Ingenieria Mecanica

Ingeniería Mecánica: Bomba de caudal variable de pistones axiales.

12/04/2012mecantechDeja un comentarioGo to comments

El buen conocimiento de los sistemas hidráulicos en general, y específicamente los de nuestra máquina de papel, ayuda en gran medida en el diagnóstico y resolución de las averías provocadas por los mismos. Las diversas formas de generación de la energía hidráulica son un buen comienzo para el estudio de estos sistemas. El estado de la técnica en este campo es muy amplio, es difícil abarcar toda la tecnología que hoy en día tenemos a nuestro alcance. De momento, podemos centrarnos en aquellos equipos hidráulicos que de forma más habitual podemos encontrar en la industria. Una bomba hidráulica de pistones axiales de caudal variable es uno de los equipos que mas curiosidad suscita a la hora de reparar o simplemente revisar en el taller. No es la primera vez que desmontamos una bomba de este tipo levantando la curiosidad del resto del personal del taller por conocer cómo es exactamente su funcionamiento. En esta ocasión os mostraré cuál es el principio de su funcionamiento y aprovechando que hemos desmontado una de ellas publicaré algunas fotos interesantes.

Podemos definir el concepto de bomba como un dispositivo que convierte la energía mecánica, disponible en el eje de un motor eléctrico, en energía hidráulica disponible en forma de caudal del líquido bombeado, en este caso aceite hidráulico. Cabe mencionar un concepto que, aún siendo muy básico, es de vital importancia para el buen conocimiento de un sistema hidráulico, una bomba, sea del tipo que sea produce simplemente un caudal, en ningún momento genera presión, la presión en un circuito hidráulico sólo y exclusivamente se genera cuando el fluido bombeado encuentra una resistencia, ya sea en forma de pérdida de carga, fuerzas a vencer, etc. Esta idea es válida tanto para las bombas no volumétricas (por ejemplo las centrífugas) como para las volumétricas.

Las bombas de pistones axiales son de tipo volumétrico, es decir, generan un cierto caudal de aceite en cada rotación completa de la misma. Su principio de funcionamiento es simple a la vez que ingenioso, está basado en el movimiento axial, paralelo al eje de la bomba, producido por un pistón dentro de su alojamiento o cilindro en cada rotación de la bomba. Este desplazamiento se consigue mediante el deslizamiento de la base del pistón sobre una placa que permanece inclinada mientras el pistón gira, solidario con el eje de la bomba, alrededor del centro de la placa. El fluido a bombear llega a la bomba por el lado de baja presión que no es más que aquel sector en el que los pistones realizan la aspiración y es transportado hacia el lado de alta presión. Para aumentar la eficiencia de la bomba, suministrando más volumen por vuelta, la bomba se compone no de uno si no de varios pistones que simultáneamente bombean el fluido hidráulico en cada vuelta de la misma.

Principio de funcionamiento de la bomba de pistones axiales

Ahora bien, la cilindrada o volumen aportado por la bomba en cada vuelta está influenciada principalmente por el ángulo α de inclinación de la placa estacionaria. Cuanto mayor es éste mayor es el volumen desplazado por el pistón ya que su carrera será mayor. Aunque no es el caso que nos ocupa, cabe mencionar que existen modelos de bombas en los cuales la placa inclinada está mecanizada directamente sobre la carcasa de la bomba, sin posibilidad alguna de variación de su ángulo de inclinación, se trata por supuesto de bombas de caudal constante. En caso de que la placa se encuentre totalmente vertical, es decir α = 0º, la bomba no aportará ningún caudal. Por tanto, podemos variar el caudal de aceite hidráulico simplemente variando el ángulo de inclinación de la placa estacionaria. En la siguiente figura podéis ver un esquema algo mas detallado en el que también aparece el cálculo del volumen aportado por la bomba en cada rotación, en función del ángulo de la placa inclinada.

Representación de una construcción de placa inclinada

Para un determinado número de revoluciones del motor, el par de giro absorbido y por tanto la potencia absorbida aumenta con la diferencia de presión entre la entrada y la salida de la bomba. Recuerda que las bombas volumétricas no generan presión, sino caudal, la presión alcanzada a la salida de la bomba dependerá del circuito hidráulico aguas abajo. Por ejemplo, supongamos que la bomba alimenta un motor hidráulico que puede embragarse o desembragarse a voluntad, si el motor se encuentra

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