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6.1. Elementos del circuito

Importante

Una bomba hidráulica es un dispositivo que recibe energía mecánica de una fuente externa (un motor eléctrico o de combustión interna) y la transforma en presión sobre un líquido, provocando su circulación por un circuito hidráulico con una velocidad de flujo que depende de esa presión.
Antigua bomba hidráulica romana, Museo Arqueológico de Madrid
Imagen en Wikimedia Commons
de Lalupa bajo Creative Commons

La primera bomba hidráulica de la que se tiene conocimiento fue utilizada en el imperio Romano, hacia año 100 a. c. y era una bomba con un cilindro y un émbolo en su interior y válvulas en cada extremo.

Vamos a hacer una simplificación de los fenómenos que se producen en una bomba hidráulica, explicados elementalmente.

  • En primer lugar, hay que tener claro que no es posible almacenar aceite a presión, ya que el aceite es un fluido incomprensible, solo habrá presión mientras actúe la bomba.
  • Las bombas no crean la presión por disminución del volumen ocupado por la masa del fluido (ya que es incomprensible) sino "empujando" el fluido que llena las tuberías.

Por esto, una pequeña bomba puede mantener un circuito a muy alta presión, ya que su única misión será la de compensar las fugas y dar la presión a base de tratar de introducir más aceite en el circuito.

Podemos clasificar las bombas desde dos puntos de vista: el de su función o el de su constitución interna:

En cuanto a su función, en la situación más extrema necesitaremos una bomba que de un gran caudal a baja presión, o bien un pequeño caudal a alta presión. Las primeras se usan para llenar rápidamente las tuberías del circuito (como ocurre al hacer salir un cilindro que trabaje en vacío). Las del segundo tipo elevan y mantienen la presión en el circuito. Generalmente no se emplean dos bombas, por lo que es necesario encontrar una solución de compromiso entre los dos casos extremos.

En cuanto a su constitución interna, hay que tener en cuenta que las bombas hidráulicas, al igual que los compresores neumáticos, constan de una carcasa (estátor) que dispone de una entrada, y una salida por la que se extrae el fluido a presión. El estátor lleva alojada la parte móvil (rotor), que gira de forma solidaria a un eje que arrastra un motor. El fluido adquiere presión debido al giro del rotor. 

Existen diferentes rotores que dan lugar a los siguientes tipos de bombas.

Rotativas de engranajes internos 

Disponen de dos engranajes, uno interno cuyos dientes miran hacía el exterior, y otro externo con los dientes hacía el centro de la bomba, de tal forma que los dientes quedan enfrentados.

El fluido hidráulico se introduce en la bomba en el punto en que los dientes de los engranajes empiezan a separarse, y es empujado hacia la salida por el espacio existente entre la semiluna y los dientes de ambos engranajes.

Bomba de paletas

Este tipo de bombas están constituidas por un anillo excéntrico (estátor), un anillo giratorio (rotor), unas paletas, y unas tapas extremas que cierran el conjunto.

El contacto entre las paletas y el anillo interno es debido a la fuerza centrífuga producida por el giro del rotor. Es por lo tanto necesario mantener una velocidad mínima de rotación que asegure el apoyo correcto entre la paleta y el anillo. En ocasiones se refuerza esta situación colocando unos resortes entre la paleta y su alojamiento en el rotor, con lo cual se reduce la velocidad de giro necesaria para su correcto funcionamiento.


Bomba de pistones

Hay muchas variantes de esta clase de bomba hidráulica. Normalmente, se accionan con una palanca, como en la bomba de la figura, o mediante una manivela

Cuando el pistón se está extendiendo se aspira el fluido por el puerto de entrada, liberándose la válvula de retención B, inundando la cámara correspondiente, en el siguiente movimiento del pistón se obtura la válvula de retención B, liberándose la A, produciéndose el trasvase de fluido de la primera cámara a la segunda; en el siguiente movimiento del pistón, se vuelve a llenar la primera cámara mientras que el fluido se expulsa al exterior por el puerto de salida. Algunas bombas manuales disponen de una válvula antirretorno en la zona de aspiración.

Importante

Para controlar y regular los circuitos neumáticos disponemos de diferentes tipos de válvulas hidráulicas. Pueden desempeñan distintas funciones, recibiendo en cada caso un nombre diferente. Una posible clasificación sería:

 

  • Válvulas distribuidoras: Su función es dirigir el flujo por el circuito según nos convenga. Alimentan a los actuadores y a otras válvulas.
  • Válvulas de cierre: Impiden el paso de fluido en un sentido, permitiendo la libre circulación en el sentido contrario.
  • Válvulas de flujo: Permiten modificar la velocidad de un actuador.
  • Válvulas de presión: Limitan la presión de trabajo en el circuito, actuando como elemento de seguridad. A su vez se pueden clasificar en

 

  • Válvulas limitadoras, cuando se supera un determinado valor de presión descargan el circuito.
  • Válvulas reductoras, limitan o reducen la presión. En ocasiones un determinado componente del circuito necesita, para su correcto funcionamiento una presión inferior a la del fluido, en esta situación se utilizaría una válvula reductora.

 

  • Válvulas secuenciadoras: En ocasiones dentro de un circuito interesa que dos cilindros que se alimentan simultáneamente, deseamos que uno actúe antes que el otro, en esta situación con el uso de una válvula secuenciadora se conseguiría producir un desfase entre los cilindros.
  • Válvulas de frenado: Son utilizadas para el retorno de los motores hidráulicos, ya que evitan excesos de velocidad cuando el motor recibe una sobrecarga, así mismo evitan que se produzcan sobrepresiones cuando se desacelera o se detiene la carga.

 

 

Modelo de válvula
Imagen en Isftic bajo Creative Commons



Importante

Los cilindros y motores sirven para convertir la energía de presión en un movimiento rotativo o lineal, según el actuador que estemos usando. El funcionamiento de estos actuadores es similar a los mismos elementos neumáticos.

Cilindro simple efecto y doble efecto, transforman la energía de presión en movimiento rectilíneo. El simple efecto tiene retorno por resorte y solo realiza un trabajo en el sentido de avance. El doble efecto realiza un trabajo en ambos sentidos, tanto en avance como en retroceso.

El motor hidráulico entrega un movimiento circular como salida. Su funcionamiento es similar pero de manera inversa a las bombas, encontrando diferentes tipos: motores de engranajes, de paletas y de pistones.