las paletas. El tamaño del área del sello entre la plancha flexible y las de soporte controla la fuerza que empuja las planchas flexibles contra los lados del rotor y el extremo de las paletas. Los sellos en forma de riñón deben instalarse en las planchas de soporte, con el lado del sello anular redondeado dentro de la cavidad y el lado de plástico plano contra la plancha flexible.

3.5.2.3.4.3 Operación de la bomba de paletas
Operación de la bomba de paletas

Fig. 3.3.14 Operación de la bomba de paletas

Cuando el rotor gira por la parte interna del anillo excéntrico, las paletas se deslizan dentro y fuera de las ranuras del rotor para mantener el sello contra el anillo. A medida que las paletas se mueven fuera del rotor ranurado, cambia el volumen entre las paletas. Un aumento de la distancia entre el anillo y el rotor produce un incremento de volumen. El aumento de volumen produce un ligero vacío, que hace que el aceite de entrada sea empujado al espacio entre las paletas por acción de la presión atmosférica o la del tanque.

A medida que el rotor continúa funcionando, una disminución en la distancia entre el anillo y el rotor produce una disminución del volumen. El aceite es empujado fuera de ese segmento del rotor al conducto de salida de la bomba.

3.5.2.3.4.4 Bomba de paletas compensada
Bomba de paletas compensada

Fig. 3.3.15 Bomba de paletas compensada

La bomba de paletas compensada tiene un anillo excéntrico de forma elíptica. Esta forma elíptica hace que la distancia entre el rotor y el anillo excéntrico aumente y disminuya dos veces cada revolución. Las dos entradas (1) y las dos salidas (2) opuestas compensan las fuerzas contra el rotor. Este diseño no requiere grandes cajas y cojinetes para mantener las piezas en movimiento. La presión máxima de operación de las bombas de paletas es de 4.000 lb/pulg2. Las bombas de paletas usadas en sistemas hidráulicos de equipos móviles tienen una presión máxima de operación de 3.300 lb/pulg2 o menos.

3.5.2.3.4.5 Bomba de paletas de caudal variable
Bomba de paletas de caudal variable

Fig. 3.3.16 Bomba de paletas de caudal variable

Las bombas de paletas de caudal variable se controlan desplazando un anillo redondeado atrás y adelante, en relación con la línea central del rotor. Muy rara vez, si acaso nunca, se usan bombas de paletas de caudal variable en aplicaciones de sistemas hidráulicos de equipos móviles.

NOTA: En este punto, realice la práctica de taller 3.3.2

3.5.2.3.5 Bombas de pistones
Piezas Comunes

Fig. 3.3.17 Piezas Comunes

La mayoría de bombas y motores de pistones tienen piezas comunes y usan la misma nomenclatura. Las piezas de la bomba de la figura 3.3.17 son: cabeza (1), caja (2), eje (3), pistones (4), plancha del orificio (5), tambor (6) y plancha basculante (7).

Hay dos diseños de bombas de pistones: la de pistones axiales y la de pistones radiales. Los dos diseños de bombas son regulables y altamente eficientes. Sin embargo, la salida puede ser de caudal fijo o de caudal variable.

3.5.2.3.5.1 Bombas y motores de pistones axiales
Caudal Fijo y Variable

Fig. 3.3.18 Caudal Fijo y Variable

Las bombas y los motores de pistones axiales de caudal fijo se construyen en una caja recta o en una caja angular. La operación básica de las bombas y de los motores de pistones es la misma.

3.5.2.3.5.2 Bombas y motores de pistones axiales de caja recta

La figura 3.3.18 muestra la bomba de pistones axiales regulable de caudal fijo y la bomba de pistones axiales regulable de caudal variable.

En casi todas las publicaciones se da por hecho que estas bombas son regulables y se refieren a ellas sólo como bombas de caudal fijo y bombas de caudal variable.

En las bombas de pistones axiales de caudal fijo, los pistones se mueven hacia adelante y hacia atrás en una línea casi paralela a la línea central del eje.

En la bomba de caja recta, mostrada en la ilustración a la izquierda de la figura 3.3.18, los pistones se mantienen contra una plancha basculante fija, en forma de cuña. El ángulo de la plancha basculante controla la distancia que el pistón se mueve dentro y fuera de las cámaras del tambor. Mientras mayor sea el ángulo de la plancha basculante en forma de cuña, mayor será la distancia del movimiento del pistón y mayor la salida de la bomba por cada revolución.

En la bomba o motor de pistones axiales de caudal variable, ya sea de plancha basculante o de tambor y plancha del orificio, el pistón puede pivotar atrás y adelante para cambiar su ángulo al del eje. El cambio del ángulo hace que el flujo de salida varíe entre los ajustes máximos y mínimos, aunque la velocidad del eje se mantiene constante.

En estas bombas, cuando un pistón se mueve hacia atrás, el aceite fluye hacia la entrada y llena el espacio dejado por el pistón en movimiento. A medida que la bomba gira, el pistón se mueve hacia adelante, el aceite es empujado hacia afuera a través del escape de salida y de allí pasa al sistema.

Casi todas las bombas de pistones usadas en equipos móviles son de pistones axiales.

3.5.2.3.5.3 Bomba de pistones axiales con caja angular
Motor de pistones axiales con caja angular

Fig. 3.3.19 Motor de pistones axiales con caja angular

En la bomba de pistones de caja angular mostrada en la figura 3.3.19, los pistones están conectados al eje de entrada por eslabones de pistón o extremos de pistón esféricos que se ajustan dentro de las ranuras de una plancha. La plancha es una parte integral del eje. El ángulo entre la caja y la línea central del eje controla la distancia entre los pistones que entran y a las cámaras del tambor y salen de ellas. Cuanto más grande es el ángulo de la caja, mayor es la salida de la bomba por cada revolución.

El flujo de salida de una bomba de pistones de caudal fijo puede modificarse únicamente cambiando la velocidad del eje de salida.

3.5.2.3.5.4 Motores de pistones de caja recta y angular 

En el motor de pistones de caudal fijo de caja recta, el ángulo de la plancha basculante en forma de cuña determina la velocidad del eje de salida del motor.

En el motor de pistones de caudal fijo de caja angular, el ángulo de la caja a la línea central del eje determina la velocidad del eje de salida del motor.

En ambos motores, la velocidad del eje de salida puede modificarse únicamente cambiando el flujo de entrada al motor.

Algunas bombas de pistones más pequeñas están diseñadas para presiones de 10.000 lb/pulg2 o más. Las bombas de pistones usadas en el equipo móvil están diseñadas para una presión máxima de 7.000 lb/pulg2 o menos.

3.5.2.3.5.5 Bomba de pistones radiales
Bomba de Pistones Radiales

Fig. 3.3.20 Bomba de Pistones Radiales

En la bomba de pistones radiales de la figura 3.3.20, los pistones se mueven hacia adentro y hacia afuera en una línea a 90 grados de la línea central del eje.

Cuando el seguidor de leva se desliza hacia abajo por el anillo excéntrico, los pistones se mueven hacia atrás. La presión atmosférica o una bomba de carga empuja el aceite a través del orificio de entrada y llena el espacio dejado por el pistón. Cuando el seguidor de leva se desliza hacia arriba por el anillo excéntrico, el pistón se mueve hacia adentro. El aceite es expulsado fuera del cilindro a través del orificio de salida.

3.5.3 Bomba de engranajes internos

Bomba de engranajes internos

Fig. 3.3.21 Bomba de engranajes internos

La bomba de engranajes internos (figura 3.3.21) tiene un pequeño engranaje de mando (engranaje de piñón) que impulsa una corona más grande (engranaje exterior). El paso de la corona es ligeramente más grande que el engranaje de mando. Debajo del piñón, entre el engranaje de mando y la corona, se encuentra una estructura semilunar fija. Los orificios de entrada y de salida están ubicados a cada lado de la estructura semilunar fija.

Cuando la bomba gira, los dientes del engranaje de mando y de la corona se desengranan en el orificio de entrada de la bomba. El espacio entre los dientes aumenta y se llena con el aceite de entrada.

El aceite es llevado entre los dientes del piñón y la medialuna, y entre los dientes de la corona y la medialuna, al orificio de salida. Cuando los engranajes pasan por el orificio de salida, el espacio entre los dientes disminuye y los dientes engranan. Esta acción expulsa el aceite de los dientes hacia el orificio de salida.

La bomba de engranajes internos se usa como bomba de carga en algunas bombas grandes de pistones.

3.5.4 Bomba de curva conjugada

Bomba de curva conjugada

Fig. 3.3.22 Bomba de curva conjugada

La bomba de curva conjugada (figura 3.3.22) también se conoce con el nombre de bomba GEROTORTM. Los engranajes interiores y exteriores giran dentro de la caja de la bomba. El bombeo se hace gracias al modo en que los lóbulos de los engranajes interior y exterior se engranan durante la rotación.

A medida que los engranajes interiores y exteriores giran, el engranaje interior gira por dentro del engranaje exterior. Los orificios de entrada y de salida se localizan en las tapas extremas de la caja. El fluido que llega por el orificio de entrada es llevado alrededor hasta el orificio de salida y expulsado cuando los lóbulos engranan.

Las bombas de curva conjugada modificada se usan en algunas.

Unidades de Control de Dirección (SCU) de los sistemas de dirección y, en estos casos, el engranaje exterior es fijo y sólo gira el engranaje interno.

3.5.5 Símbolos ISO de la bomba

Símbolos ISO de la bomba

Fig. 3.3.23 Símbolos ISO de la bomba

Los símbolos ISO de la bomba se distinguen por un triángulo negro dentro de un círculo. La punta del triángulo toca el borde interno del círculo. Una flecha que atraviesa el círculo completa el símbolo ISO de la bomba de caudal variable.

3.5.6 Símbolos ISO del motor

Símbolos ISO del motor

Fig. 3.3.24 Símbolos ISO del motor

Los símbolos ISO del motor se distinguen por un triángulo negro dentro de un círculo. La punta del triángulo señala el centro del círculo. Una flecha que atraviesa el círculo indica una entrada variable por revolución.

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