B) Bombas de engranajes internos (Semiluna)
Estas bombas de engranajes internos disponen de dos engranajes, uno interno cuyos dientes miran hacía el exterior, y otro externo con los dientes hacía el centro de la bomba, el eje motriz acciona el engranaje interno. En este tipo de bombas hay, entre los dos engranajes, una pieza de separación en forma de media luna (semiluna). Esta pieza está situada entre los orificios de entrada y salida, donde la holgura entre los dientes de los engranajes interno y externo es máxima. Ambos engranajes giran en la misma dirección, pero el interno, al tener un diente más, es más rápido que el externo. El fluido hidráulico se introduce en la bomba en el punto en que los dientes de los engranajes empiezan a separarse, y es transportado hacia la salida por el espacio existente entre la semiluna y los dientes de ambos engranajes. La estanqueidad se consigue entre el extremo de los dientes y la semiluna; posteriormente, en el orificio de salida, los dientes de los engranajes se entrelazan, reduciendo el volumen de la cámara y forzando al fluido a salir de la bomba. Poseen un desgaste menor por la reducida relación de velocidad existente. Son utilizadas en caudales pequeños y menor presión. A diferencia de las de engranajes externos, este tipo de bombas son más silenciosas, pero a su vez tienen mayor costo. El caudal teórico en m3/s de las bombas de engranajes internos sería: Qt = ((2 - Pi) / 60) - F - b - n F = Sección libre entre el anillo exterior y la rueda dentada
b = Ancho del diente n = Velocidad de giro (rpm)
Bombas de engranajes externos Estas constituyen el tipo rotatorio mas simple. Conforme los dientes de los engranajes se separan en el lado de succión de la bomba (Fig. 2), el liquido llena el espacio entre ellos. Este se conduce en trayectoria circular hacia fuera y es exprimido al engranar nuevamente los dientes.
Fig. 2 Bombas de engranajes internos Este tipo (Fig. 3) tiene un motor con dientes cortados internamente y que encajan en un engrane loco, cortado externamente. Puede usarse una partición en forma de luna creciente para evitar que el liquido pase de nuevo al lado de succión de la bomba.
Las bombas de engranes son del tipo de dos árboles y de muy diversas construcciones. Se utilizan para casi todas las capacidades y presiones. En muchos tipos, los engranes del rotor son automáticos y no se necesita un engrane piloto. La forma más sencilla emplea engranes de dientes rectos. El gran número de dientes en contacto con la carcasa minimiza las fugas alrededor de la periferia. La utilidad de los engranes de dientes rectos está limitada porque atrapan líquido en el lado de descarga en el punto donde se acoplan entre sí los engranes, con lo cual resulta una operación ruidosa y baja eficiencia mecánica, en particular a altas velocidades de rotación. Se pueden proveer cavidades para descarga en las placas laterales para reducir los efectos del atrapamiento de líquido. En otras bombas de este tipo, los engranes son helicoidales sencillos o helicoidales dobles de dientes con ángulos de 15 a 30° (0.26 a 0.52 rad) o más. Cuando se emplean los engranes helicoidales sencillos con altas presiones, se tiene como resultado un considerable empuje en los extremos de los engranes sobre las placas laterales de la bomba. La construcción helicoidal o de engrane bihelicoidal elimina en gran parte el efecto del atrapamiento, pero ocurren pérdidas por fugas entre los dientes en el punto de acoplamiento de ellos, salvo que estén cortados sin ninguna holgura en la raíz.
Bomba de engranes externos Bombas de engranes internos Diferencia de un diente .-
En las bombas de este tipo, un impulsor montado en relación excéntrica con el cuerpo acciona un engrane interno que gira en el cuerpo o en los cojinetes montados en las placas del extremo. El flujo es prácticamente continuo y sin inversiones. Se puede usar con altas velocidades de rotación. En estas bombas, las fugas ocurren alrededor de la periferia de la corona, sobre las puntas de los dientes de los engranes cuando empiezan a acoplar y por la Ifnea de contacto cuando están acoplados por completo. Este tipo es adaptable en particular para altas presiones y altas velocidades, por ejemplo para aceites con valor lubricante y de considerable viscosidad.
Bomba de engranes internos con diferencia de un diente Diferencia de dos dientes .-
En esta construcción, se utiliza un estribo o apoyo en una de las placas laterales para llenar el espacio abierto entre el engrane externo y el interno. Con esta construcción se reducen las fugas, pero se requiere el empleo de un engrane interno volado, lo cual restringe la aplicación de las bombas para capacidades y presiones pequeñas y medianas.
Bomba de engranes internos con diferencia de 2 dientes.
http://www.nebrija.es/~alopezro/Helicoidales.pdf funcionamiento Este tipo de bomba produce caudal al transportar el fluido entre los dientes de dos engranajes acoplados. Uno de ellos es accionado por el eje de la bomba (motriz), y este hace girar al otro (libre). La bomba de engranajes funciona por el principio de desplazamiento; un piñón es impulsado y hace girar al otro en sentido contrario. En la bomba, la cámara de admisión, por la separación de los dientes, en la relación se liberan los huecos de dientes. Esta depresión provoca la aspiración del líquido desde el depósito. Los dientes llenados transportan el líquido a lo largo de la pared de la carcasa hacia la cámara de impulsión. En la cámara los piñones que engranan transportan el líquido fuera de los dientes e impiden el retorno del líquido. Por lo tanto el líquido de la cámara tiene que salir hacia el receptor, el volumen del líquido suministrado por revolución se designa como volumen suministrado (cm3/rev).
El rendimiento de la bomba de engranaje La operación y eficiencia de la bomba hidráulica, en su función b ásica de obtener una presión determinada, a un número también determinado de revoluciones por minuto se define mediante tres rendimientos a saber:
Rendimiento volumétrico de la bomba de engranaje El rendimiento volumétrico de la bomba es el cociente que se obtiene al dividir el caudal de líquido que comprime
la bomba y el que teóricamente debería comprimir. Dicho en otros términos el rendimiento volumétrico expresa las fugas de líquido que hay en la bomba durante el proceso de compresión. El rendimiento volumétrico es un factor de la bomba muy importante, ya que a partir de él se pue de analizar la capacidad de diseño y el estado de desgaste en que se encuentra una bomba. El rendimiento volumétrico es afectado también por la presión d el fluido hidráulico que se transporta y por la temperatura del mismo.
Rendimiento mecánico de la bomba de engranaje El rendimiento mecánico mide las perdidas de en ergía mecánica que se producen en la bomba, causadas por el rozamiento y la fricción de los mecanismos internos. En términos generales se puede afirmar que una bomba de bajo rendimiento mecánico es una bomba de desgaste acelerado.
Rendimiento total o global de la bomba de engranaje El rendimiento total o global es el producto de los rendimientos volumétrico y mecánico. Se llama total porque mide la eficiencia general de la bomba en su función de bombear líquido a presión, con el aporte mínimo de energía al eje de la bomba.
Así pues el rendimiento total se expresa como el consumo de energía necesario para producir la presión hidráulica nominal del sistema.
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Bombas hidráulicas de engranajes. Existen varios tipos de bombas de engranajes, las principales son las de engranaje interiores, múltiples y exteriores. Bombas hidráulicas de engranajes exteriores. Son utilizadas en caudales grandes, pero con presiones bajas. El funcionamiento es muy simple y similar a la bomba de tornillos. Uno de los engranajes hace de conductor y mueve al otro engranaje (secundario). El engranaje conductor es el que recibe la fuerza motriz de un eje conectado mecánicamente con un motor eléctrico, en su giro arrastra al engranaje secundario o conducido. Los giros de los engranajes son opuestos, como se puede deducir. Las cámaras de bombeo están formadas entre los engranajes y la carcasa. El fluido circula a través de los dientes de los engranajes. Su rendimiento alcanza el 90%.
Bombas hidráulicas de engranajes múltiples. Pueden tener varias salidas, independientes entre si. Las bombas de engranajes múltiples, son en realidad dos bombas de engranajes exteriores combinadas entre si. La combinación o adaptación se realiza de la siguiente manera, el engranaje secundario de la primera bomba esta unido al engranaje conductor de la segunda bomba mediante un eje giratorio, de tal forma que el eje conectado al motor eléctrico continua siendo el engranaje conductor de la primera bomba, es decir, no es necesario usar otro motor o sistema para mover la segunda bomba. La bomba conectada con el motor eléctrico siempre es considerada la principal y es la que tiene que soportar más suministro de caudal, nunca puede ser al revés. Las dos bombas pueden tener zonas de aspiración diferentes, es decir, recibir el fluido de depósitos distintos.
Bombas hidráulicas de engranajes internos. Tienen un rendimiento del 98%, siempre que la bomba este en perfectas condiciones y sea nueva. Como se puede observar en el dibujo, la bomba consta de dos engranajes, una más grande que el otro. Al engranaje grande lo llamamos de interior y al pequeño de exterior. Gracias al engranaje interior los niveles de pulsaciones y de ruido son extremadamente bajos, lo que repercute positivamente en los tubos o circuito hidráulico. El engranaje interior es el que arrastra al engranaje exterior, en el mismo sentido. Como siempre, son los dientes de los engranajes los que mueven el fluido, es decir, el engranaje interior aspira, y el engranaje exterior impulsa.
Esta bomba la constituyen elementos como, engranajes de dientes externos (motriz), engranajes de dientes internos (conducido) y una placa en for ma de media luna. Existe una zona donde los dientes engranan completamente en la c ual no es posible alojar aceite entre los dientes.
Al estar los engranajes ubicados excé ntricamente comienzan a separarse generando un aumento del espacio con lo cual se provoca una disminución de presión lo que asegura la aspiración de fluido. Logrado esto, el aceite es trasladado hacia la salida, la acción de la placa con forma de media luna y e l engrane total, impiden el retrocesos de l aceite.
Esta es una de los tipos más populares de bombas de caudal constante, Sobre todo si es de engranajes exteriores .En su forma más común, se componen de dos piñones dentados acoplados que dan vueltas, con un cierto juego, dentro de un cuerpo estanco. El piñón motriz esta enchavetado sobre el árbol de arrastre accionando general mente por un motor eléctrico. Las tuberías de aspiración y de salida van conectadas cada una por un lado, sobre el cuerpo de la bomba.
A consecuencia del movimiento de rotación que el motor le provoca al eje motriz, éste arrastra al engranaje respectivo el que a su vez provoca el giro del engranaje conducido (segundo engranaje). Los engranajes son iguales en dimensiones y tienen sentido de giro inverso.
Con el movimiento de los engranajes, en la entrada de la bomba se originan presiones negativas; como el aceite que se encuentra en el depósito está a presión atmosférica, se produce una diferencia de presión, la que permite el traslado de fluido desde el depósito hacia la entrada de la bomba (movimiento del fluido).
Así los engranajes comienzan a tomar ace ite entre los dientes y a trasladarlo hacia la salida o zona de descarga.
Por efecto del hermetismo de algunas zonas, el aceite queda impedido de retroceder y es obligado a circular en el sistema .
