5.- Motores y Bombas Hidraulicas

Lección 3: Motores y Bombas Hidráulicos

Lecc

ión

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Bom

bas

Hid

rául

icos

Introducción

Los motores y las bombas hidráulicos son similares en su diseñopero difieren en sus características de operación. La mayor parte deesta lección se centra en la nomenclatura y operación de las bombashidráulicas.

Objetivos

Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de:

1. Describir las diferencias entre bombas regulables y noregulables.

2. Describir las diferencias entre bombas de caudal fijo ybombas de caudal variable.

3. Describir la operación de los diferentes tipos de bombas.

4. Describir las semejanzas y las diferencias entre los motores ylas bombas hidráulicas.

5. Determinar la clasificación de las bombas hidráulicas.

Siste m as H id ráu licos Bás ic os

¥ Fluid os hidráu licos

¥ Tan que hid ráulico

¥ M otores y b omb as hid ráulico s

¥ V álvu las de control d e pres ión

¥ Válvulas de con trol direccion al

¥ Válvulas de control de flujo

¥ Cilin dros

Fig. 3.3.0

Bomba hidráulica

La bomba hidráulica convierte la energía mecánica en energíahidráulica. Es un dispositivo que toma energía de una fuente (porejemplo, un motor, un motor eléctrico, etc.) y la convierte a unaforma de energía hidráulica. La bomba toma aceite de un depósito dealmacenamiento (por ejemplo, un tanque) y lo envía como un flujo alsistema hidráulico.

Todas las bombas producen flujo de aceite de igual forma. Se crea unvacío a la entrada de la bomba. La presión atmosférica, más alta,empuja el aceite a través del conducto de entrada a las cámaras deentrada de la bomba. Los engranajes de la bomba llevan el aceite a lacámara de salida de la bomba. El volumen de la cámara disminuye amedida que se acerca a la salida. Esta reducción del tamaño de lacámara empuja el aceite a la salida.

La bomba sólo produce flujo (por ejemplo, galones por minuto, litrospor minuto, centímetros cúbicos por revolución, etc.), que luego esusado por el sistema hidráulico. La bomba NO produce “presión”. Lapresión se produce por acción de la resistencia al flujo. La resistenciapuede producirse a medida que el flujo pasa por las mangueras,orificios, conexiones, cilindros, motores o cualquier elemento delsistema que impida el paso libre del flujo al tanque.

Hay dos tipos de bombas: regulables y no regulables.

Unidad 3 3-3-2 Fundamentos de los Sistemas HidráulicosLesson 3

AC EITE D E E NT RA DAAC EIT E DE SA LIDA

CAJA

E NG RA NA JE DE MA ND O

E NGR AN A JE L OC O

Fig. 3.3.1 Bomba de engranajes

Motor hidráulico

El motor hidráulico convierte la energía hidráulica en energíamecánica. El motor hidráulico usa el flujo de aceite enviado por labomba y lo convierte en un movimiento rotatorio para impulsar otrodispositivo (por ejemplo, mandos finales, diferencial, transmisión,rueda, ventilador, otra bomba, etc.).


ACE ITE DE LA BO M BA AC EITE D EL TA NQ UE

C AJA

E NG RAN A JE DE MA ND O

EN GR AN AJE L OC O

Fig. 3.3.2 Motor de engranajes


Bombas no regulables

Las bombas no regulables tienen mayor espacio libre entre las piezasfijas y en movimiento que el espacio libre existente en las bombasregulables. El mayor espacio libre permite el empuje de más aceiteentre las piezas a medida que la presión de salida (resistencia al flujo)aumenta. Las bombas no regulables son menos eficientes que lasregulables, debido a que el flujo de salida de la bomba disminuyeconsiderablemente a medida que aumenta la presión de salida. Lasbombas no regulables generalmente son del tipo de rodete centrífugoo del tipo de hélice axial. Las bombas no regulables se usan enaplicaciones de presión baja, como bombas de agua para automóvileso bombas de carga para bombas de pistones de sistemas hidráulicosde presión alta.

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32

1

5

Fig. 3.3.3 Bomba centrífuga

Bomba de rodete centrífuga

La bomba de rodete centrífuga consiste de dos piezas básicas: elrodete (2), montado en un eje de salida (4) y la caja (3). El rodetetiene en la parte posterior un disco sólido 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, yfluye al rodete. Las hojas curvadas del rodete impulsan el aceite haciaafuera contra la caja. La caja está diseñada de tal modo que dirige elaceite al orificio de salida.

Bomba de hélice axial

La bomba tipo hélice axial tiene un diseño como el de un ventiladoreléctrico, montada en un tubo recto, y tiene una hélice de hojas abiertas. Elaceite es impulsado hacia el tubo por la rotación de las hojas en ángulo.

Bombas regulables

Hay tres tipos básicos de bombas regulables: de engranajes, de paletas y depistones. Las bombas regulables tienen un espacio libre mucho máspequeño entre los componentes que las bombas no regulables. Esto reducelas fugas y produce una mayor eficiencia cuando se usan en sistemashidráulicos de presión alta. En una bomba regulable el flujo de salidaprácticamente es el mismo por cada revolución de la bomba. Las bombasregulables se clasifican de acuerdo con el control del flujo de salida y eldiseño de la bomba.

La capacidad nominal de las bombas regulables se expresa de dos formas.

Una forma es por la presión de operación máxima del sistema con la cual labomba se diseña (por ejemplo, 21.000 kPa o 3.000 lb/pulg2). La otra formaes la salida específica suministrada, expresada bien sea en revoluciones o enla relación entre la velocidad y la presión específica. La capacidad nominalde las bombas se expresa ya sea en l/min-rpm-kPa o gal EE.UU./min-rpm-lb/pulg2 (por ejemplo, 380 l/min-2.000 rpm-690 kPa o 100 gal EE.UU./min-2.000 rpm-100 lb/pulg2).

Cuando la salida de la bomba se da en revoluciones, el flujo nominal puedecalcularse fácilmente multiplicando el flujo por la velocidad en rpm (porejemplo, 2.000 rpm) y dividiendo por una constante. Por ejemplo,calculemos el flujo de una bomba que gira a 2.000 rpm y tiene un flujo de11,55 pulg3/rev o 190 cc/rev.

gal EE.UU./min= pulg3/rev x rpm l/min = cc/rev x rpm231 1.000

gal EE.UU./min= 11,55 x 2.000 l/min = 190 x 2.000 231 1.000

gal EE.UU./min= 100 l/min = 380

HEL IC E

ENTR ADA

F LU JO

F LU JO

EN TR ADA

Fig. 3.3.4 Bomba de hélice axial

Unidad 3 3-3-5 Fundamentos de los Sistemas HidráulicosLección 3

Eficiencia volumétrica

A medida que la presión aumenta, los espacios libres muy estrechosentre las piezas de la bomba regulable hacen que el flujo de salida nosea igual al flujo de entrada. Parte del aceite se ve obligado adevolverse a través de los espacios libres entre la cámara de presiónalta y la cámara de presión baja. El flujo de salida resultante,comparado con el flujo de entrada, se llama “eficiencia volumétrica”(el flujo de entrada se define generalmente como “flujo de salida a100 lb/pulg2”). La “eficiencia volumétrica” cambia con lasvariaciones de presión y siempre se debe especificar la presión dada.Cuando una bomba se clasifica como de 100 gal EE.UU./min-2.000rpm-100 lb/pulg2 , operando contra 1.000 lb/pulg2, el flujo de salidapuede caer a 97 gal EE.UU./min. Esta bomba tendría una “eficienciavolumétrica” de 97% (97/100) a 1.000 lb/pulg2.

Eficiencia volumétrica a 1.000 lb/pulg2 = Flujo de salida Flujo de entrada

Eficiencia volumétrica a 1.000 lb/pulg2 = 97 100

Eficiencia volumétrica a 1.000 lb/pulg2 = 0,97 ó 97% de eficienciavolumétrica a 1.000 lb/pulg2.

Cuando la presión aumenta a 2.000 lb/pulg2, el flujo de salida puedecaer a 95 gal EE.UU./min. Entonces, la “eficiencia volumétrica” seríade 0,95 ó 95% a 2.000 lb/pulg2. Cuando se calcula la “eficienciavolumétrica”, las rpm deben permanecer constantes.


A DM IS IO N

ES C AP E

CAUDAL F IJ O

AD M ISIO N

ES C AP E

CAUDA L VAR IAB LE

PAL AN C A DECO NT RO L

P L AN C HARE T EN ED O R A

P LA NC H ABA SC UL A NT E PL A NC HA

BA SC UL A NT E

PAT IN PIST O N

CO NJU NTODE L C AÑ O N

EJE D EM A ND O

Fig. 3.3.5 Bombas de pistones


El caudal fijo frente al caudal variable

El flujo de salida de una bomba de caudal fijo cambia sólo si secambia la velocidad de la rotación de la bomba. Si la bomba gira másrápido, aumenta el flujo; si gira más lenta, disminuye el flujo. Labomba de engranajes es un ejemplo de una bomba de caudal fijo.

Las bombas de paletas y de pistones pueden ser de caudal fijo o decaudal variable. El flujo de salida de una bomba de caudal variablepuede aumentar o disminuir independientemente de la velocidad derotación. El flujo de salida de una bomba de caudal variable puedecontrolarse manualmente, automáticamente o por combinación deambas.


11109

531

6

2 4

7

8


Bomba de engranajes

La bomba de engranajes consta de un retenedor de sellos (1), sellos(2), protector de sellos (3), planchas de separación (4), espaciadores(5), engranaje de mando (6), engranaje loco (7), caja (8), brida demontaje (9), sello de la brida (10) y planchas de compensación depresión (11) de ambos lados de los engranajes. Los engranajes estánmontados en la caja y en las bridas de montaje a los lados de losengranajes para sostener el eje de engranajes durante la rotación.

Las bombas de engranajes son bombas regulables. Suministran lamisma cantidad de aceite por cada revolución del eje de entrada. Lasalida de la bomba se controla cambiando la velocidad de rotación.La máxima presión de operación en las bombas de engranajes selimita a 4.000 lb/pulg2. Este límite de presión se debe al desequilibriohidráulico propio del diseño de la bomba de engranajes. Eldesequilibrio hidráulico produce una carga lateral en los ejes, que escompensada por los cojinetes y por los dientes de engranaje encontacto con la caja. La bomba de engranajes mantiene una“eficiencia volumétrica” mayor de 90% cuando se mantiene lapresión dentro de las gamas de presión de operación especificadas.

Flujo de la bomba de engranajes

El flujo de salida de la bomba de engranajes está determinado por laprofundidad de los dientes y el ancho del engranaje. La mayoría delos fabricantes de bombas de engranajes estandarizan unaprofundidad de diente y un perfil que depende de la distancia a lalínea central (1,6”, 2,0”, 2,5”, 3,0”, etc.) entre los ejes de engranajes.Con perfiles y profundidades de dientes estándar, las diferencias deflujo entre cada clasificación de línea central de la bomba lasdetermina totalmente el ancho del diente.

A medida que la bomba gira, el aceite es llevado entre los dientes delos engranajes y la caja del lado de entrada al lado de salida de labomba. La dirección del giro del eje del engranaje de mando ladetermina la ubicación de los orificios de entrada y de salida. Ladirección del giro del engranaje de mando siempre será la que lleve elaceite alrededor de la parte externa de los engranajes del orificio deentrada al orificio de salida. Esto sucede tanto en los motores deengranajes como en las bombas de engranajes. En la mayoría de lasbombas de engranajes el diámetro del orificio de entrada es mayorque el diámetro del orificio de salida. En las bombas y en los motoresbidireccionales el orificio de entrada y el orificio de salida tienen elmismo diámetro.


ACE ITE D E E NT RADAAC EIT E DE SA LIDA

CA JA

EN G RAN AJE D E MA ND O

E NG RA NA JE L OC O

Fig. 3.3.7 Flujo de la bomba de engranajes


ACE ITE DE EN TR ADAAC EIT E DE SA LIDA

C AJA

E NG RA NA JE DE MA ND O

E NG RA NA JE LO CO

F UE RZ A

D IE NTE S D E EN GRA NA JEEN C ON EX ION

Fig. 3.3.8 Fuerzas en la bomba de engranajes

Fuerzas en la bomba de engranajes

En una bomba de engranajes el flujo de salida se produce al empujarel aceite fuera de los dientes de engranajes a medida que se engrananen el lado de salida. La resistencia al flujo de aceite crea una presiónde salida. El desequilibrio de la bomba de engranajes se debe a que lapresión en el orificio de salida es mayor que la presión en el orificiode entrada. El aceite de presión más alta empuja los engranajes haciael orificio de salida de la caja. Los engranajes del eje sostienen casitoda la carga de presión lateral para prevenir un desgaste excesivoentre las puntas de los dientes y la caja. En las bombas de presiónmás alta, los ejes de engranaje están ligeramente biselados en el ladodel extremo externo de los cojinetes del engranaje. Esto permite uncontacto pleno entre el eje y los cojinetes cuando el eje se doblalevemente por la presión de desequilibrio.

El aceite presurizado también es enviado entre el área sellada de lasplanchas de compensación de presión, la caja y la brida de montaje alsello del extremo del diente del engranaje. El tamaño del área selladaentre las planchas de compensación de presión y la caja limita lacantidad de fuerza que empuja las planchas contra los extremos de losengranajes.

Bombas de engranajes con cavidades

Las bombas de engranajes con la caja rectificada y cavidades para losengranajes tienen un radio de las paredes de la cavidad a la parte inferior delas cavidades. La plancha de separación o la plancha de compensación depresión del diseño más reciente usada en la cavidad debe tener rebordesexternos curvados o biselados para que ajusten completamente contra laparte inferior de la cavidad. Si se usa una plancha de separación de bordesafilados, un retenedor de sellos de borde afilado o una plancha decompensación de presión de borde afilado en una cavidad de la caja, forzarálas planchas de compensación de presión contra los extremos de losengranajes y se producirá una avería.

En este punto realice la práctica de taller 3.3.1


CAV IDAD

P LAN C HAS DE CO M PE NSAC IO ND E PRE SION C AB EZ A

BO RD E A FIL AD OBO RD E BIS EL ADO

Fig. 3.3.10 Bombas de engranajes con cavidades

1

2

Fig. 3.3.9 Planchas de compensación de presión

Planchas de compensación de presión

En las bombas de engranajes se usan dos diseños diferentes deplanchas de compensación de presión. El diseño anterior (1) tiene unreverso plano. Este diseño usa una plancha de separación, unaprotección para el sello, un sello en forma de “tres” y un retenedor desello. El diseño más reciente (2) tiene una ranura en forma de “tres”,incrustada en el respaldo y de mayor grosor que el diseño anterior.En el diseño más reciente de planchas de compensación de presión seusan dos tipos diferentes de sellos.


5 7

8

46

321

10

11

12 13

9

9

Fig. 3.3.11 Bomba de paletas

Las bombas de paletas de caudal fijo y de caudal variable usan lamisma nomenclatura de piezas. Cada bomba consta de: caja (1),cartucho (2), plancha de montaje (3), sellos de la plancha de montaje(4), sellos del cartucho (5), anillos de protección del cartucho (6),anillo de resorte (7) y cojinete y eje de entrada (8). Los cartuchosconstan de una plancha de soporte (9), anillo (10), planchas flexibles(11), rotor ranurado (12) y paletas (13).

El eje de entrada gira el rotor ranurado. Las paletas se mueven haciaadentro y hacia afuera de las ranuras en el rotor y sellan las puntasexternas contra el anillo excéntrico. La parte interna del anillo dedesplazamiento de la bomba de caudal fijo es de forma elíptica. Laparte interna del anillo de desplazamiento de la bomba de caudalvariable es de forma redondeada. Las planchas flexibles sellan loslados del rotor y los extremos de las paletas. En algunos diseños debomba para presión baja, las planchas de soporte y la caja sellan loslados del rotor y los extremos de las paletas. Las planchas de soportese usan para dirigir el aceite a los conductos apropiados de la caja. Lacaja, además de sostener las otras piezas de la bomba de paletas,dirige el aceite fuera y dentro de la bomba de paletas.

Bombas de paletas

Las bombas de paletas son bombas regulables. La salida de la bombapuede ser de caudal fijo o de caudal variable.


1

Fig. 3.3.12 Presurización de las paletas

PaletasLas paletas inicialmente se mantienen contra el anillo excéntrico debidoa la fuerza centrífuga producida por la rotación del rotor. A medida queel flujo aumenta, la presión resultante, que se produce debido a laresistencia a ese flujo, dirige el flujo a los conductos del rotor entre laspaletas (1). Este aceite presurizado bajo las paletas mantiene las puntasde las paletas presionadas contra el anillo excéntrico, formando un sello.Las paletas se biselan (flecha) para evitar que se presionen en excesocontra el anillo excéntrico y permitir así una presión compensadora através del extremo exterior.

P re s ió n

PL AN CHAS F L EXIB LES PRESU RIZA DAS

Pr es ió n

Fig. 3.3.13 Planchas flexibles presurizadas

Planchas flexiblesEl mismo aceite presurizado es también enviado entre las planchasflexibles y las planchas de soporte para sellar los lados del rotor y elextremo de las paletas. El tamaño del área del sello entre la planchaflexible y las planchas de soporte controla la fuerza que empuja lasplanchas flexibles contra los lados del rotor y el extremo de las paletas.Los sellos en forma de riñón deben instalarse en las planchas de soporte,con el lado del sello anular redondeado dentro de la cavidad y el lado deplástico plano contra la plancha flexible.

O R IFIC IOD E E NT RA DA

R OTO R

OR IFICIOD E S AL IDA

PALE TAS

Fig. 3.3.14 Operación de la bomba de paletas

1 2

Fig. 3.3.15 Bomba de paletas compensada

Bomba de paletas compensada

La bomba de paletas compensada tiene un anillo excéntrico de formaelíptica. Esta forma elíptica permite que la distancia entre el rotor y el anilloexcéntrico aumente y disminuya dos veces por cada revolución. Las dosentradas (1) y las dos salidas (2) opuestas compensan las fuerzas contra elrotor. Este diseño no requiere grandes cajas y cojinetes para mantener laspiezas en movimiento. La presión máxima de operación de las bombas depaletas es de 4.000 lb/pulg2. Las bombas de paletas usadas en sistemashidráulicos de equipos móviles tienen una presión máxima de operación de3.300 lb/pulg2 o menos.

Operación de la bomba de paletas

Cuando el rotor gira por la parte interna del anillo excéntrico, las paletas sedeslizan dentro y fuera de las ranuras del rotor para mantener el sello contrael anillo. A medida que las paletas se mueven fuera del rotor ranurado,cambia el volumen entre las paletas. Un aumento de la distancia entre elanillo y el rotor produce un aumento en el volumen. El aumento en elvolumen produce un ligero vacío que permite que el aceite de entrada seaempujado al espacio entre las paletas por acción de la presión atmosférica ola del tanque. A medida que el rotor continúa funcionando, una disminuciónen la distancia entre el anillo y el rotor produce una disminución delvolumen. El aceite es empujado fuera de ese segmento del rotor al conductode salida de la bomba.


OR IF IC IODE SALIDA

ROTO R

OR IF IC IODE ENT RA DA

PAL ETA S

AN IL LO

Fig. 3.3.16 Bomba de paletas de caudal variable


Bomba de paletas de caudal variable

Las bombas de paletas de caudal variable se controlan desplazandoun anillo redondeado atrás y adelante, en relación con la línea centraldel rotor. Muy rara vez, si acaso nunca, se usan bombas de paletas decaudal variable en aplicaciones de sistemas hidráulicos de equiposmóviles.

NOTA DEL INSTRUCTOR: En este punto realice la práctica detaller 3.3.2

5 6

7

1 2

3

4

Fig. 3.3.17 Piezas comunes

Bombas de pistones

La mayoría de bombas y motores de pistones tienen piezas comunesy usan la misma nomenclatura. Las piezas de la bomba de la figura3.3.17 son: cabeza (1), caja (2), eje (3), pistones (4), plancha delorificio (5), tambor (6) y plancha basculante (7).

Hay dos diseños de bombas de pistones: la bomba de pistones axialesy la bomba de pistones radiales. Los dos diseños de bombas sonregulables y altamente eficientes. Sin embargo, la salida puede ser decaudal fijo o de caudal variable.


NOTA AL INSTRUCTOR: Use la bomba de pistones dedemostración para indicar cómo entra el aceite y se descarga delconjunto del tambor.

A DM IS IO N

ES C AP E

CAUDAL F IJ O

AD M ISIO N

ES C AP E

CAUDA L VAR IAB LE

PAL A NC A DE C O N T RO L

P L AN C HARE T EN ED O R A

P LA NC H ABA SC UL A NT E PL A NC HA

BA SC UL A NT E

PAT IN PIST O N

C O N JUN TOD E C AÑ O N

EJE D EM A ND O

Bombas y motores de pistones axiales

Las bombas y motores de pistones axiales de caudal fijo se construyenen una caja recta o en una caja angular. La operación básica de lasbombas y motores de pistones es la misma.

Bombas y motores de pistones axiales de caja recta

La figura 3.3.18 muestra la bomba de pistones axiales regulable decaudal fijo y la bomba de pistones axiales regulable de caudal variable.En casi todas las publicaciones se da por hecho que estas bombas sonregulables y se refieren a ellas sólo como bombas de caudal fijo ybombas de caudal variable.

En las bombas de pistones axiales de caudal fijo, los pistones se muevenhacia adelante y hacia atrás en una línea casi paralela a la línea centraldel eje.

En la bomba de pistones de caja recta, mostrada en la ilustración a laizquierda de la figura 3.3.18, los pistones se mantienen contra unaplancha basculante fija, en forma de cuña. El ángulo de la planchabasculante controla la distancia que el pistón se mueve dentro y fuera delas cámaras del tambor. Entre mayor el ángulo de la plancha basculanteen forma de cuña, mayor será la distancia del movimiento del pistón ymayor la salida de la bomba por cada revolución.

En la bomba o motor de pistones axiales de caudal variable, ya sea deplancha basculante o de tambor y plancha del orificio, el pistón puedepivotar atrás y adelante para cambiar su ángulo al del eje. El cambio delángulo hace que el flujo de salida varíe entre los ajustes máximos ymínimos, aunque la velocidad del eje se mantiene constante.

En estas bombas, cuando un pistón se mueve hacia atrás, el aceite fluyehacia la entrada y desplaza el pistón. A medida que la bomba gira, elpistón se mueve hacia delante, el aceite es empujado hacia fuera a travésdel escape de salida y de allí pasa al sistema.

Casi todas las bombas de pistones usadas en equipos móviles sonbombas de pistones axiales.

Fig. 3.3.18 Piezas comunes


Bomba de pistones axiales con caja angular

En la bomba de pistones de caja angular mostrada en la figura 3.3.19,los pistones están conectados al eje de entrada por eslabones depistón o extremos de pistón esféricos que se ajustan dentro de lasranuras de una plancha. La plancha es una parte integral del eje. Elángulo entre la caja y la línea central del eje controla la distanciaentre los pistones que entran y salen de las cámaras del tambor. Tantomás grande es el ángulo de la caja , mayor es la salida de la bombapor cada revolución.

El flujo de salida de una bomba de pistones de caudal fijo puedemodificarse únicamente cambiando la velocidad del eje de salida.

Motores de pistones de caja recta y angular

En el motor de pistones de caudal fijo de caja recta, el ángulo de laplancha basculante en forma de cuña determina la velocidad del ejede salida del motor.

En el motor de pistones de caudal fijo de caja angular, el ángulo de lacaja a la línea central del eje determina la velocidad del eje de salidadel motor.

En ambos motores, la velocidad del eje de salida puede modificarseúnicamente cambiando el flujo de entrada al motor.

Fig. 3.3.19 Motor de pistones axiales con caja angular

VA LV UL A D E D ES CAR G A(EN LA CA BE ZA )

C AJA

EJE

PL AN CH A R ET EN ED ORA E SL AB ON

PIS TON

CA B EZA

CA ÑO N

PL ANC HA D E O RIF ICIO


Bomba de pistones radiales

En la bomba de pistones radiales de la figura 3.3.20, los pistones semueven mueven hacia dentro y hacia fuera en una línea a 90 gradosde la línea central del eje.

Cuando el seguidor de leva se desliza hacia abajo por el anilloexcéntrico, los pistones se mueven hacia atrás. La presión atmosféricao una bomba de carga empuja el aceite a través del orificio de entraday desplaza el pistón. Cuando el seguidor de leva se desliza haciaarriba por el anillo excéntrico, el pistón se mueve hacia dentro. Elaceite es expulsado fuera del cilindro a través del orificio de salida.

ANILLO EX CENTRICO

S EG UIDO R DE LEVA

PIS TO N

VALV ULA

Fig. 3.3.20 Bomba de pistones radiales

Algunas bombas pequeñas de pistones están diseñadas para presionesde 10.000 lb/pulg2 o más. Las bombas de pistones usadas en equiposmóviles están diseñadas para una presión máxima de 7.000 lb/pulg2 omenos.

C AJA

SA LIDA

C ORO N A

E ST RUC TU RAS EM ILU NA R

EN GRA N AJEDE MA ND O

E NT RA DA

Fig. 3.3.21

Bomba de engranajes internos

La bomba de engranajes internos (figura 3.3.21) tiene un pequeñoengranaje de mando (engranaje de piñón) que impulsa una coronamás grande (engranaje exterior). El paso de la corona es ligeramentemás grande que el engranaje de mando. Debajo del piñón, entre elengranaje de mando y la corona, se encuentra una estructurasemilunar fija. Los orificios de entrada y de salida están ubicados acada lado de la estructura semilunar fija.

Cuando la bomba gira, los dientes del engranaje de mando y de lacorona se desengranan en el orificio de entrada de la bomba. Elespacio entre los dientes aumenta y se llena con el aceite de entrada.El aceite es llevado entre los dientes del piñón y la medialuna, y entrelos dientes de la corona y la medialuna, al orificio de salida. Cuandolos engranajes pasan por el orificio de salida, el espacio entre losdientes disminuye y los dientes engranan. Esta acción expulsa elaceite de los dientes hacia el orificio de salida.

La bomba de engranajes internos se usa como una bomba de carga enalgunas bombas grandes de pistones.


E NG RANAJEEX TER IO R

EN GR ANAJEINTERIO R

Fig. 3.3.22

Bomba de curva conjugada

La bomba de curva conjugada (figura 3.3.22) también se conoce conel nombre de bomba GEROTORTM. Los engranajes interiores yexteriores giran dentro de la caja de la bomba. El bombeo se hacegracias al modo en que los lóbulos de los engranajes interior yexterior se engranan durante la rotación. A medida que los engranajesinteriores y exteriores giran, el engranaje interior gira por dentro delengranaje exterior. Los orificios de entrada y de salida estánlocalizados en las tapas extremas de la caja. El fluido que llega por elorificio de entrada es llevado alrededor hasta el orificio de salida yexpulsado cuando los lóbulos engranan.

Las bombas de curva conjugada modificada se usan en algunasUnidades de Dosificación Manual (HMU) de los sistemas dedirección, y en estos casos el engranaje exterior es fijo y sólo gira elengranaje interno.


BO M BA DE CAUDAL FIJODE UNA DIRECC ION

BOM BA DE C AUDAL VA RIABL EDE UNA DIRECCIO N

BOM BA DE CAUDA L VARIABL ED E DO S DIR ECCIONES

BOM BA DE C AUDAL FIJODE D OS DIRECCION ES

Fig. 3.3.23 Símbolos ISO de la bomba

M OTOR D E CAU DAL F IJ ODE U NA DIR ECCION

M OTOR DE CAUDA L VARIABL EDE U NA DIRECCION

M OTO R DE CAU DAL VA RIA BL EDE DO S D IREC CIO NES

M OTO R DE CAU DAL F IJODE DOS DIRECCIO NES

Fig. 3.3.24 Símbolos ISO del motor

Símbolos ISO del motor

Los símbolos ISO del motor se distinguen por un triángulo de colornegro dentro de un círculo. La punta del triángulo está señalando elcentro del círculo. Una flecha que atraviesa el círculo indica completael símbolo ISO del motor de caudal variable.

NOTA AL INSTRUCTOR: En este punto, realice la práctica detaller 3.3.3

Símbolos ISO de la bomba

Los símbolos ISO de la bomba se distinguen por un triángulo decolor negro dentro de un círculo. La punta del triángulo toca el bordeinterno del círculo. Una flecha que atraviesa el círculo completa elsímbolo ISO de la bomba de caudal variable.


PRACTICA DE TALLER 3.3.1: MONTAJE DE LA BOMBA DE ENGRANAJES

Objetivo

Desarmar y armar tres tipos de bombas de engranajes, identificar sus componentes y explicar sufunción.

Material necesario

1. “Diagnóstico de averías de la bomba de engranajes Tyrone” (FEG45137).

2. Bomba de engranajes (Serie 20) con diseño de sellos y plancha de separación.

3. Bomba de engranajes (Serie 16) con diseño de cojinetes de aluminio/bronce.

4. Bomba de engranajes (FL7) con planchas de compensación de presión.

5. Dos juegos de planchas de compensación de presión con diferentes sellos.

Procedimiento

1. Desarme las bombas e identifique cada componente. Arme la bomba. Use como guía la publicación“Diagnóstico de averías de la bomba de engranajes Tyrone” (FEG45137) (pág. 5).

2. Usando como guía las gráficas de las hojas 2, 3 y 4 de esta práctica de taller y los juegos deplanchas de compensación de presión con diferentes sellos, demuestre al instructor el armadocorrecto de los sellos.

Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas HidráulicosCopia del Instructor: Práctica de Taller 3.3.1

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3.1

Fig. 3.3.25 Bomba de Engranajes

PRACTICA DE TALLER 3.3.1: MONTAJE DE LA BOMBA DE ENGRANAJES

Objetivo

Desarmar y armar tres tipos de bombas de engranajes, identificar sus componentes y explicar sufunción.

Material necesario

1. “Diagnóstico de averías de la bomba de engranajes Tyrone” (FEG45137).

2. Bomba de engranajes (Serie 20) con diseño de sellos y plancha de separación.

3. Bomba de engranajes (Serie 16) con diseño de cojinetes de aluminio/bronce.

4. Bomba de engranajes (FL7) con planchas de compensación de presión.

5. Dos juegos de planchas de compensación de presión con diferentes sellos.

Procedimiento

1. Desarme las bombas e identifique cada componente. Arme la bomba. Use como guía la publicación“Diagnóstico de averías de la bomba de engranajes Tyrone” (FEG45137) (pág. 5).

2. Usando como guía las gráficas de las hojas 2, 3 y 4 de esta práctica de taller y los juegos deplanchas de compensación de presión con diferentes sellos, demuestre al instructor el armadocorrecto de los sellos.

Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas HidráulicosCopia del Estudiante: Práctica de Taller 3.3.1

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stud

iant

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alle

r 3.

3.1


Unidad 3

- 2 -F

undamentos de los S

istemas H

idráulicosC

opia del Instructor: Práctica de Taller 3.3.1

Hoja 1

1 2 3 4

4321

Sistema de Sello AnteriorUsado en la Serie 20

(1) Retenedor de sello, (2) Sello, (3) Protector de sello (4) Plancha de separación

Unidad 3

- 2 -F

undamentos de los S

istemas H

idráulicosC

opia del Estudiante: P

ráctica de Taller 3.3.1H

oja 1

1 2 3 4

4321

Sistema de Sello AnteriorUsado en la Serie 20

(1) Retenedor de sello, (2) Sello, (3) Protector de sello, (4) Plancha de separación

5 6

5 6

Unidad 3

- 3 -F

undamentos de los S

istemas H

idráulicosC

opia del Instructor: Práctica de Taller 3.3.1

Hoja 2

Primeros sellos de la plancha de presión posterior ranurados más gruesos Usado en FP8

(5) Sello, (6) Protector de sello

5 6

5 6

Unidad 3

- 3 -F

undamentos de los S

istemas H

idráulicosC

opia del Estudiante: P

ráctica de Taller 3.3.1H

oja 2Primeros sellos de la plancha de presión posterior ranurados más gruesos

Usado en FP8

(5) Sello, (6) Protector de sello

7

7

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más

rec

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pres

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nura

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Usa

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L7

Unidad 3 -4 - Fundamentos de los Sistemas HidráulicosCopia del Instructor: Práctica de Taller 3.3.1 Hoja 3

(7)

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7

7

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L7

Unidad 3 -4 - Fundamentos de los Sistemas HidráulicosCopia del Estudiante: Práctica de Taller 3.3.1 Hoja 3

(7)

Sel

lo

PRACTICA DE TALLER 3.3.2: MONTAJE DE LA BOMBA DE PALETAS

Objetivo

Desarmar y armar las tres bombas de paletas, identificar sus componentes y explicar su función.

Material necesario

1. "Diagnóstico de averías de la bomba hidráulica” (SEBD0501).

2. "Guía de recuperación y reutilización de piezas" (SEBF8080).

3. "Guía de identificación de la bomba de paletas hidráulica" (SEHS9353).

4. Bomba de paletas sin planchas flexibles.

5. Bomba de paletas (VQ) con planchas flexibles.

6. Bomba de paletas (Serie 30) con paletas reemplazables y planchas flexibles.

Procedimiento

1. Desarme y arme cada bomba y cartucho y explique los tres tipos de bombas al instructor. Use comoguía las publicaciones "Diagnóstico de averías de la bomba hidráulica" (SEBD0501), páginas 4 y 5,y la "Guía de recuperación y reutilización de piezas" (SEBF8080), página 5.

2. Examine el rotor, las planchas flexibles y los sellos de la bomba VQ o de la Serie 30 y explique alinstructor cómo las paletas y las planchas flexibles cargan la presión. Use como guía la publicación"Guía de recuperación y reutilización de piezas" (SEBF8080), página 5.

3. Examine los anillos para la velocidad de flujo y demuestre al instructor cómo colocar el flujo en galEE.UU./min cuando la velocidad es de 1.200 rpm. Use como guía las publicaciones "Diagnósticode averías de la bomba hidráulica" (SEBD0501), página 7 y la "Guía de identificación de la bombade paletas hidráulica" (SEHS9353), página 4.


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3.2


PRACTICA DE TALLER 3.3.2: MONTAJE DE LA BOMBA DE PALETAS

Objetivo

Desarmar y armar las tres diferentes bombas de paletas, identificar sus componentes y explicar sufunción.

Material Necesario

1. "Diagnóstico de averías de la bomba hidráulica” (SEBD0501).

2. "Guía de recuperación y reutilización de piezas" (SEBF8080).

3. "Guía de identificación de la bomba de paletas hidráulica" (SEHS9353).

4. Bomba de paletas sin planchas flexibles.

5. Bomba de paletas (VQ) con planchas flexibles.

6. Bomba de paletas (Serie 30) con paletas reemplazables y planchas flexibles.

Procedimiento

1. Desarme y arme cada bomba y cartucho y explique los tres tipos de bombas al instructor. Use comoguía las publicaciones "Diagnóstico de averías de la bomba hidráulica" (SEBD0501), páginas 4 y 5,y la "Guía de recuperación y reutilización de piezas" (SEBF8080), página 5.

2. Examine el rotor, las planchas flexibles y los sellos de la bomba VQ o de la Serie 30 y explique alinstructor cómo las paletas y las planchas flexibles cargan la presión. Use como guía la publicación"Guía de recuperación y reutilización de piezas" (SEBF8080), página 5.

3. Examine los anillos para la velocidad de flujo y demuestre al instructor cómo colocar el flujo en galEE.UU./min cuando la velocidad es de 1.200 rpm. Use como guía las publicaciones "Diagnósticode averías de la bomba hidráulica" (SEBD0501), página 7 y la "Guía de identificación de la bombade paletas hidráulica" (SEHS9353), página 4.

Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas HidráulicosCopia del Estudiante: Práctica de Taller 3.3.2

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3.2


PRACTICA DE TALLER 3.3.3: MONTAJE DE UNA BOMBA DE PISTONES

Objetivo

Desarmar y armar algunos tipos de bombas de pistones, identificar los componentes y el diseño de lasbombas.

Material necesario

1. "Procedimiento de armado de la bomba de pistones" -- (SENR5207).

2. "Procedimientos de armado del motor rotatorio y de cadena" -- (SENR4939).

3. "Procedimiento de armado del motor para el Cargador de Cadenas 973" -- (SENR4940).

4. "Guía de recuperación y reutilización de piezas" - (SEBF8133).

5. "Guía de reutilización de piezas" - (SEBF8136).

6. "Análisis de averías de la bomba y motor de pistones axiales" - (SEBD0641).


8. Bomba Vickers PVE.

9. Bomba Vickers PVH.

10. Bomba o motor de pistones de ángulo fijo.

11. Bomba de pistones de centro abierto (Rexroth o Linde).

12. Equipo de demostración de la bomba de pistones.


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3.3

Fig. 3.3.27 Componentes de la bomba de pistones

Procedimiento

1. Use la siguiente lista y encuentre la referencia apropiada de la bomba que está siendo usada.Desarme cada bomba de pistón e identifique sus componentes. Explique al instructor las diferenciasen el diseño. Arme las bombas al terminar.

Referencias: "Procedimiento de armado de la bomba de pistones" - (SENR5207)"Procedimientos de armado del motor rotatorio y de cadena" - (SENR4939)."Procedimiento de armado del motor del Cargador de cadenas 973" (SENR4940)."Guía de recuperación y reutilización de piezas" - (SEBF8133)."Guía de reutilización de piezas" - (SEBF8136)."Análisis de averías de la bomba y motor de pistones axiales" - (SEBD0641)."Guía de recuperación y reutilización de piezas" - (SEBF8253).

Unidad 3 - 2 -- Fundamentos de los Sistemas HidráulicosCopia del Instructor: Práctica de Taller 3.3.3

PRACTICA DE TALLER 3.3.3: MONTAJE DE UNA BOMBA DE PISTONES

Objetivo

Desarmar y armar algunos tipos de bombas de pistones, identificar los componentes y el diseño de lasbombas.

Material necesario

1. "Procedimiento de armado de la bomba de pistones" -- (SENR5207).

2. "Procedimientos de armado del motor rotatorio y de cadena" -- (SENR4939).

3. "Procedimiento de armado del motor del Cargador de Cadenas 973" -- (SENR4940).


5. "Guía de reutilización de piezas" - (SEBF8136).

6. "Análisis de averías de la bomba y motor de pistones axiales" - (SEBD0641).


8. Bomba Vickers PVE.

9. Bomba Vickers PVH.

10. Bomba o motor de pistones de ángulo fijo.

11. Bomba de pistones de centro abierto (Rexroth o Linde).

12. Equipo de demostración de bomba de pistones.

Unidad 3 - 1 -- Fundamentos de los Sistemas HidráulicosCopia del Estudiante: Práctica de Taller 3.3.3

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3.3

Fig. 3.3.27 Componentes de la bomba de pistones

Procedimiento

1. Use la siguiente lista para encontrar la referencia apropiada de la bomba que está siendo usada.Desarme cada bomba de pistón e identifique sus componentes. Explique al instructor las diferenciasen el diseño. Arme las bombas al terminar.

Referencias: "Procedimiento de armado de la bomba de pistones" - (SENR5207)."Procedimientos de armado del motor rotatorio y de cadena" - (SENR4939)."Procedimiento de armado del motor del Cargador de Cadenas 973" (SENR4940)."Guía de recuperación y reutilización de piezas" - (SEBF8133)."Guía de reutilización de piezas" - (SEBF8136)."Análisis de averías de la bomba y motor de pistones axiales" - (SEBD0641)."Guía de recuperación y reutilización de piezas" - (SEBF8253).

Unidad 3 - 2 -- Fundamentos de los Sistemas HidráulicosCopia del Estudiante: Práctica de Taller 3.3.3

MOTORES Y BOMBAS HIDRAULICOS - EXAMEN

NOMBRE_____________________________________

1. ¿Qué bomba es menos eficiente?

A. La bomba regulableB. La bomba no regulable

2. ¿Por qué esta clase de bomba es la menos eficiente?

Las bombas no regulables tienen más espacio libre entre las piezas móviles y fijas.

3. Escriba los tres tipos de bombas regulables

de engranajes de paletas de pistones

4. ¿Por qué la presión de operación máxima del sistema de una bomba de engranajes está limitada a4.000 lb/pulg2?

La bomba no está compensada con la presión lateral que empuja los engranajes.

5. El modo como se mueve el aceite de la entrada a la salida de una bomba de engranajes es:

A. Por el centro de la bomba.B. Alrededor de la parte externa de los engranajes.C. Alrededor de la parte externa del engranaje de mando y a través del centro del engranaje loco.D. Alrededor de la parte externa del engranaje loco y a través del centro del engranaje de mando.

6. Calcule el flujo de salida de una bomba clasificada a 380 cc/rev que gira a 2.000 rpm.

l/min = cc/rev x rpm

l/min = 380 x 2.0001.000

l/min = 760

Unidad 3 - 1 -- Fundamentos de los Sistemas HidráulicosCopia del Instructor: Examen 3.3.1

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.3.1

MOTORES Y BOMBAS HIDRAULICOS - EXAMEN (continuación)

7. Determine el sentido de rotación de un eje de entrada de una bomba de engranajes, con elengranaje de mando en la parte superior y la entrada al lado izquierdo.

A la derecha.

8. ¿Qué fuerza mantiene las paletas de una bomba de paletas contra el anillo excéntrico antes deproducir presión?

La acción de la fuerza centrífuga.

9. ¿Por qué los cojinetes del eje de una bomba de paletas compensada son más pequeños que loscojinetes de una bomba de engranajes?

La bomba de paletas está compensada con dos salidas opuestas y dos entradas opuestas.

10. ¿Qué componente sella el lado del rotor y el extremo de las paletas en una bomba de paletas?

A. Anillo excéntricoB. EjeC. Planchas flexiblesD. Cojinetes

11. ¿Qué diseño de bomba de pistones tiene pistones que se mueven atrás y adelante a 90° del eje?

Bomba de pistones radiales.

12. ¿En que tipo de bomba puede cambiarse el flujo de salida únicamente si se cambia la velocidad derotación?

A. Bomba de caudal fijoB. Bomba de caudal variableC. Bomba no regulableD. Bomba de pistones

13. ¿En qué tipo de bomba puede cambiarse el flujo de salida manteniendo la misma velocidad derotación?

A. Bomba no regulableB. Bomba de caudal variableC. Bomba de engranajesD. Bomba de caudal fijo

14. El aceite fluye a la entrada de la bomba debido a:

A. La presión atmosféricaB. La presión del tanqueC. La bomba de cargaD. Cualquiera de las anteriores




15. Identifique en la figura las piezasde la bomba 1 y coloque elnúmero en el espaciocorrespondiente.

11 A. Planchas compensadoras de presión

6 B. Engranaje de mando

7 C. Engranaje loco

8 D. Caja

9 E. Brida de montaje

4 F. Plancha de separación

2 G. Sello de plancha de presión

3 H. Protección del sello de la plancha de presión

1 I. Retenedor de sello

11109

531

6

2 4

7

8

Fig. 3.3.28 Bomba 1


5 7

8

46

321

10

11

12 13

9

9

Fig. 3.3.29 Bomba 2

16. Identifique en la figura las piezas de labomba 2 y coloque el número en el espaciocorrespondiente.

8 A. Eje

13 B. Paleta

12 C. Rotor

10 D. Anillo excéntrico

11 E. Plancha de flexión

9 F. Plancha de soporte

2 G. Cartucho

1 H. Caja

3 I. Brida de montaje

MOTORES Y BOMBAS HIDRAULICOSS - EXAMEN (continuación)


1

2 5 6

7

9

8

4

3

Fig. 3.3.30 Bomba 3


9 A. Eje

8 B. Caja

2 C. Cabeza

3 D. Pistones de mando

4 E. Tambor

7 F. Pistón

6 G. Plancha basculante

1 H. Válvula compensadora

5 I. Plancha de retracción

MOTORES Y BOMBAS HIDRAULICOS - EXAMEN

NOMBRE_____________________________________

1. ¿Qué bomba es menos eficiente?

A. Bomba regulableB. Bomba no regulable

2. ¿Por qué esta clasificación de bomba es la menos eficiente?

________________________________________________________________________

3. Escriba los tres tipos de bombas regulables.

4. ¿Por qué la presión de operación máxima del sistema de una bomba de engranajes está limitada a4.000 lb/pulg2?

________________________________________________________________________

5. El modo que el aceite en una bomba de engranajes se mueve de la entrada a la salida es:

A Por el centro de la bomba.B. Alrededor de la parte externa de los engranajes.C. Alrededor de la parte externa del engranaje de mando y a través del centro del engranaje loco.D. Alrededor de la parte externa del engranaje loco y a través del centro del engranaje de mando.

6. Calcule el flujo de salida de una bomba clasificada a 380 cc/rev que gira a 2.000 rpm.

Unidad 3 - 1 -- Fundamentos de los Sistemas HidráulicosCopia del Estudiante: Examen 3.3.1

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en 3

.3.1


7. Determinar el sentido de rotación de un eje de entrada de una bomba de engranajes, con elengranaje de mando en la parte superior y la entrada al lado izquierdo.

8. ¿Qué fuerza mantiene las paletas, de una bomba de paletas, contra el anillo excéntrico antes deproducir presión?

9. ¿Por qué los cojinetes del eje de una bomba de paletas compensada son más pequeños que loscojinetes de una bomba de engranajes?

10. ¿Qué componente sella el lado del rotor y el extremo de las paletas en una bomba de paletas?

A. Anillo excéntrico.B. Eje.C. Planchas flexibles.D. Cojinetes.

11. ¿Qué diseño de bomba de pistones tiene pistones que se mueven atrás y adelante a 90° del eje?

12. ¿En qué tipo de bomba puede cambiarse el flujo de salida únicamente si se cambia la velocidad derotación?

A. Bomba de caudal fijoB. Bomba de caudal variableC. Bomba no regulableD. Bomba de pistones

13. ¿En qué tipo de bomba puede cambiarse el flujo de salida manteniendo la misma velocidad derotación?

A. Bomba no regulableB. Bomba de caudal variableC. Bomba de engranajesD. Bomba de caudal fijo

14. El aceite fluye a la entrada de la bomba debido a:

A. La presión atmosféricaB. La presión del tanqueC. La bomba de cargaD. Cualquiera de las anteriores





A. Planchas compensadoras de presión

B. Engranaje de mando

C. Engranaje loco

D. Caja

E. Brida de montaje

F. Plancha de separación

G. Sello de plancha de presión

H. Protección del sello de la plancha depresión

I. Retenedor de sello

Fig. 3.3.28 Bomba 1

11109

531

6

2 4

7

8


5 7

8

46

321

10

11

12 13

9

9

Fig. 3.3.29 Bomba 2


A. Eje

B. Paleta

C. Rotor

D. Anillo excéntrico

E. Plancha de flexión

F. Plancha de soporte

G. Cartucho

H. Caja

I. Brida de montaje



1

2 5 6

7

9

8

4

3

Fig. 3.3.30 Bomba 3


A. Eje

B. Caja

C. Cabeza

D. Pistones de mando

E. Tambor

F. Pistón

G. Placa basculante

H. Válvula compensadora

I. Placa de retracción

5.- Motores y Bombas Hidraulicas

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