Bombas hidráulicas - Cómo funcionan

Una bomba hidráulica convierte la energía mecánica en energía hidráulica. Se utiliza en sistemas hidráulicos para realizar trabajos, como levantar cargas pesadas en excavadoras o gatos, o en divisores hidráulicos. Este artículo se centra en el funcionamiento de las bombas hidráulicas, los distintos tipos de bombas hidráulicas y sus aplicaciones.

Índice de contenidos

• ¿Cómo funciona una bomba hidráulica?
• Tipos de bombas hidráulicas
• Aplicaciones comunes
• Criterios de selección
• Preguntas frecuentes

¿Cómo funciona una bomba hidráulica?

Una bomba hidráulica funciona por desplazamiento positivo, donde un fluido confinado se somete a presión mediante una acción alterna o rotatoria. La fuerza motriz de la bomba la suministra un motor primario, como un motor eléctrico, un motor de combustión interna, el trabajo humano (figura 1) o aire comprimido (figura 2), que acciona el impulsor, el engranaje (figura 3) o el álabe para crear un flujo de fluido dentro de la carcasa de la bomba.

La acción mecánica de una bomba hidráulica crea un vacío en la entrada de la bomba, lo que permite que la presión atmosférica fuerce el fluido hacia la bomba. El fluido aspirado crea un vacío en la cámara de entrada, lo que permite forzar el fluido hacia la salida a alta presión.

Los distintos tipos de bombas (de engranajes, de paletas y de pistones) utilizan mecanismos diferentes para generar flujo de fluido y presión.

• Bomba de engranajes: Dos engranajes engranados giran en sentidos opuestos, creando cámaras que se expanden y contraen, lo que genera flujo de fluido y presión.
• Bomba de paletas: Los álabes son empujados hacia fuera por la fuerza centrífuga y devueltos al rotor a medida que pasan por la entrada y la salida de la bomba, generando flujo de fluido y presión.
• Bomba de pistón: Un pistón se mueve hacia adelante y hacia atrás dentro de un cilindro, creando cámaras de tamaño variable que aspiran y comprimen el fluido, generando flujo de fluido y presión.

El rendimiento de una bomba hidráulica viene determinado por el tamaño y la forma de las cámaras internas de la bomba, la velocidad a la que funciona y la potencia suministrada a la bomba. Las bombas hidráulicas utilizan un fluido incompresible, normalmente aceite de petróleo o una alternativa segura para los alimentos, como fluido de trabajo. El fluido debe tener propiedades lubricantes y poder funcionar a altas temperaturas. El tipo de fluido utilizado puede depender de los requisitos de seguridad, como la resistencia al fuego o la preparación de alimentos.

Tipos de bombas hidráulicas

Hay muchos tipos de bombas hidráulicas. Pueden encajar en las siguientes categorías:

• Fuente de alimentación
• Acción de bombeo
• Tipos de desplazamiento positivo

Fuente de energía

En función de la fuente de alimentación, existen distintos tipos de bombas hidráulicas:

• Bomba neumática hidráulica: Estas bombas tienen un diseño compacto y no necesitan una fuente de alimentación externa. Sin embargo, es necesaria una fuente fiable de aire comprimido, que está limitada por la presión de suministro de aire comprimido.
• Bomba hidráulica eléctrica: Disponen de una fuente de energía fiable y eficiente y pueden integrarse fácilmente en los sistemas existentes. Sin embargo, estas bombas requieren una fuente de alimentación constante, pueden verse afectadas por cortes de electricidad y requieren medidas de seguridad eléctrica adicionales. Además, tienen un coste inicial más elevado que otros tipos de bombas.
• Bomba hidráulica de gas: Las bombas de gas son bombas hidráulicas portátiles fáciles de usar en entornos exteriores y remotos. Sin embargo, están limitadas por el suministro de combustible, tienen emisiones más altas en comparación con otras bombas hidráulicas y los sistemas de combustible requieren un mantenimiento regular.
• Bomba hidráulica manual: Son fáciles de transportar y no necesitan fuente de alimentación. Sin embargo, están limitadas por la capacidad física del operario, tienen un caudal inferior al de otros tipos de bombas hidráulicas y pueden requerir más tiempo para completar las tareas.
  • Bomba hidráulica manual: Las bombas hidráulicas manuales son adecuadas para aplicaciones a pequeña escala y baja presión, y suelen costar menos que las bombas hidráulicas de pie.
  • Bomba de pie hidráulica: Las bombas hidráulicas de pie son adecuadas para aplicaciones pesadas y de alta presión y requieren menos esfuerzo que las bombas hidráulicas manuales.

Acción de bombeo

Las bombas hidráulicas pueden ser de simple o doble efecto. Las bombas de simple efecto tienen un único puerto por el que entra el fluido hidráulico para extender el cilindro de la bomba. Las bombas de doble efecto tienen dos puertos, uno para extender el cilindro y otro para retraerlo.

Principios de funcionamiento

• Acción simple: En las bombas hidráulicas de simple efecto, el cilindro se extiende cuando entra fluido hidráulico. El cilindro se retraerá con un muelle, por gravedad o por la carga.
• Doble efecto: En las bombas hidráulicas de doble efecto, el cilindro se retrae cuando el fluido hidráulico entra por el orificio superior. El cilindro vuelve a su posición inicial.

Aplicaciones

• Acción simple: Las bombas hidráulicas de simple efecto son adecuadas para aplicaciones sencillas que sólo necesitan movimiento lineal en una dirección. Por ejemplo, como levantar un objeto o presionar una carga.
• Doble efecto: Las bombas hidráulicas de doble efecto son para aplicaciones que necesitan un movimiento lineal preciso en dos direcciones, como ascensores y carretillas elevadoras.

Tipos de desplazamiento positivo

Los tres tipos de mecanismos de desplazamiento positivo son el engranaje, la paleta y el pistón.

• Presión: Las bombas hidráulicas de engranajes y las bombas hidráulicas de paletas son adecuadas para aplicaciones de baja presión, y las bombas hidráulicas de pistones son adecuadas para aplicaciones de alta presión.
• El coste: Las bombas de engranajes son las menos costosas de adquirir y mantener, mientras que las bombas de pistones son las más caras. Las bombas de paletas tienen un coste intermedio entre las otras dos.
• Eficiencia: Las bombas de engranajes son las menos eficientes. Suelen tener un rendimiento del 80%, lo que significa que 10 caballos mecánicos se convierten en 8 caballos hidráulicos. Las bombas de paletas son más eficaces que las de engranajes, y las de pistones son las más eficientes, con un rendimiento de hasta el 95%.

Aplicaciones comunes

Las bombas hidráulicas tienen una amplia gama de aplicaciones en diferentes industrias.

• Industria del automóvil: En la industria del automóvil, las bombas hidráulicas se combinan con gatos y elevadores de motores para levantar vehículos, plataformas, cargas pesadas y arrastrar motores.
• Talleres mecánicos: En los talleres mecánicos, las bombas hidráulicas accionan herramientas para aplicaciones como cortar, taladrar, prensar y tirar.
• Talleres de madera: En los talleres madereros, los gatos hidráulicos se utilizan en las divisoras.
• Proceso y fabricación: Las bombas hidráulicas para trabajos pesados se utilizan para aplicaciones de accionamiento y roscado, giro de válvulas pesadas, apriete y expansión.
• Maquinaria pesada: Las bombas hidráulicas se utilizan en máquinas pesadas como excavadoras, grúas, cargadoras y tractores.
• Instalaciones de producción: Las bombas hidráulicas también se utilizan en cintas transportadoras, mezcladoras y carretillas elevadoras.

Criterios de selección

A pesar de los distintos tipos de mecanismos de bombeo, las bombas hidráulicas se clasifican en función de su tamaño (presión de salida) y fuerza motriz (manual, neumática, eléctrica y de combustible). Hay varios parámetros que deben tenerse en cuenta al seleccionar la bomba hidráulica adecuada para una aplicación. A continuación se describen los parámetros más importantes:

• Presión de funcionamiento: Considere la presión máxima de funcionamiento del sistema y la presión mínima para generar la fuerza necesaria contra la carga.
• Fuente de la fuerza motriz: ¿Se accionará manualmente (a mano o con el pie), con aire de un compresor, con energía eléctrica o con un motor de combustible como motor principal? Otros factores que pueden afectar al tipo de fuerza motriz son si se accionará a distancia o no, la velocidad de funcionamiento y los requisitos de carga.
• Velocidad de funcionamiento: Si se trata de una bomba hidráulica manual, ¿debe ser de una o de dos velocidades? ¿Cuánto volumen de fluido por carrera de manivela? Cuando se utiliza una bomba hidráulica motorizada, ¿cuánto volumen por minuto? Las bombas hidráulicas de aire, gas y eléctricas son útiles para grandes caudales.
• Portabilidad: Las bombas hidráulicas manuales suelen ser portátiles pero con menor rendimiento, mientras que las de combustible tienen una presión de salida alta pero son estacionarias para operaciones remotas en lugares sin electricidad. Las bombas hidráulicas eléctricas pueden ser tanto móviles como fijas, al igual que las bombas neumáticas. Las bombas neumáticas requieren aire comprimido en el lugar de trabajo.
• Temperatura de funcionamiento: La temperatura de funcionamiento de la aplicación puede afectar al tamaño del depósito de aceite necesario, al tipo de fluido y a los materiales utilizados para los componentes de la bomba. El aceite es el fluido de funcionamiento, pero también sirve como líquido refrigerante en las bombas hidráulicas de gran potencia.
• Desplazamiento de la carga: La cantidad de recorrido que requiere la carga afectará al tamaño del depósito de aceite y al número de cilindros de la bomba hidráulica.
• Ruido de funcionamiento: Considere si el entorno tiene un requisito de ruido. Una bomba hidráulica con motor de combustible generará un mayor ruido que una bomba hidráulica eléctrica del mismo tamaño.
• Sin chispa: ¿Debe la bomba hidráulica estar libre de chispas debido a un posible entorno explosivo? Recuerde que la mayoría de los fluidos operativos son derivados del aceite de petróleo, pero existen opciones sin chispa.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una bomba hidráulica?

Una bomba hidráulica transforma la energía mecánica en energía fluida. Una cantidad relativamente baja de potencia de entrada puede convertirse en una gran cantidad de potencia de salida para levantar cargas pesadas.

¿Cómo funciona una bomba hidráulica?

Una bomba hidráulica funciona utilizando energía mecánica para presurizar el fluido en un sistema cerrado. Este fluido presurizado se utiliza después para accionar maquinaria como excavadoras, prensas y ascensores.

¿Qué es una bomba hidráulica de ariete?

Una bomba hidráulica de ariete aprovecha la energía de la caída del agua para elevarla a mayor altura sin necesidad de energía externa. Se compone de una válvula, una cámara de presión y tuberías de entrada y salida.

¿Cuál es la diferencia entre una bomba de agua y una bomba hidráulica?

Una bomba de agua traslada agua de una zona a otra, mientras que la finalidad de una bomba hidráulica es vencer una presión que depende de una carga, como la de un coche pesado.