Una bomba de engranajes utiliza el engranaje de engranajes para bombear fluido por desplazamiento. [1] Son uno de los tipos más comunes de bombas para aplicaciones de energía de fluidos hidráulicos . La bomba de engranajes fue inventada alrededor de 1600 por Johannes Kepler . [2]
Las bombas de engranajes también se utilizan ampliamente en instalaciones químicas para bombear fluidos de alta viscosidad. Hay dos variaciones principales: bombas de engranajes externos que usan dos engranajes rectos externos y bombas de engranajes internos que usan engranajes rectos externos e internos (los dientes del engranaje recto internos miran hacia adentro, ver más abajo). Las bombas de engranajes son de desplazamiento positivo (o desplazamiento fijo ), lo que significa que bombean una cantidad constante de fluido por cada revolución. Algunas bombas de engranajes están diseñadas para funcionar como motor o como bomba.
Teoría de operación
A medida que los engranajes giran, se separan en el lado de admisión de la bomba, creando un vacío y una succión que se llena de líquido . El fluido es transportado por los engranajes al lado de descarga de la bomba, donde el engranaje de los engranajes desplaza el fluido. Las holguras mecánicas son pequeñas, del orden de 10 µm. Los espacios reducidos, junto con la velocidad de rotación, evitan eficazmente que el fluido se escape hacia atrás.
El diseño rígido de los engranajes y las casas permite presiones muy altas y la capacidad de bombear fluidos muy viscosos .
Existen muchas variaciones, incluidos conjuntos de engranajes helicoidales y en espiga (en lugar de engranajes rectos), rotores en forma de lóbulo similares a los sopladores Roots (comúnmente utilizados como sobrealimentadores ) y diseños mecánicos que permiten el apilado de bombas. Las variaciones más comunes se muestran a continuación (el engranaje impulsor se muestra en azul y la rueda loca se muestra en púrpura ).
Diseño de bomba de engranajes externa para aplicaciones de energía hidráulica .
Diseño de bomba de engranajes internos ( Gerotor ) para bombas de aceite automotriz .
Diseño de bomba de engranaje interno (engranaje interno Crescent ) para fluidos de alta viscosidad .
Una bomba de engranajes de precisión externa suele estar limitada a una presión máxima de trabajo de 210 bares (21.000 kPa) y una velocidad máxima de 3.000 rpm. Algunos fabricantes producen bombas de engranajes con presiones y velocidades de trabajo más altas, pero este tipo de bombas tienden a ser ruidosas y es posible que deban tomarse precauciones especiales. [3]
Los puertos de succión y presión deben interconectarse donde los engranajes engranan (mostrados como líneas grises tenues en las imágenes internas de la bomba). Algunas bombas de engranajes internos tienen un sello adicional en forma de media luna (que se muestra arriba, a la derecha). Esta media luna funciona para mantener los engranajes separados y también reduce las corrientes parásitas.
Fórmulas de bombeo:
- Tasa de flujo en galones estadounidenses / min = Capacidad de la bomba × rpm
- Potencia en hp = US gal / min × (lbf / in 2 ) / 1714
Eficiencia
Las bombas de engranajes son generalmente muy eficientes, especialmente en aplicaciones de alta presión.
Factores que afectan la eficiencia:
- Holguras: Las holguras geométricas en el extremo y el diámetro exterior de los engranajes permiten fugas y reflujo. Sin embargo, a veces, los espacios libres más altos ayudan a reducir la fricción hidrodinámica y mejoran la eficiencia.
- Juego de engranajes: el alto juego entre engranajes también permite fugas de líquido. Sin embargo, esto ayuda a reducir el desperdicio de energía al atrapar el fluido entre los dientes de los engranajes (conocido como atrapamiento de presión).
Aplicaciones
- Petroquímicos: betún puro o relleno, brea, gasoil, crudo, aceite lubricante, etc.
- Productos químicos: silicato de sodio, ácidos, plásticos, productos químicos mezclados, isocianatos, etc.
- Pintura y tinta.
- Resinas y adhesivos.
- Pulpa y papel: ácido, jabón, lejía, licor negro, caolín, cal, látex, lodos, etc.
- Alimentos: Chocolate, manteca de cacao, rellenos, azúcar, grasas y aceites vegetales, melaza, alimentos para animales, etc.
Ver también
Referencias
- ^ "Bienvenidos al Instituto Hidráulico" . Pumps.org. Archivado desde el original el 26 de junio de 2013 . Consultado el 18 de agosto de 2013 .
- ↑ Frank Prager, Kepler como inventor, Vistas in Astronomy, Volumen 18, 1975, Páginas 887-889, https://doi.org/10.1016/0083-6656(75)90184-1 .
- ^ Pellizcos, MJ (2000). Anuario de ingenieros de Kempe , pág. 2070. Miller Freeman, Kent. ISBN 0863824420 .