Cómo funciona una bomba hidráulica

Para las personas que trabajan en el sector industrial es importante saber cómo funciona una bomba hidráulica, pues estos equipos cuentan con diferentes características que los hacen una pieza clave para sectores como el aeronáutico, marítimo e incluso para la industria alimentaria.

Primero, ¿qué es una bomba hidráulica?

Las bombas son máquinas que transforman la energía mecánica en energía hidráulica, a fin de que puedan trabajar con velocidades y presiones que comunican al fluido que circula por ellas. 

Por lo anterior, las bombas son consideradas como máquinas de fluidos, porque su sistema mecánico puede intercambiar energía con el fluido que contienen. Otros ejemplos de estas máquinas son los ventiladores, las turbinas hidráulicas, las turbinas de vapor y los compresores.

De acuerdo con el libro “Fluidos, bombas e instalaciones hidráulicas”, las máquinas de fluidos se pueden clasificar “según el sentido de transmisión de la energía entre el fluido y la máquina (bombas frente a turbinas, es decir, generadoras frente a motoras), la compresibilidad del fluido (bombas hidráulicas frente a compresores) o su principio de funcionamiento (por ejemplo, una bomba centrífuga frente a una volumétrica)”.

A partir de estos criterios es posible agrupar a las bombas hidráulicas en dos clasificaciones básicas.

  1. Rotodinámicas o turbomáquinas: Producen energía gracias a la transferencia de “cantidad de movimiento”.
  2. Volumétricas o de desplazamiento positivo: Su principal característica es que la energía que intercambian es potencial.

Estos equipos no son nuevos, se cree que fue Arquímedes, en el siglo III a. C., quien diseñó la primera bomba hidráulica, a la que se le conoció como “el tornillo de Arquímedes” y era utilizado para mover fluidos por medio de un proceso más sencillo, pero igualmente funcional.

Los avances en ingeniería hidráulica, tal y como los conocemos en la actualidad, surgieron hasta el siglo XII, gracias a Al-Jazari, un científico de origen árabe a quien se le atribuye la creación de un novedoso sistema de abastecimiento de agua que funcionaba con energía hidroeléctrica. También dejó varios textos donde describía varios tipos de bombas, por ejemplo, las reversibles, las de doble acción y las de vacío.

Las investigaciones y avances tecnológicos alrededor de las bombas aumentaron con el paso del tiempo, por lo que se mejoró su funcionamiento y aparecieron modelos muy variados, entre ellos, las bombas de engranajes y de control de caudal.

Para qué sirve una bomba hidráulica

En el texto “Fluidos, bombas e instalaciones hidráulicas” se señala que este tipo de equipos sirven para transferir energía a un líquido, con la finalidad de que puedan moverse dentro de una instalación. Lo anterior “conlleva un aumento de la presión a la salida de la bomba que puede relacionarse con el caudal que se está transportando en forma de curva característica”.

Dicha curva siempre cambia de acuerdo con el tipo de bomba que esté en funcionamiento, pues depende de los siguientes factores: forma y tamaño de la bomba, velocidad de accionamiento y viscosidad de los fluidos.

Con esto podemos señalar que el trabajo de una bomba consiste en suministrar el empuje necesario para que un fluido pueda servir en alguna de las siguientes aplicaciones:

  • Accionar las palas mecánicas de transportes especializados, como las retroexcavadoras.
  • Hacer que el agua, por medio de una bomba, llegue hasta el último piso de cualquier inmueble.
  • Controlar la dirección de los vehículos.
  • Extraer líquidos que están en zonas subterráneas por medio de pozos.
  • Bombear fluidos en los sistemas de refrigeración, por ejemplo, un equipo de aire acondicionado.

De forma general, las bombas son utilizadas para que la presión de un líquido se pueda incrementar, y con ello se le añada energía a un sistema hidráulico capaz de mover un fluido de una zona con menor presión o altitud, hacia otra de mayor presión y altitud.

Cómo funcionan las bombas hidráulicas

En cuanto al tema de cómo funciona una bomba hidráulica, lo primero que debemos de señalar es que las bombas producen caudales, es decir, el movimiento de algún líquido, por lo cual estos equipos se pueden clasificar en los dos grupos generales que mencionamos al principio: De desplazamiento positivo y rotodinámicas.

Las bombas de desplazamiento positivo funcionan mediante procesos de compresión ya sea fuera o dentro de las mismas bombas, por lo que en cada ciclo de rotación entregan o desplazan la misma cantidad de fluido, gracias a la tolerancia que hay entre el elemento de bombeo y un contenedor, ya sea una carcasa, un estator o un bloque de pistones.

Este tipo de bombas “tienen diversos elementos móviles para transportar el fluido de la entrada a la salida, e impedir su retroceso. Estos elementos pueden ser válvulas, ruedas dentadas, paletas, pistones, etc, según su principio de funcionamiento”, explica el libro citado al principio del texto.

Por ejemplo, las bombas de pistones funcionan a partir de la hidrostática y lo que hacen es que cuando existe una variación del volumen, también se genera una variación de la presión. En su estructura hay cilindros que aspiran el fluido mediante unas aspas, las cuales generan una corriente de succión y hacen que los pistones empujen el fluido, lo comprimen y hacen que tenga el empuje necesario.

Mientras que las bombas rotodinámicas, tienen orificios de entrada y de salida que están comunicados hidráulicamente por un canal abierto, lo que permite que el fluido circule en el interior de la bomba y se mueva a contracorriente. Además, utilizan uno o varios rodetes que al ser los únicos elementos móviles al interior de la bomba, pueden comunicar la energía a los fluidos, como lo explica el libro “Fluidos, bombas e instalaciones hidráulicas”.

“Por norma general, las bombas rotodinámicas son de capacidad de aspiración limitada, muy inferior a la de las bombas de desplazamiento positivo. Tienen que ser cebadas para que puedan impulsar caudal. No obstante, existen tipologías de bombas rotodinámicas autocebantes”, añade el texto.

A manera de resumen podemos decir que “una bomba rotodinámica es una máquina generadora que comunica energía al fluido a su paso por uno o varios rodetes, rotores o impulsores, incrementando su cantidad de movimiento pero sin un cambio apreciable en su densidad. Mientras que las bombas volumétricas son ingenios mecánicos que transportan el fluido en forma de paquetes discretos que no interaccionan entre sí”.

Partes de una bomba hidráulica

Para que las bombas puedan funcionar necesitan de ciertos elementos básicos, entre ellos, un puerto de entrada, uno de salida y un eje de accionamiento. Estos son algunos de sus componentes esenciales.

  • Ejes: Influyen en la transmisión que hay entre el motor y la bomba, generalmente se fabrican de acero pues necesitan ser muy resistentes.
  • Rodete: También se conoce como impulsor y es el que se encarga de bombear el líquido que sale de la bomba.
  • Puerto de salida: Es el orificio por donde salen los líquidos, entre los más comunes están los aceites.
  • Rotor: Está conformado por barras conductoras que en los extremos están interconectadas, su función es permitir que la bomba tenga movimiento.
  • Cuerpo de la bomba: Se trata del engranaje completo del equipo, si falla una parte entonces la bomba no podrá funcionar correctamente.
  • Cilindro: Es un elemento que influye en el desplazamiento del equipo y en la conversión de energía.
  • Estator: Se le llama así al armazón que tienen las bombas, muy útil para proteger al equipo de accidentes.
  • Cojinete: Forma parte del soporte de la bomba porque hace que se alineen las diferentes rotaciones.
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