Las bombas de engranajes externas son máquinas rotativas de desplazamiento positivo capaces de manejar fluidos delgados y espesos tanto en aplicaciones de bombeo como de medición. A diferencia de las bombas de engranajes internas que utilizan principios de “engranaje dentro de engranaje”, las bombas de engranajes externas utilizan pares de engranajes montados en ejes individuales. Se describen aquí junto con una discusión de su funcionamiento y aplicaciones comunes. Para obtener información sobre otras bombas, contáctanos.
Bombas de engranajes externas rectas
Las bombas de engranajes externas rectas utilizan pares de cilindros dentados que giran en sentido contrario para mover el fluido entre las tomas de baja presión y las salidas de alta presión. El fluido queda atrapado en cavidades formadas entre los dientes de los engranajes y el cuerpo de la bomba hasta que los pares de engranajes giratorios traen los elementos individuales nuevamente a la malla. El volumen decreciente de los engranajes hace que el fluido salga a través del puerto de descarga. Un número relativamente grande de dientes minimiza las fugas cuando los dientes del engranaje pasan por la carcasa de la bomba.
Las bombas de engranajes externas rectas pueden ser ruidosas debido a que una cierta cantidad de líquido queda atrapada en los espacios entre los dientes engranados. A veces se agregan bolsas de descarga para contrarrestar esta tendencia.
Las bombas de engranajes externas rectas a menudo están equipadas con cojinetes de manguito o casquillos que son lubricados por el propio fluido, generalmente aceite. Otros fluidos que carecen de la lubricidad del aceite generalmente exigen diseños de bombas más estrictos, incluida la ubicación de los cojinetes fuera de las cavidades húmedas y el suministro de sellos adecuados. A veces se utilizan cojinetes de funcionamiento en seco. El uso de ejes con soporte simple (a diferencia de las disposiciones en voladizo que se ven en muchos diseños de engranajes internos) crea un conjunto de bomba robusto capaz de manejar líquidos muy espesos, como el alquitrán, sin preocuparse por la deflexión del eje.
Bombas de engranajes externas helicoidales
Similar a la bomba de engranajes rectos, la bomba de engranajes helicoidales utiliza un par de engranajes helicoidales simples o dobles (en espiga). Los engranajes helicoidales funcionan más silenciosamente que los engranajes rectos, pero desarrollan cargas de empuje que los engranajes en espiga están destinados a contrarrestar. Estos diseños se utilizan a menudo para mover volúmenes más grandes que las bombas de engranajes rectos. Los engranajes helicoidales producen menos pulsaciones que las bombas de engranajes rectos, ya que el engranaje de los dientes es más gradual en comparación con los diseños de engranajes rectos. Los ángulos de la hélice oscilan entre 15 y 30 °.
Tanto las bombas de engranajes helicoidales como en espiga eliminan el problema de atrapar fluido en la malla. Sin embargo, estos diseños pueden introducir pérdidas por fugas donde los dientes engranan, a menos que se mantengan espacios muy ajustados entre los dientes. Los mayores costos de fabricación asociados con las bombas de engranajes en espiga deben equilibrarse con su rendimiento mejorado.
Aplicaciones
Las bombas de engranajes externos pueden bombear fluidos de casi cualquier viscosidad, pero la velocidad normalmente debe reducirse para materiales más espesos. Una bomba de engranajes helicoidales típica podría funcionar a 1500 rpm para mover un fluido relativamente delgado como el barniz, pero tendría que reducir su velocidad más cerca de 500 rpm para bombear material tan espeso como melaza en julio.
Las bombas de engranajes externos generalmente no son adecuadas para materiales que contienen sólidos, ya que pueden provocar un desgaste prematuro, aunque algunos fabricantes fabrican bombas específicamente para este propósito, generalmente mediante el uso de engranajes de acero endurecido o engranajes recubiertos con elastómero. Las bombas de engranajes externos son autocebantes y útiles en aplicaciones de bajo NPSH. Por lo general, brindan un flujo continuo y uniforme. En teoría, al menos, son bidireccionales. Están disponibles como diseños en tándem para suministrar sistemas de potencia de fluido separados o combinados.
Estas bombas son capaces de manejar fluidos muy calientes, aunque los espacios libres deben coincidir estrechamente con las temperaturas esperadas para asegurar un funcionamiento adecuado. Los diseños con camisa también están disponibles.
Las bombas de engranajes externos tienen amplias aplicaciones en muchas industrias: los fabricantes de alimentos las utilizan para mover pastas espesas y jarabes, en filtros prensa, etc. Las industrias petroquímicas las implementan en aplicaciones de medición de alta presión; los fabricantes de motores los utilizan para el suministro de aceite. Se utilizan como bombas de transferencia. Hay diseños especiales disponibles para aplicaciones aeroespaciales. Las bombas para energía fluida se ajustarán a los requisitos de orificios para pernos de SAE.
Las bombas de engranajes externos se fabrican con una variedad de materiales que incluyen bronce, aleaciones sin plomo, acero inoxidable, fundición y hierro dúctil, Hastelloy, así como de varios no metales.
Las bombas de engranajes externos se pueden fabricar como diseños sanitarios para alimentos, bebidas y servicio farmacéutico. Los engranajes pueden colgar en voladizo, soportados por cojinetes fuera de la carcasa con una variedad de sellos y empaquetaduras disponibles. El acceso a estos componentes internos de la bomba a través de una placa de cubierta facilita la desinfección. Los engranajes se fabrican comúnmente a partir de compuestos de PTFE y acero inoxidable, así como otros plásticos. Se encuentran disponibles diseños de acoplamiento cerrado y sin sello.
Las bombas de engranajes externos son las menos costosas de las diversas bombas de desplazamiento positivo, pero también las menos eficientes. Los desequilibrios de presión entre los lados de succión y descarga pueden promover el desgaste prematuro de los rodamientos, lo que les da una esperanza de vida algo corta.
Una desventaja general que comparten todas las bombas de engranajes con respecto a otros estilos de bombas de desplazamiento positivo (bombas de paletas, por ejemplo) es su incapacidad para proporcionar un caudal variable a una velocidad de entrada determinada. Cuando esto sea un requisito, una solución alternativa es utilizar variadores capaces de controlar la velocidad, aunque no siempre es una solución práctica.
Finalmente, mientras que las bombas rotativas de desplazamiento positivo son capaces de bombear agua, su aplicación principal es en aceites y líquidos viscosos debido a la necesidad de mantener lubricadas las superficies de fricción y la dificultad de sellar fluidos muy delgados. Para la mayoría de las aplicaciones donde el agua es el medio, la bomba centrífuga o de desplazamiento dinámico ha sido la opción más clara.
Conclusiones
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