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Bomba de engranajes

La bomba de engranajes es una bomba rotativa que depende del cambio y movimiento del volumen de trabajo formado entre el cilindro de la bomba y el engranaje de engrane para entregar o presurizar el líquido. Dos espacios cerrados se componen de dos engranajes, el cuerpo de la bomba y las tapas delantera y trasera. Cuando los engranajes giran, el volumen del espacio en el lado donde los engranajes están desengranados aumenta de pequeño a grande, formando un vacío para succionar el líquido, y el volumen del espacio en el lado donde los engranajes engranan cambia de grande a grande. . Pequeño y el líquido se exprime en la tubería. La cámara de succión y la cámara de descarga están separadas por la línea de engrane de dos engranajes. La presión a la salida de la bomba de engranajes depende completamente de la resistencia a la salida de la bomba.

Principio de Funcionamiento

Cuando aumenta el volumen de la cámara de la bomba (a medida que el diafragma sube), la presión cae. Entonces, el líquido ingresa a la cámara. A medida que el diafragma desciende y el volumen disminuye, la presión de la cámara aumenta. Luego, el líquido extraído se expulsa. Finalmente, el diafragma, que vuelve a moverse hacia arriba, aspira líquido hacia la cámara y completa el ciclo.
Este procedimiento es similar a lo que ocurre en un motor de combustión interna. Las bombas de diafragma proporcionan un sello hermético entre el dispositivo de accionamiento y la cámara de compresión, lo que permite que la bomba mueva, comprima y evacue el medio sin necesidad de lubricación. Un diafragma elastomérico es un sello versátil y dinámico que elimina muchas otras limitaciones de los métodos de sellado.
Además de no tener fugas, ofrece poca fricción y puede crearse para sensibilidad a baja presión. Con materiales adecuados, los diafragmas pueden sellar bajo diversas presiones y temperaturas sin requerir lubricante ni mantenimiento.

Tipos de bomba de engranajes

Como el tipo más común de bombas de desplazamiento positivo, las bombas de engranajes generalmente se seleccionan cuando las aplicaciones requieren flujo constante, alta presión, altas viscosidades o requisitos especiales para ciertos fluidos. Las bombas de engranajes vienen en varias formas.
Dependiendo de la aplicación, un tipo de bomba de engranajes puede ofrecer características superiores a los demás. Todas son bombas autocebantes y brindan flujos suaves y sin pulsos. Normalmente, hay dos tipos de bombas de engranajes. Según el diseño, las bombas de engranajes se clasifican como

Bombas de engranajes externos

Las bombas de engranajes externos constan de dos engranajes idénticos entrelazados (engranajes impulsor y conducido) que se colocan dentro de la carcasa y están sostenidos por ejes separados, y giran en direcciones opuestas. Los diseños de bombas de engranajes externos pueden utilizar engranajes rectos, helicoidales o en espiga.
El mecanismo suele ser accionado por uno de los engranajes dentados, que a su vez acciona el otro. Cuando los engranajes del lado de succión de la bomba se desengranan, el volumen aumenta en el lado de succión. A medida que estos engranajes comienzan a girar contra la carcasa de la bomba, el fluido ingresa a la cavidad y queda atrapado por los dientes de los engranajes.
Este líquido atrapado viaja alrededor de la carcasa desde la entrada hasta la salida. Cuando los dientes del engranaje engranan en el lado de salida de la bomba, el volumen se reduce y el líquido se drena forzosamente bajo presión.
Las bombas de engranajes externos tienden a ser menos costosas y más fáciles de operar que las bombas de engranajes internos. Se utilizan con mayor frecuencia como bombas de lubricación en máquinas herramienta, en unidades de transferencia de potencia de fluidos y como bombas de aceite en motores.

Bombas de engranajes internos

En este tipo de bombas de engranajes, el engranaje interior es el más pequeño y tiene dientes externos y el engranaje exterior es el más grande y tiene dientes internos.
El principio de funcionamiento de las bombas de engranajes internos es el mismo que el de las bombas de engranajes externos. Cuando se desengranan los engranajes del lado de succión de la bomba, el volumen aumenta. A medida que los engranajes continúan girando en relación con la carcasa de la bomba y el diafragma, el líquido entra en la cavidad y queda aprisionado por los dientes de los engranajes. Este líquido atrapado viaja alrededor de la carcasa desde la entrada hasta la salida. Cuando los dientes del engranaje engranan en la sección de salida de la bomba, el volumen se reduce y el líquido se drena forzosamente bajo presión.
Las bombas de engranajes internos son versátiles, confiables y fáciles de mantener. Se prefieren a los diseños de engranajes externos en aplicaciones que involucran fluidos de mayor viscosidad, a altas temperaturas y con fluidos que contienen sólidos. Normalmente, los diseños de engranajes internos funcionan a velocidades de rotación más bajas que los diseños de engranajes externos, tienen holguras mayores y, por lo tanto, son menos susceptibles al desgaste en estas aplicaciones.

Aplicaciones

Las bombas de engranajes se suelen utilizar para bombear aceite, pinturas, resinas o productos alimenticios que tienen una alta viscosidad. En cualquier aplicación que requiera una dosificación precisa o una salida de alta presión, son la mejor opción. En situaciones en las que el suministro es irregular, también se prefieren las bombas de engranajes porque su rendimiento no se ve muy afectado por la presión.
A continuación se muestran algunos ejemplos de aplicaciones típicas de bombas de engranajes internas y externas:
Combustibles y aceites para automoción.
Aceites hidráulicos.
Solventes y alcohol.
Circulación de aceite caliente a pequeña escala.
Pinturas, resinas y polímeros.
Jabón líquido.
Alimentos comestibles como jarabe de maíz, alimentos para animales y mantequilla de maní.

Características operativas

Para mejorar el rendimiento de una bomba de engranajes, es necesario reducir la fricción entre sus piezas. Durante la fricción, se genera calor, lo que a su vez hace que los componentes de una bomba de engranajes se expandan físicamente. Debido a sus estrechas holguras mecánicas, las bombas de engranajes, especialmente las bombas de engranajes externos, son susceptibles a daños por expansión térmica. Por ejemplo, los dientes de los engranajes podrían desalinearse, lo que provocaría desgaste, fugas y la consiguiente disminución de la eficiencia. Una bomba de engranajes mal alineada puede atascarse (no poder girar) en casos graves.

Es común que el fluido que se bombea sirva como lubricante para los componentes internos de la bomba. Como resultado, la mayoría de las bombas de engranajes son ineficientes cuando están secas (sin flujo de fluido) durante períodos prolongados.

Una bomba de engranajes es más eficiente cuando funciona a su velocidad máxima de diseño. Unas revoluciones por minuto (rpm) más bajas darán como resultado una menor eficiencia de la bomba.

Las estrechas tolerancias de las bombas de engranajes significan que no son una buena opción para bombear líquidos con sólidos, ya que esto dañaría los engranajes y otros componentes de la bomba.Además, las bombas de engranajes generalmente no alcanzan caudales tan altos como las bombas centrífugas cuando funcionan bajo presiones de descarga más bajas. También, las bombas de engranajes suelen funcionar a velocidades más bajas que las bombas centrífugas (generalmente 300-600 RPM), lo que requiere reductores de engranajes o sistemas de transmisión por correa. Un líquido de mayor viscosidad requiere una bomba de engranajes con una velocidad de rotación más baja.

Una bomba de engranajes es una bomba de desplazamiento positivo, por lo que su caudal es relativamente bajo (un caudal "fijo") independientemente de si la presión de descarga aumenta o disminuye.En consecuencia, con un aumento en la presión de descarga, aumentarán los requisitos de potencia. A medida que aumenta la viscosidad, también aumentará la potencia requerida para una bomba de engranajes determinada (esto da como resultado un aumento en la presión de descarga en el sistema de tuberías debido al aumento de las pérdidas por fricción causadas por el líquido más viscoso en las paredes de las tuberías y otros componentes de plomería).

Tipo de Medio

Seleccionar la bomba de engranajes adecuada requiere una comprensión de las propiedades del líquido en el sistema abordado.Estas propiedades incluyen viscosidad y consistencia.
La viscosidad es una medida del espesor de un líquido. Los fluidos viscosos, como los lodos, generan presiones más altas en los sistemas y requieren más potencia de bombeo para moverse a través del sistema. Las bombas de engranajes internos tienden a ser más adecuadas que las bombas de engranajes externos para fluidos altamente viscosos y viceversa.
La consistencia es la composición material de la solución líquida en términos de químicos y sólidos no disueltos. En la mayoría de los casos, las bombas de engranajes no pueden bombear soluciones con sólidos suspendidos debido al desgaste y la degradación asociados del conjunto de transmisión. Las soluciones con productos químicos corrosivos deben manipularse mediante bombas con materiales y piezas diseñadas para resistir la corrosión.

Ventajas y desventajas de las bombas de diafragma

Ventajas: estructura simple y compacta, tamaño pequeño, peso ligero, buena mano de obra, precio económico, fuerte autocebante, insensible a la contaminación por petróleo, amplio rango de velocidades, resistencia a la carga de impacto, mantenimiento conveniente y operación confiable.
Desventajas: fuerza radial desequilibrada, gran pulsación de flujo, mucho ruido, baja eficiencia, mala intercambiabilidad de piezas, difícil reparación después del desgaste y no se puede utilizar como bomba de desplazamiento variable.