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Capítulo 11

BOMBAS HIDRAULICAS

La bomba es probablemente el componente más importante y menos comprendido del sistema hidráulico. Su función consiste en transformar la energía mecánica en energía hidráulica, impulsando el fluido hidráulico en el sistema. Las bombas se fabrican en muchos tamaños y formas mecánicas y manuales- con muchos mecanismos diferentes de bombeo y para aplicaciones muy distintas. No obstante, todas las bombas se clasifican en dos categorías básicas: hidrodinámica e hidrostática. 11.1. BOMBAS HIDRODINAMICAS Las bombas hidrodinámicas o de desplazamiento no positivo tales como los tipos centrífugos o de turbina, se usan principalmente para transferir fluidos donde la única resistencia que se encuentra es la creada por el peso del mismo fluido y el rozamiento. La mayoría de las bombas de desplazamiento no positivo (fig. 11-1) funcionan mediante la fuerza centrífuga, según la

determinada de fluido en cada carrera, revolución o ciclo. Su desplazamiento, exceptuando las pérdidas por fugas, es

cual el fluido, al entrar por el centro del cuerpo de la bomba, es expulsado hacia el exterior por medio de un impulsor que gira rápidamente. No existe ninguna separación entre los orificios de entrada y de salida, y su capacidad de presión depende de la velocidad de rotación. Aunque estas bombas suministran un caudal uniforme y continuo, su desplazamiento disminuye cuando aumenta la resistencia. Es, de hecho, posible bloquear completamente el orificio de salida en pleno funcionamiento de la bomba. Por ésta y otras razones las bombas de desplazamiento no positivo se utilizan muy pocas veces en los sistemas hidráulicos modernos.

11.2. BOMBAS HIDROSTATICAS Como indica su nombre, las bombas hidrostáticas o de desplazamiento positivo suministran una cantidad

independiente de la presión de salida, lo que las hace muy adecuadas para la transmisión de potencia.

11.2.1. Características de las bombas Las bombas se clasifican generalmente por su presión máxima de funcionamiento y por su caudal de salida en 1/min a una velocidad de rotación determinada. 11.2.2. Valores nominales de la presión La presión nominal de una bomba viene determinada por el fabricante y está basada en una duración razonable en condiciones de funcionamiento determinadas. Es importante observar que no existe un factor de seguridad normalizado correspondiente a esta estimación. Trabajando a presiones más elevadas se puede reducir la duración de la bomba o causar daños serios. 11.2.3. Desplazamiento La capacidad de caudal de una bomba puede expresarse con el desplazamiento por revolución o con el caudal en 1/min. El desplazamiento es el volumen de líquido transferido en una revolución. Es igual al volumen de una cámara de bombeo multiplicado por el número de cámaras que pasan por el orificio de salida durante una revolución de la bomba. El desplazamiento se expresa en centímetros cúbicos por revolución. La mayoría de las bombas tienen un desplazamiento fijo que no puede modificarse mas que sustituyendo algunos componentes. En ciertas bombas, no obstante, es posible variar las dimensiones de la cámara de bombeo por medio de controles externos, variando así el desplazamiento. En determinadas bombas de paletas no equilibradas hidráulicamente y en muchas bombas de pistones puede

Por ejemplo, si una bomba debe dar teóricamente un caudal de 40 1/min, pero da realmente sólo 36 1/min, a una presión

variarse el desplazamiento desde cero hasta un valor máximo, teniendo algunas la posibilidad de invertir la dirección del caudal cuando el control pasa por la posición central o neutra. 11.2.4. Caudal Una bomba viene caracterizada por su caudal nominal en litros por minuto: por ejemplo, 40 1/min. En realidad puede bombear más caudal en ausencia de carga y menos a su presión de funcionamiento nominal. Su desplazamiento es también proporcional a la velocidad de rotación. La mayoría de los fabricantes facilitan una tabla o gráfico (fig. 11-2) que muestra los caudales de las bombas y los requerimientos de potencia, bajo condiciones de ensayo específicas, relativas a las velocidades de accionamiento y a las presiones. 11.2.5. Rendimiento volumétrico En teoría una bomba suministra una cantidad de fluido igual a su desplazamiento por ciclo o revolución. En realidad el desplazamiento efectivo es menor, debido a las fugas internas. A medida que aumenta la presión, las fugas desde la salida de la bomba hacia la entrada o al drenaje también aumentan y el rendimiento volumétrico disminuye. El rendimiento volumétrico es igual al caudal real de la bomba dividido por el caudal teórico. Se expresa en forma de porcentaje. Caudal real Rendimiento volumétrico = -----------------Caudal teórico

de 70 kp/cm2, su rendimiento volumétrico, a esta presión, será del 90 %.

9 Rendimiento volumétrico = --------- = 0.9 ó 90 % 10 11.3. BOMBA DE ENGRANAJES Una bomba de engranajes (fig. 11-3) suministra un caudal, transportando el fluido entre los dientes de dos engranajes bien acoplados. Uno de los engranajes es accionado por el eje de la bomba y hace girar al otro. Las cámaras de bombeo, formadas entre los dientes de los engranajes, están cerradas por el cuerpo de la bomba y por las placas laterales (llamadas frecuentemente placas de presión o de desgaste). Los engranajes giran en direcciones opuestas, creando un vacío parcial en la cámara de entrada de la bomba. El fluido se introduce en el espacio vacío y es transportado, por la parte exterior de los engranajes, a la cámara de salida. Cuando los dientes vuelven a entrar en contacto los unos con los otros, el fluido es impulsado hacia afuera. La alta presión existente a la salida de la bomba impone una carga no equilibrada sobre los engranajes y los cojinetes que los soportan. La figura 11-4 muestra una bomba típica de engranajes internos. En este modelo, las cámaras de bombeo también están formadas entre los dientes de los engranajes. Una pieza de separación, en forma de media luna, está mecanizada en

medio de los engranajes y situada entre los orificios de entrada y de salida, donde la holgura de los dientes de los engranajes es máxima. En la misma familia de bombas de engranajes se incluye también la bomba de rotor en forma de lóbulos (fig. 11-5). Esta bomba funciona según el mismo principio que la bomba de engranajes externos pero tiene un desplazamiento mayor. La bomba gerotor (fig. 11~) funciona de forma muy similar a la bomba de engranajes internos. El rotor interno es girado externamente y arrastra al rotor externo. Las cámaras de bombeo se forman entre los lóbulos del rotor. La pieza de separación, en forma de media luna, no se utiliza en este caso pues los dientes del rotor interno entran en contacto con el rotor externo para cerrar las cámaras.

11.3.1. Caracterfsticas de las bombas de engxanajes La mayoría de las bombas de engranajes son de desplazamiento fijo y pueden desplazar desde pequeños hasta grandes volúmenes de fluido. Debido a que son bombas no equilibradas hidráulicamente, son por lo general unidades de baja presión, aunque existen bombas de engranajes que alcanzan hasta 250 kp/cm2 de presión. Las fugas internas aumentan con el desgaste de la bomba, no obstante, estas bombas tienen una duración razonable y poseen mayor tolerancia a la suciedad que los otros tipos.

Una bomba de engranajes con muchas cámaras de bombeo genera frecuencias elevadas y, por consiguiente, tiende a hacer más ruido aunque se han introducido mejoras considerables en los últimos años. 11.4. BOMBAS DE PALETAS El principio de funcionamiento de una bomba de paletas está ilustrado en la figura 11-7. Un rotor ranurado está acoplado al eje de accionamiento y gira dentro de un anillo ovalado. Dentro de las ranuras del rotor están colocadas las paletas, que siguen la superficie interna del anillo cuando el rotor gira. La fuerza centrífuga y la presión aplicada en la parte inferior de las paletas las mantienen apoyadas contra el anillo. Las cámaras de bombeo se forman entre las paletas, rotor, anillo y las dos placas laterales. Un vacío parcial se crea a la entrada de la bomba a medida que va aumentando el espacio comprendido entre el rotor y el anillo. El aceite que entra en este espacio queda encerrado en las cámaras de bombeo y es impulsado hacia la salida cuando este espacio disminuye. El desplazamiento de la bomba depende de la anchura del anillo y del rotor y de la separación entre los mismos (fig. I 1-8). 11.4.1. Diseño no equilibrado La construcción de la bomba, mostrada en la fïgura 1 1-7, es del tipo no equilibrado hidráulicamente y el eje está sometido a cargas laterales, procedentes de la presión que

actúa sobre el rotor. El diseño no equilibrado se aplica principalmente a las bombas de caudal variable (fig. 11 -9). El desplazamiento de esta bomba puede variar mediante un control externo, tal como un volante o un compensador hidráulico. El control desplaza el anillo haciendo variar la excentricidad entre éste y el rotor, reduciendo o aumentando así las dimensiones de la cámara de bombeo. 11.4.2. Diseño equilibrado La mayoría de las bombas de paletas de desplazamiento fijo construidas hoy en día utilizan el conjunto equilibrado diseñado por el Sr. Harry Vickers, que desarrolló la primera bomba de paletas equilibrada hidráulicamente, de alta presión y de velocidad elevada, en la década de 1920. Esta bomba y los inventos posteriores del Sr. Vickers contribuyeron substancialmente al rápido crecimiento de la industria de la energía hidráulica y la compañía, por él fundada, se conoce, hoy en día, con el nombre de Sperry Vickers de la Sperry Rand Corporation. En este diseño el anillo es elíptico en vez de ser circular, lo que permite utilizar dos conjuntos de orificios internos (fig. 11-10). Los dos orificios de salida están separados entre sí 180° de tal forma que las fuerzas de presión sobre el rotor se cancelan, evitándose así las cargas laterales sobre el eje y los cojinetes. El desplazamiento de la bomba equilibrada hidráulicamente no puede ajustarse, aunque se dispone de anillos

intercambiables (fig. 1 1-8) con elipses distintas, haciendo así posible modificar una bomba para aumentar o disminuir su caudal. 11.4.3. Bombas de paletas tipo "redondo" Un modelo antiguo de la bomba Vickers equilibrada hidráulicamente puede verse en la figura I 1-11. Debido a la forma del cuerpo y de la tapa, estas bombas se conocen con el nombre de bombas redondas. El conjunto rotativo o cartucho está formado por un anillo, rotor, paletas, pasador de posición y dos placas laterales denominadas generalmente anillos porque sus partes centrales están mecanizadas para encajar en las partes centrales del rotor. Los cojinetes de soporte del eje de accionamiento están situados en la tapa y en el cuerpo.

funcionamiento hasta 140 kp/cm2 se dividen, igualmente, entre ellos mediante una válvula divisora. Los dos pistones de esta válvula reciben presión; uno de salida de la bomba y otro de la cámara intermedia entre los dos grupos giratorios. El pistón sometido a la presión de salida tiene un área que es la mitad de la del pistón sometido a la presión de la cámara intermedia. Cualquier diferencia en los desplazamientos de los dos grupos giratorios tiende a aumentar o a disminuir la presión intermedia, lo que origina que los pistones se muevan para permitir la entrada o la salida de caudal en la cámara intermedia, según se requiera, asegurando caídas de presión iguales en cada etapa.

11.5. BOMBAS COMBINADAS 11.4.4. Bombas redondas dobles La bomba redonda también se fabrica en diversas versiones dobles, con dos conjuntos rotatorios accionados por el mismo eje. En la figura 11-12 puede verse una bomba doble típica y en la figura 1 I-13 una aplicación de la misma. 11.4.5. Bombas de dos etapas Una bomba de dos etapas (fig. 11-14) funciona como una bomba simple pero tiene una presión nominal doble. El cartucho de la bomba redonda fue diseñado para una presión máxima de 70 kp/cm2 . En la versión de dos etapas se montan dos cartuchos en serie (fig. 11-15) y las presiones de

Las bombas combinadas (fig. 1 1-16) son bombas dobles que llevan incorporadas válvulas de seguridad y de descarga. Una unidad típica (fig. 1 I-17) consiste en dos conjuntos giratorios dentro del mismo cuerpo, con un solo orificio de entrada y dos orificios separados de salida. La válvula de seguridad incorporada es del tipo pilotado y de corredera equilibrada y la válvula de descarga es del tipo "R". Una válvula antirretorno está instalada en la línea entre las dos salidas en algunas combinaciones, en otras, esta válvula antirretorno se reemplaza por un tapón. Con las válvulas

la bomba es realmente un circuito completo, faltando únicamente el tanque, la válvula direccional y el actuador. Sigue a continuación una breve descripción de las combinaciones más frecuentemente utilizadas. 11.5.1. Combinación 3 - Sistema de descarga con salida única Para conservar la energía eléctrica, la bomba del tipo combinación 3 puede utilizarse, en lugar de una bomba simple, en las aplicaciones que requieran un volumen grande de aceite para obtener la aproximación rápida de un cilindro a baja presión y un volumen pequeño a alta presión, para operaciones de fijación, prensado o trabajo lento. El orificio de salida de la unidad de gran caudal está taponado y los caudales de los dos cartuchos están unidos a través de la válvula antirretorno (fig. I 1-18). Una válvula de seguridad está conectada a la línea de presión de la bomba pequeña, y una válvula de descarga a la salida de la bomba mayor. 11.5.2. Avance a baja presión Cuando la carga avanza inicialmente, la presión es inferior al ajuste de las dos válvulas, y ambas permanecen cerradas. El caudal procedente de la bomba mayor atraviesa la válvula de seguridad y se une al caudal procedente de la bomba menor que va al actuador.

11.5.3. Caudal pequeño a alta presión Cuando la presión, a la salida de la bomba, excede del ajuste de la válvula de descarga, el caudal procedente de la bomba mayor es desviado al tanque a presión prácticamente nula y la válvula antirretorno se cierra. La bomba menor continúa enviando aceite al sistema hasta llegar al taraje de la válvula de seguridad, que se abre y desvía el caudal de la bomba pequeña al tanque. La potencia de entrada, suministrada por un motor eléctrico, se determina por la mayor de las condiciones siguientes: caudal total de los dos grupos giratorios a la presión del taraje de la válvula de descarga, o caudal de la unidad menor a la presión de taraje de la válvula de seguridad, más todo lo que sea necesario para descargar la unidad mayor. Para asegurar un funcionamiento adecuado, la válvula de descarga debe tararse por lo menos 10.5 kp/cm2 más baja que el ajuste de la válvula de seguridad. 11.5.4. Combinación 33 - Sistema de descarga con ajuste único Esta combinación es una variación de la combinación 3, simplificando el ajuste con un solo taraje de presión. La presión de la válvula de descarga se ajusta automáticamente 9 kp/cm2 más baja que el taraje de la válvula de seguridad. El funcionamiento es como sigue (fig. 11-19).

Como en la combinación 3, ambas válvulas permanecen cerradas cuando la presión de salida es inferior a sus tarajes y el caudal de ambas unidades se dirige al sistema. Cuando la presión de salida llega al taraje de la válvula de descarga, el obturador de ésta se abre y, consiguientemente, la corredera se levanta y el caudal, procedente de la bomba mayor, descarga al tanque a baja presión. La válvula antirretorno se cierra, impidiendo que la bomba menor descargue también al tanque. Durante esta fase de descarga, la presión en la cámara piloto, en la parte posterior del obturador de la válvula de seguridad, se mantiene al ajuste de la válvula de descarga. La presión máxima del sistema, es decir, el taraje de la válvula de seguridad viene determinado por la presión en la cámara y por el muelle, no ajustable, situado detrás del obturador. La válvula de seguridad se abre cuando la presión del sistema excede del ajuste de la válvula de descarga en 9 kp/cm2, que es la presión necesaria para vencer el muelle fijo de la válvula de seguridad. 11.5.6. Combinación 6 - Sistema con dos líneas de salida En la combinación 6 (fig. 11-20) se coloca un tapón en el pasaje de interconexión, de forma que cada unidad funciona separadamente y tiene su orificio de salida. La válvula "R" se modifica para que funcione como una válvula de seguridad pilotada, para la bomba de más caudal, mientras que la bomba menor está pilotada como en las otras combinaciones. 11.5.7. Otras combinaciones Estas unidades permiten otras combinaciones, no obstante, sus aplicaciones son tan poco frecuentes que no es preciso detallarlas. 11.5.8. Bombas de paletas tipo "cuadrado" Estas bombas (fig. 11-21) fueron fabricadas originalmente para aplicaciones móviles. También están equilibradas hidráulicamente, pero su construcción es mucho más sencilla que la de las bombas redondas. El conjunto rotativo o cartucho está formado por un anillo (colocado entre el cuerpo de la bomba y la tapa), un rotor, doce paletas y una placa de presión fijada por un muelle. El orificio de entrada se encuentra en el cuerpo de la bomba y el de salida en la tapa, que puede ser montada en cuatro posiciones distintas para conveniencias del montaje. 11.5.9. Funcionamiento El muelle (fig. 1 1-22) mantiene, en todo momento, la placa de presión en posición contra el anillo. A medida que la presión de salida aumenta, actúa con el muelle para fijar la placa contra el anillo y el rotor, venciendo las fuerzas internas que tienden a separarlos; las holguras adecuadas vienen determinadas por las anchuras relativas del anillo y del rotor. El arranque inicial se consigue haciendo girar el rotor y el eje a velocidad suficiente (aproximadamente 600 r.p.m.) para que la fuerza centrífuga impulse las paletas contra el anillo,

iniciando la acción de bombeo. Una ranura circular continua en la placa de presión permite que el fluido a presión actúe en las cámaras formadas en la parte inferior de las paletas cuando éstas se deslizan en las ranuras del rotor, manteniéndolas apretadas contra el anillo y no permitiendo el retorno del fluido. Si es necesario invertir la dirección de rotación del eje, el anillo debe desmontarse, colocándolo de nuevo invertido. Las flechas direccionales, grabadas en el borde exterior del anillo, facilitan el cambio. Estas bombas se fabrican en diversos tamaños con cartuchos de desplazamientos distintos, disponibles para cada modelo. Las bombas dobles tienen una entrada común situada entre las dos unidades (véase la fig. 11-23). La salida de una de ellas, generalmente la mayor, está situada en el lado del eje y la otra en el lado de la tapa. La construcción del cartucho es esencialmente la misma que en las unidades simples, lo que hace posible numerosas combinaciones de tamaños y desplazamientos. 11.5.10. Bombas de paletas de alto rendimiento El modelo más reciente de bombas de paletas equilibradas hidráulicamente es la serie de alto rendimiento para presiones más elevadas y mayores velocidades de accionamiento. Una bomba simple típica de este modelo se muestra en la figura 11-25. El funcionamiento es esencialmente el mismo que en las bombas cuadradas correspondientes. Hay, sin embargo, diferencias importantes en el diseño de las mismas. 11.5.11. Diseño de la doble paleta Los cartuchos de alto rendimiento llevan incorporadas unas pequeñas paletas internas, dentro de las paletas mayores para hacer variar la fuerza de contacto de éstas contra el anillo, en los cuadrantes de alta y baja presión (fig. 1 1-26). Las bombas redondas y cuadradas, anteriormente mencionadas, utilizan la presión de salida en la parte inferior de las paletas en todo momento. En las unidades de alto rendimiento, debido a las relaciones de tamaño y presión disponibles, esa característica podría originar cargas elevadas y desgastes prematuros entre las puntas de las paletas y el contorno interno del anillo; para evitar esto, unos agujeros, taladrados a través de los segmentos del rotor, mantienen siempre la misma presión en los dos extremos de la paleta. La presión de salida se aplica constantemente a la pequeña superficie entre la paleta y la paleta interna; esta presión, además de la fuerza centrífuga, mantiene las paletas en contacto con el anillo, en los cuadrantes de entrada, para asegurar un funcionamiento correcto. 11.5.12. Cartucho de recambio El cartucho utilizado en la bomba de alto rendimiento (fig. 12-27) forma un conjunto compacto e independiente y está formado por un anillo, rotor, paletas dobles, placa de presión, placa de desgaste, pasadores y tornillos. Hay

disponibles cartuchos de substitución (previamente comprobados) para recambio rápido. Están montados para girar a la derecha o a la izquierda pero, si es necesario, pueden volver a montarse para girar en sentido opuesto. Las flechas y los pasadores sirven como guías del sentido de rotación. Cuando están montados correctamente, la dirección del caudal continúa siendo la misma en ambos sentidos de rotación.

La superficie interna del anillo y las puntas de las paletas son las zonas de mayor desgaste, que queda compensado al moverse las paletas más hacia afuera de las ranuras del rotor. La limpieza y un fluido adecuado son condiciones esenciales para una larga duración. Se recomienda aceite mineral procedente del petróleo con cualidades antidesgaste adecuadas. No obstante, muchas bombas de paletas están funcionando bien con fluidos sintéticos. 11.6. BOMBAS DE PISTONES

11.5.13. Posiciones de los orificios La serie de las bombas de alto rendimiento, así como las bombas cuadradas, se construyen de tal forma que la posición relativa de los orificios pueda cambiarse fácilmente según cuatro combinaciones posibles; esto se consigue sacando los tornillos de fijación y girando la tapa. Dos pasadores encajando en dos orificios de la tapa facilitan el montaje del cartucho en la misma y aseguran la posición correcta del conjunto. 11.5.14. Características de funcionamiento de las bombas de paletas Las bombas de paletas cubren la gama de caudales bajos a bastante elevados, con presiones de funcionamiento de hasta 210 kp/cm2 . Son seguras, eficientes y fáciles de mantener.

Todas las bombas de pistones funcionan según el principio de que un pistón, moviéndose alternativamente dentro de un orificio, aspirará fluido al retraerse y lo expulsará en su carrera hacia adelante. Los dos diseños básicos son radial y axial; ambos están disponibles con desplazamiento fijo o variable. Una bomba radial tiene los pistones dispuestos radialmente en un bloque de cilindros o barrilete (fig. 11-28), mientras que en las unidades axiales, los pistones son paralelos entre sí y con el eje de barrilete (fig. 11-32). Existen dos versiones para este último tipo: en línea (con una placa inclinada) y en ángulo. 11.6.1. Bombas de pistones radiales En una bomba radial, el bloque de cilindros gira sobre un

pivote estacionario y dentro de un anillo circular o rotor. A medida que el bloque va girando, la fuerza centrífuga, la presión hidráulica o alguna forma de acción mecánica, obliga a os pistones a seguir la superficie interna del anillo, que es excéntrico con relación al bloque de cilindros. Al tiempo que los pistones se desplazan alternativamente en sus cilindros, los orificios localizados en el anillo de distribución les permiten aspirar fluido cuando se mueven hacia afuera y descargarlo cuando se mueven hacia adentro. El desplazamiento de la bomba viene determinado por el tamaño y número de los pistones y, naturalmente, por la longitud de su carrera. Existen modelos en los que el desplazamiento puede variar moviendo el anillo circular para aumentar o disminuir la carrera de los pistones. Hay disponibles, también, controles externos de varios tipos para este fin. 11.6.2. Bombas de pistones en línea con placa inclinada En las bombas de pistones en línea, el conjunto de los cilindros y el eje de accionamiento tienen la misma línea central y los pistones se mueven alternativamente en sentido paralelo al eje. El tipo más sencillo de estas bombas se muestra en la figura 1 1-29. El eje de accionamiento hace girar el barrilete, conteniendo los pistones, que están ajustados en sus alojamientos y conectados mediante patines y un anillo inclinado, de forma que los patines están apoyados sobre una placa circular inclinada (placa de presión).

A medida que el barrilete gira (fig. 11-30), los patines siguen la inclinación de la placa, haciendo que los pistones tengan un movimiento alternativo. Los orificios, en la placa de distribución, están dispuestos de tal forma que los pistones pasan por la entrada cuando empiezan a salir de sus alojamientos y por la salida cuando se les obliga a entrar. 11.6.3. Desplazamiento En estas bombas el desplazamiento viene también determinado por el número y tamaño de los pistones así como por la longitud de su carrera, que depende del ángulo de la placa circular inclinada. En los modelos de desplazamiento variable, la placa circular está instalada en un bloque o soporte móvil (fig. 1 1-31 ). Moviendo este bloque, el ángulo de la placa circular varía para aumentar o disminuir la carrera de los pistones (fig. 1132). El bloque puede posicionarse manualmente con un servocontrol, con un compensador hidráulico o por varios otros medios. La figura 11-31 muestra un compensador hidráulico. El ángulo máximo de las unidades indicadas está limitado a 17.5 grados. 11.6.4. Funcionamiento del compensador El funcionamiento del compensador de una bomba de pistones en línea puede verse esquemáticamente en la figura 11-33. El control consiste en una válvula compensadora,

equilibrada entre la presión del sistema y la fuerza de un muelle, un pistón controlado por la válvula para mover el bloque y un muelle de retorno del bloque. Cuando no hay presión de salida, el muelle de retorno del bloque sitúa a éste en su posición de inclinación máxima, que corresponde al desplazamiento máximo. A medida que la presión del sistema va aumentando, actúa en el extremo de la corredera de la válvula; cuando la presión es lo suficientemente elevada para vencer al muelle de la válvula, la corredera se desplaza y el aceite entra en el pistón del bloque, que es actuado por el aceite a presión y disminuye el desplazamiento de la bomba. Si la presión del sistema disminuye, la corredera se mueve en sentido contrario, el aceite del pistón se descarga dentro del cuerpo de la bomba y el muelle empuja el bloque a un ángulo mayor. El compensador regula así la salida de la bomba para obtener el volumen requerido por el sistema para mantener una presión predeterminada, lo cual evita una pérdida excesiva de potencia, que ocurre normalmente a través de la válvula de seguridad, cuando la bomba descarga por ella todo su caudal durante las operaciones de fijación o mantenimiento. 11.6.5. Bomba de pistones en línea con placa oscilante Una variación de la bomba de pistones en línea es la bomba con placa oscilante. En esta bomba, el cilindro es estacionario y la placa inclinada es accionada por el eje. Cuando la placa gira, "oscila", empujando los pistones

apoyados por muelles, obligándoles a efectuar un movimiento alternativo. Se requieren válvulas antirretorno separadas para los orificios de entrada y de salida, como en una bomba alternativa, porque los cilindros, estando estacionarios, no pasan por los orificios. 11.6.6. Bombas de pistones en ángulo En una bomba de pistones en ángulo (fig. 11-34), el bloque de pistones gira con el eje de accionamiento pero formando un ángulo con él. Los vástagos de los pistones están fijados a la brida del eje mediante juntas esféricas, y se van desplazando hacia dentro y hacia fuera de sus alojamientos a medida que varía la distancia entre la brida del eje y el bloque de cilindros (fig. I1-35). Una unión universal une el bloque de cilindros al eje de accionamiento para mantener el alineamiento y para asegurar que las dos unidades giran simultáneamente. Esta unión no transmite fuerza excepto para acelerar o decelerar el bloque de cilindros y para vencer la resistencia del bloque, que gira dentro de la carcasa llena de aceite. 11.6.7. Variación del desplazamiento El desplazamiento de esta bomba varía con el ángulo de inclinación (fig. 11-36), siendo el ángulo máximo de 30° y el mínimo de 0° . Los modelos de desplazamiento constante (fig. 11-34)

están disponibles, generalmente, con ángulos de 23° a 30°. En los modelos de caudal variable (fig. 11-37) se utiliza un bloque oscilante con un control externo para hacer variar e1 ángulo. Con algunos controles, el bloque puede moverse, pasando por el centro al lado opuesto, para invertir la dirección del caudal de la bomba. l1.6.8. Controles para los modelos de desplazamiento variable Se usan varios métodos para controlar el desplazamiento de las bombas de pistones en ángulo. Los controles típicos son e1 volante, el compensador hidráulico y el servocontrol. La figura 11-38 muestra un compensador de presión para una bomba de eje inclinado PVA12O. En la vista A, la presión del sistema es suficiente para vencer la fuerza del muele del compensador. Como resultado, la corredera se levanta permitiendo que el fluido pase al cilindro de movimiento del compensador. Aunque el cilindro de mantenimiento recibe también la presión del sistema, el área del pistón del cilindro de movimiento es mucho mayor, de forma que la fuerza desarrollada mueve el bloque hacia arriba para disminuir el caudal. La vista B muestra el bloque moviéndose hacia abajo, cuando la presión del sistema disminuye hasta un valor

inferior al requerido para vencer la fuerza del muelle del compensador. En la figura 11-39 se muestra un control por medio de volante para una bomba PVAl2O. El tornillo de ajuste se mueve hacia dentro o hacia fuera para hacer variar el caudal de la bomba.

11.6.9. Caracteristicas de funcionamiento de las bombas de pistones Las bombas de pistones son unidades muy eficientes y están disponibles en una amplia variedad de tamaños, desde desplazamientos muy pequeños hasta muy elevados. La mayoría de ellas pueden funcionar con presiones entre 105 y 210 kp/cm2, aunque algunos modelos pueden llegar a presiones mucho más elevadas. Siendo estas bombas de desplazamiento variable y reversibles, pueden aplicarse muy bien a prensas grandes y a transmisiones hidrostáticas. Debido a que sus piezas están rectificadas y con holguras mínimas, la utilización de fluidos de buena calidad y una buena filtración son condiciones esenciales para una larga duración.

11.7. CUESTIONARIO 1 . ¿Por qué no debe utilizarse una bomba centrífuga para transmitir presión? 2. ¿Cuáles son las características básicas de las bombas de desplazamiento positivo? 3. ¿Qué significa presión nominal de una bomba? 4. ¿Cuáles son las dos formas de expresar el tamaño de una bomba? 5. ¿Cuál es la cantidad de aceite desplazado por una bomba de caudal nominal 20 1/min a 1200 r.p.m., cuando gira a 1800 r.p.m.? 6. Si una bomba de 20 1/min da 14 1/min a 210 kp/cm2 ¿cuál es su rendimiento volumétrico? 7. ¿Qué es lo que tiende a limitar la capacidad de presión · de una bomba de engranajes? 8. ¿Qué tipo de bomba compensa automáticamente el desgaste de sus piezas internas? 9. ¿Qué tipos de bombas hay disponibles, por lo que se refiere a modelos de desplazamiento variable? 10. ¿Qué es lo que mantiene las paletas extendidas en una bomba de paletas? 11 . ¿Cuál es la función de una placa de presión? 12. ¿Cuál es la finalidad del diseño de la doble paleta?

13. ¿Cómo puede variarse el desplazamiento de una bomba de pistones axiales? 14. ¿Qué es lo que origina el movimiento recíproco de los pistones en una bomba de pistones en línea? ¿Y en una de pistones en ángulo? 15. ¿Por qué el compensador de la bomba PVA12O desplaza el bloque oscilante hacia la posición central de desplazamiento nulo, cuando la presión del sistema está aplicada tanto en el cilindro de movimiento como en el de mantenimiento