INTRODUCCINLa hidrulica es la ciencia que forma parte la fsica y comprende la transmisin y regulacin de fuerzas y movimientos por medio de los lquidos. Cuando se escuche la palabra hidrulica hay que remarcar el concepto de que es la transformacin de la energa, ya sea de mecnica o elctrica en hidrulica para obtener un beneficio en trminos de energa mecnica al finalizar el proceso.Al incrementar la energa del fluido, se aumenta su presin, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas segn el principio de Bernoulli.En general, una bomba proporciona energa cintica al fluido para as iniciar el movimiento a travs del sistema hidrulico, para mover el fluido de una zona de menor presin o altitud a otra de mayor presin o altitud.CAPITULO IGENERALIDADES1.1 Etimologa Etimolgicamente la palabra hidrulica se refiere al agua:Hidros - agua. Aulos - flauta.Algunos especialistas que no emplean el agua como medio transmisor de energa, sino que el aceite han establecido los siguientes trminos para establecer la distincin:Oleodinmica, Oleohidrulica u Olelica.1.2 Produccin de energa hidrulicaLa ventaja que implica la utilizacin de la energa hidrulica es la posibilidad de transmitir grandes fuerzas, empleando para ello pequeos elementos y la facilidad de poder realizar maniobras de mandos y reglaje. A pesar de estas ventajas hay tambin ciertos inconvenientes debido al fluido empleado como medio para la transmisin. Esto debido a las grandes presiones que se manejan en el sistema las cuales posibilitan el peligro de accidentes, por esto es preciso cuidar que los empalmes se encuentren perfectamente apretados y estancos.1.3 Componentes de un sistema hidrulico1.3.1 Bomba hidrulicaUna bomba hidrulica es una mquina generadora que transforma la energa (generalmente energa mecnica) con la que es accionada en energa hidrulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser lquido o una mezcla de lquidos y slidos como puede ser el hormign antes de fraguar o la pasta de papel. Al incrementar la energa del fluido, se aumenta su presin, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas segn el principio de Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presin de un lquido aadiendo energa al sistema hidrulico, para mover el fluido de una zona de menor presin o altitud a otra de mayor presin o altitud.Existe una ambigedad en la utilizacin del trmino bomba, ya que generalmente es utilizado para referirse a las mquinas de fluido que transfieren energa, o bombean fluidos incompresibles, y por lo tanto no alteran la densidad de su fluido de trabajo, a diferencia de otras mquinas como lo son los compresores, cuyo campo de aplicacin es la neumtica y no la hidrulica. Pero tambin es comn encontrar el trmino bomba para referirse a mquinas que bombean otro tipo de fluidos, as como lo son las bombas de vaco o las bombas de aire.1.3.2 HistoriaLa primera bomba conocida fue descrita por Arqumedes y se conoce como tornillo de Arqumedes, descrito por Arqumedes en el siglo III a. C., aunque este sistema haba sido utilizado anteriormente por Senaquerib, rey de Asiria en el siglo VII a. C.1En el siglo XII, Al-Jazari describi e ilustr diferentes tipos de bombas, incluyendo bombas reversibles, bombas de doble accin, bombas de vaco, bombas de agua y bombas de desplazamiento positivo.[footnoteRef:1] [footnoteRef:2] [1: ] [2: ]

1.3.3 Funcin La bomba hidrulica convierte la energa mecnica en energa hidrulica. Es un dispositivo que toma energa de una fuente (por ejemplo, un motor, un motor elctrico, etc.) y la convierte a una forma de energa hidrulica. La bomba toma aceite de un depsito de almacenamiento (por ejemplo, un tanque) y lo enva como un flujo al sistema hidrulico.Todas las bombas producen flujo de aceite de igual forma. Se crea un vaco a la entrada de la bomba. La presin atmosfrica, ms alta, empuja el aceite a travs del conducto de entrada a las cmaras de entrada de la bomba. Los engranajes de la bomba llevan el aceite a la cmara de salida de la bomba. El volumen de la cmara disminuye a medida que se acerca a la salida. Esta reduccin del tamao de la cmara empuja el aceite a la salida.La bomba slo produce flujo (por ejemplo, galones por minuto, litros por minuto, centmetros cbicos por revolucin, etc.), que luego es usado por el sistema hidrulico. La bomba NO produce presin. La presin se produce por accin de la resistencia al flujo. La resistencia puede producirse a medida que el flujo pasa por las mangueras, orificios, conexiones, cilindros, motores o cualquier elemento del sistema que impida el paso libre del flujo al tanque. Hay dos tipos de bombas: regulables y no regulables. Bombas no regulablesLas bombas no regulables tienen mayor espacio libre entre las piezas fijas y en movimiento que el espacio libre existente en las bombas regulables. El mayor espacio libre permite el empuje de ms aceite entre las piezas a medida que la presin de salida (resistencia al flujo) aumenta. Las bombas no regulables son menos eficientes que las regulables, debido a que el flujo de salida de la bomba disminuye considerablemente a medida que aumenta la presin de salida. Las bombas no regulables generalmente son del tipo de rodete centrfugo o del tipo de hlice axial. Las bombas no regulables se usan en aplicaciones de presin baja, como bombas de agua para automviles o bombas de carga para bombas de pistones de sistemas hidrulicos de presin alta. Bomba de rodete centrfugaLa bomba de rodete centrfuga consiste de dos piezas bsicas: el rodete (2), montado en un eje de salida (4) y la caja (3). El rodete tiene en la parte posterior un disco slido con hojas curvadas (1), moldeadas en el lado de la entrada. El aceite entra por el centro de la caja (5), cerca del eje de entrada, y fluye al rodete. Las hojas curvadas del rodete impulsan el aceite hacia afuera contra la caja. La caja est diseada de tal modo que dirige el aceite al orificio de salida.Bombas regulablesHay tres tipos bsicos de bombas regulables: de engranajes, de paletas y de pistones. Las bombas regulables tienen un espacio libre mucho ms pequeo entre los componentes que las bombas no regulables. Esto reduce las fugas y produce una mayor eficiencia cuando se usan en sistemas hidrulicos de presin alta. En una bomba regulable el flujo de salida prcticamente es el mismo por cada revolucin de la bomba. Las bombas regulables se clasifican de acuerdo con el control del flujo de salida y el diseo de la bomba.La capacidad nominal de las bombas regulables se expresa de dos formas.Una forma es por la presin de operacin mxima del sistema con la cual la bomba se disea (por ejemplo, 21.000 kPa o 3.000 lb/pulg 2 ). La otra forma es la salida especfica suministrada, expresada bien sea en revoluciones o en la relacin entre la velocidad y la presin especfica. La capacidad nominal de las bombas se expresa ya sea en l/min-rpm-kPa o gal EE.UU./min-rpm-lb/pulg 2 (por ejemplo, 380 l/min-2.000 rpm-690 kPa o 100 gal EE.UU./min-2.000 rpm-100 lb/pulg 2 ).Cuando la salida de la bomba se da en revoluciones, el flujo nominal puede calcularse fcilmente multiplicando el flujo por la velocidad en rpm (por ejemplo,2.000 rpm) y dividiendo por una constante. CAPITULO IICLASIFICACIN 2.1 Clasificacin de las bombas hidrulicas.La ciencia de la hidrulica se ha considerado desde los primeros das de la civilizacin humana. A pesar de su antigedad, la hidrulica se constituye en una de las ramas de la ingeniera civil con mayor influencia en el desarrollo de las sociedades, porque a diario su utilizacin es vital para vencer distintos obstculos o para desarrollar diferentes actividades, sin importar que todava presenta algn grado de incertidumbre.Algunas de las actividades en las cuales se utiliza la hidrulica son por ejemplo la irrigacin de cultivos y el suministro de agua para las comunidades en donde se hace indispensable el uso de algunos dispositivos, en los que se encuentra la bomba hidrulica.La definicin de una bomba hidrulica que generalmente se encuentra en los textos es la siguiente: "Una bomba hidrulica es un medio para convertir energa mecnica en energa fluida o hidrulica". Es decir las bombas aaden energa al agua.Cuando se pretende desarrollar una clasificacin de los diferentes tipos de bombas hidrulicas se debe tener claridad en algunos trminos para as poder evaluar los mritos de un tipo de bomba sobre otro. Dichos trminos son: Amplitud de presin: Se constituyen en los lmites mximos de presin con los cuales una bomba puede funcionar adecuadamente. Las unidades son Lb/plg2. Volumen: La cantidad de fluido que una bomba es capaz de entregar a la presin de operacin. Las unidades son gal/min. Amplitud de la velocidad: Se constituyen en los lmites mximo y mnimo en los cuales las condiciones a la entrada y soporte de la carga permitirn a la bomba funcionar satisfactoriamente. Las unidades son r.p.m. Eficiencia mecnica: Se puede determinar mediante la relacin entre el caballaje terico a la entrada, necesario para un volumen especfico en una presin especifica y el caballaje real a la entrada necesario para el volumen especifico a la presin especifica. Eficiencia volumtrica: Se puede determinar mediante la relacin entre el volumen terico de salida a 0 lb/plg2y el volumen real a cualquier presin asignada. Eficiencia total: Se puede determinar mediante el producto entre la eficiencia mecnica y al eficiencia volumtrica.Para que la clasificacin de los diferentes tipos de bombas sea ms amena se presenta a continuacin una tabla donde se muestran los criterios de clasificacin de cada una de estas.Las bombas se clasifican de la siguiente manera:2.2 Bombas de volumen fijo o bombas de desplazamiento fijo.Estas bombas se caracterizan porque entregan un producto fijo a velocidad constante. Este tipo de bomba se usa ms comnmente en los circuitos industriales bsicos de aplicacin mecnica de la hidrulica.Fig. 1 Bomba de engranes Simple.2.2.1 Bombas de engranes o piones.La bomba de engranes se denomina tambin "caballo de carga" y se puede asegurar que es una de las ms utilizadas. La capacidad puede ser grande o pequea y su costo variar con su capacidad de presin y volumen. Adems la simplicidad de su construccin permite esta ventaja de precio. Las bombas de engranes exhiben buenas capacidades de vaco a la entrada y para las situaciones normales tambin son autocebantes; otra caracterstica importante es la cantidad relativamente pequea de pulsacin en el volumen producido. En este tipo de bombas de engrane, el engranado de cada combinacin de engranes o dientes producirn una unidad o pulso de presin. Bombas de engranes de baja presin.Su funcionamiento es a grandes rasgos el siguiente: La flecha impulsora gira, los dos piones como estn engranados, girarn en direcciones opuestas. La rotacin es hacia el orificio de entrada desde el punto de engrane. Conforme los dientes de los dos piones se separan, se formar una cavidad y se producir un vaco en el orificio de entrada. Este vaco permitir a la presin atmosfrica forzar el fluido al lado de entrada de la bomba. El fluido ser confinado en el espacio entre los dientes del engrane. La rotacin continuada de los engranes permitir que el fluido llegue hasta la salida.Una desventaja de este tipo de bombas son los escapes o perdidas internas en la bomba producidas en la accin o esfuerzo para bombear un fluido a presin. El desgaste de este tipo de bombas generalmente es causado por operar a presiones arriba de la presin prevista en el diseo, aunque tambin puede ser usado por cojinetes inadecuados. Bombas de engranes de alta presin.Los factores que mejoran la capacidad de una bomba para desarrollar un vaco alto en la admisin, tambin producirn incrementos muy favorables en la eficiencia volumtrica y total de la bomba.La capacidad relativamente alta de vaco en la admisin de las bombas de engrane, las ha hecho ms adaptables a los problemas que se presentan en el equipo mvil y para minera. Bombas de engranes de 1500 lb/plg2. (Tndem)Tambin se les conoce como bombas de la serie "Commercial D". En este tipo de bombas se incorporan engranes dentados rectificados con acabados lisos y con tolerancias muy cerradas. Estos engranes tienen el contorno de los dientes diseado para mejorar la eficiencia de la bomba y disminuir el nivel de ruido en la operacin.Un mejoramiento adicional se ha logrado machihembrando los engranes con respecto al dimetro y espesor.La aplicacin de esta clase de controles de produccin, permite el ensamblado de todas las piezas operativas de la bomba con ajustes apretados y produce tambin los incrementos convenientes de eficiencia.La bomba de la serie D tiene bajas perdidas por escape. La reduccin complementaria de escape interior en las caras de los engranes es producida por un dispositivo desarrollado por la compaa Commercial llamadoplacas de empuje de presin embolsada.La presin embolsada proporcionada por los cierres de bolso permite que floten las placas de empuje y mantengan un contacto uniforme con las caras de los engranes. Esta accin es controlada por la presin de bombeo sobre una zona muy pequea y est indicada para aumentar el esfuerzo de cierre conforme se aumenta la presin de la bomba.El diseo de esta bomba ofrece una ventaja adicional al proporcionar la facilidad de que el volumen producido pueda ser alterado al cambiar el tamao de los engranes, adems mediante la adicin de un cojinete central portador y un ensamblado de caja y engranes para cada unidad, hasta seis unidades de bombeo pueden construirse para funcionar con una sola flecha de impulso.Fig. 2 Bomba de engranes en Tndem Commercial Serie D. Bomba de engranes de 2000 lb/plg2.La bomba Commercial de la serie H esta indicada para tener un valor de presin mximo de 2000 lb/plg2, y para la mayora de las bombas de la serie H es una versin mejorada y ms pesada que la unidad de serie D. Los fundamentos de operacin son casi idnticos, pero ninguna de las partes son intercambiables entre estos dos tipos de diseos.El funcionamiento con las cargas mayores a presin de 2000 lb/plg2, ha exigido el uso de cajas mucho ms gruesas y resistentes. El cojinete impulsor principal TIMKEN es el nico ofrecido en este tipo de bombas. Los tamaos de engranes y cojinetes han sido aumentados hasta el mximo que el espacio permite, y dichos engranes han sido modificados de la forma de engranes rectos de la serie D a engranes helicoidales.En este tipo de bombas se da la misma atencin al acabado y a las tolerancias de tamaos y tambin se utiliza el diseo de abolsado de la presin, funcionando an la placa de empuje ms pesada como espiga y control de escapes o fugas terminales.Una buena prctica de diseo seria sustituir una unidad de la serie D requerida para trabajar a 1500 lb/plg2por una unidad de la serie H y en esta forma se conseguira tener un sistema ms seguro.Fig. 3 Bomba Commercial en Tndem de la Serie H. Bomba de engranes de 2000 lb/plg2 Serie 37-X.Los cambios de diseo en el modelo 37-X confirman la existencia de la zona crtica analizada en relacin con los diseos de la serie D y serie H. Cojinetes verdaderamente masivos de trabajo pesado y del tipo de baleros de corona han sustituido a los cojinetes de aguja marcados como inadecuados. Para tener espacio para estos cojinetes agrandados se ha utilizado un concepto enteramente nuevo sobre el diseo de los engranes para bombas. Los nuevos engranes tienen dientes rectos de tipo involuta. Dichos diente son ms pocas en nmero, cortados ms profundamente y ms fuertes, entregando ms descarga por pulgada de anchura del engrane que los diseos ordinarios o convencionales. Se seala que la bomba 37-X puede constituir un avance importante en el diseo de bombas de engranes. Durante muchos aos la debilidad de los cojinetes de las bombas de engranes y las fallas han constituido una plaga a los usuarios de esas unidades. Deberan realizarse reducciones de vital necesidad en los costos de bombeo hidrulico mediante un decisivo mejoramiento de la duracin de los cojinetes de las bombas.

Fig. 4 Bomba Commercial en Tndem de la Serie 37-X.2.2.2 Bombas de paletas. Bombas de paletas desequilibradas o de eje excntrico.Con este diseo un rotor ranurado es girado por la flecha impulsora. Las paletas planas rectangulares se mueven acercndose o alejndose de las ranuras del rotor y siguen a la forma de la carcasa o caja de la bomba. El rotor esta colocado excntrico con respecto al eje de la caja de la bomba.La rotacin en el sentido de las manecillas del reloj del rotor en virtud de la mayor rea que hay entre dicho rotor y la cavidad de la caja, producir un vaco en la admisin y la entrada del aceite en los volmenes formados entre las paletas.La bomba mostrar desgaste interior de la caja y en las aristas de las paletas, causado por el deslizamiento de contacto entre las dos superficies.Este tipo de bomba tendr la misma situacin en lo que se refiere a la carga sobre los cojinetes que el caso de las bombas de engranes.

Fig. 5 Bomba de Paletas desequilibradas. Bombas de paletas equilibradas de 1000 lb/plg2de presin.(Vickers)La compaa Vickers Incorporated ha sido acreditada por haber desarrollado el diseo de bomba de paletas equilibrada.El balance hidrulico logrado en este diseo, permite a los cojinetes de las flechas dedicarse a la carga de impulsin de la bomba. La carga hidrulica o de presin esta equilibrada y queda completamente contenida dentro de la unidad de cartucho de la bomba. La unidad de cartucho esta compuesta por, dos bujes, un rotor, doce paletas, un anillo de leva y una espiga de localizacin.El sentido de la operacin de esta bomba puede alterarse para ajustarlo a la necesidad que se tenga. Al sustituir el anillo de levas con uno ms grande o uno ms pequeo, se pueden tener diversos volmenes de rendimiento o salida de la bomba, pero en ciertas conversiones, el rotor, las paletas y el cabezal tambin deben cambiarse para acomodar el nuevo anillo.Procurando incorporar un cabezal modificado o corregido y una flecha impulsora, podemos construir una bomba Vickers en Tndem.El tipo de diseo de esta bomba ha gozado de amplia utilizacin y aceptacin en la industria de las mquinas herramientas y en otras aplicaciones similares de tipo estacionario. Bombas de Paletas equilibradas de 2000 lb/plg2de presin. (Denison)Las bombas de paletas Denison emplean la misma condicin de equilibrio descrita en el anlisis de las bombas de paletas Vickers mediante la incorporacin de dos orificios de admisin o entrada y de dos orificios de salida con una separacin de 180.Una diferencia en estos dos diseos consiste en que el valor de la presin mxima sube hasta 2000 lb/plg2por medio de una construccin ms pesada y de la alteracin de los diseos de paletas y del rotor para asegurar un contacto adecuado de las paletas en todo tiempo. Esta condicin de contacto constante de las paletas con el anillo de levas, permitir a la unidad funcionar como bomba o como motor sin alteracin mecnica.El balance hidrulico de la caja de bombeo y en este caso la carga equilibrada de las paletas, permite a estas bombas funcionar durante periodos ms prolongados con condiciones mximas de presin.Las bombas de paletas equilibradas pueden ofrecer el sistema hidrulico ms econmico utilizable para situaciones en donde el buen diseo no sufre limitaciones por falta de espacio y falta de control operativo y de comprensin de las caractersticas de funcionamiento.

Fig. 7 Bomba de Paletas Denison.2.2.3 Bombas de pistnLas bombas de pistn generalmente son consideradas como las bombas que verdaderamente tienen un alto rendimiento en las aplicaciones mecnicas de la hidrulica. Algunas bombas de engranes y de paletas funcionarn con valores de presin cercanos a los 2000 lb/plg2, pero sin embargo, se les consideraran que trabajan con mucho esfuerzo. En cambio las bombas de pistn, en general, descansan a las 2000 lb/plg2y en muchos casos tienen capacidades de 3000 lb/plg2y con frecuencia funcionan bien con valores hasta de 5000lb/plg2. Bomba de Pistn Radial.La bomba de pistn radial, aloja los pistones deslizantes dentro de un bloque del cilindro que gira alrededor de un perno o clavija estacionaria o flecha portadora. En las bombas de pistn radial se logra una eficiencia volumtrica alta debido a los ajustes estrechos de los pistones a los cilindros y por el cierre adecuado entre el bloque del cilindro y el perno o clavija alrededor del cual gira. Bombas de Pistn Axial.Las bombas de pistn axial son las bombas ms comunes que se encuentran. Las bombas de pistn axial derivan su nombre del hecho que los pistones se mueven dentro y fuera sobre un plano paralelo al eje de la flecha impulsora. Bombas de Pistn de Barril angular.(Vickers)Las varillas del pistn van conectadas al pistn con una junta socket de bola y tambin el bloque del cilindro o barril va conectado a la flecha de impulsin por una junta combinada universal de velocidad constante de tipo Williams.Las cargas para impulsin de la bomba y las cargas de empuje por la accin del bombeo van soportadas por tres cojinetes de bolas de hilera simple y un cojinete de bolas de hilera doble.El arranque inicial de este tipo de bombas no debe intentarse hasta que su caja se haya llenado de aceite, esto se denomina "cebado". Pero la bomba no se ceba para poder bombear sino para asegurar la lubricacin de los cojinetes y de las superficies de desgaste.Este diseo de bomba ha dado un excelente servicio a la industria aeronutica. Bomba de Pistn de Placa de empuje angular.(Denison)El diseo de este tipo de bombas incorpora zapatas de pistn que se deslizan sobre la placa de empuje angular o de leva.Esta bomba debe llenarse con aceite antes de arrancarla.La contaminacin causar raspaduras y prdida ligera de eficiencia. La falta de lubricacin causar desgaste. Bomba Diseo Dynex.La placa de empuje angular se llamaplaca excntrica,dicha placa va acuada a la flecha impulsora y esta soportada por cuatro hileras de cojinetes de bolas. Las principales cargas de empuje de bombeo estn a cargo de cojinetes colocados a cada lado de la placa excntrica.Este diseo de bomba ha tenido una utilizacin considerable en el equipo mvil.La compaa fabricante Dynex seala que esta bomba ha mostrado una mayor compatibilidad con respecto al polvo que las bombas normales de pistn. Las bombas Dynex son indicadas como de mejor capacidad para resistir la contaminacin del aceite y las ondas de presin mientras trabajan a niveles bajos de ruido y con velocidades altas.

Fig. 9 Bomba de Pistn axial Dynex.2.3 Bombas de volumen variable.La accin de bombeo de las bombas de volumen variable es a grandes rasgos similar a la accin de bombeo de las bombas de volumen fijo. Los volmenes variables para bombas de engranes nicamente son utilizables si se vara la velocidad de impulsin de la bomba. El factor de escape uniforme prohibe la eficiencia constante con velocidad variable y elimina a las bombas de engranes para uso potencial de volumen variable. Las bombas de paletas pueden adaptarse para producir volmenes variables, pero las restricciones de la conversin generalmente lo limitan. Una bomba de paletas de volumen variable no puede ofrecer una carga hidrulica balanceada en la caja interna de bombeo. Los volmenes variables pueden conseguirse con bombas de paletas si se cambia la excentricidad del anillo de desgaste, en relacin al rotor y las paletas. Las bombas de pistn son las mejores adaptadas para diseos de volumen variable, y las bombas axiales de pistn generalmente son consideradas como las ms eficientes de todas las bombas, y son por s solas las mejores para cualquier condicin de volumen variable. Las bombas radiales de pistn son tambin utilizables para producir volmenes variables.CONCLUSIONLa industria actual, para ser atractiva al mercado, debe considerar el empleo de diferentes tcnicas de mantenimiento y de diagnstico para seguir lneas de produccin competitivas.El uso de las tecnologas predictivas y por sobre todo la consulta de los manuales, resultan ser las herramientas ms eficaces en el momento de poder llevar a cabo una reparacin eficiente y eficaz. Estas mismas tecnologas se aplican a una mquina de fluidos, que definindola podemos decir:Una bomba es una mquina hidrulica generadora que transforma la energa (generalmente energa mecnica) con la que es accionada en energa hidrulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser lquido o una mezcla de lquidos y slidos como puede ser el hormign antes de fraguar o la pasta de papel. Al incrementar la energa del fluido, se aumenta su presin, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas segn el principio de Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presin de un lquido aadiendo energa al sistema hidrulico, para mover el fluido de una zona de menor presin o altitud a otra de mayor presin o altitud.BIBLIOGRAFIA L.S. McNickle, Jr. HIDRULICA SIMPLIFICADA. Ed Continental. 4ed. Pag 51 90. Zubicarag Viejo, Manuel. BOMBAS, TEORA, DISEO Y APLICACIONES. Ed Limusa. 2 ed. 1979. Kenneth J. McNaughton. BOMBAS, SELECCIN, USO Y MANTENIMIENTO. Ed Mc Graw Hill.

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