Comparación de bombas de caudal fijo y caudal variable
En la industria de la energía hidráulica, los principiantes a menudo encuentran desafíos para comprender las distinciones entre los conceptos de bombeo de flujo fijo y flujo variable. Una función esencial de las bombas hidráulicas es convertir la energía mecánica en su eje en energía hidráulica capaz de transferir fuerza a los actuadores aguas abajo. Si bien tanto las bombas fijas como las variables pueden lograr esta transferencia de fuerza, el enfoque de la entrega varía significativamente.
El desplazamiento de una bomba, determinado por los engranajes, paletas o pistones, define el volumen teórico que puede desplazar en una sola revolución. Por ejemplo, una bomba de 30 cc teóricamente impulsa 30 ml de fluido en una rotación. Este desplazamiento permanece fijo independientemente del control de la bomba o de las condiciones aguas abajo, aunque el flujo real puede variar debido a la eficiencia, la velocidad y la presión. En los casos en que se requiere menos flujo que la clasificación de la bomba, el exceso de flujo debe desviarse o aliviarse al tanque.
Por el contrario, una bomba de desplazamiento variable ofrece la flexibilidad de ajustar su desplazamiento de forma manual, hidráulica o electrónica. El método de modificación del desplazamiento depende de la estructura de la bomba, que varía entre las bombas de pistón y de paletas, y varía aún más dentro de cada tipo.
Para las bombas de pistones axiales, el desplazamiento máximo está determinado por la cantidad y el área del orificio de los pistones multiplicadas por la longitud de la carrera. Si bien la longitud de la carrera puede permanecer fija en ciertos casos, como con los motores de pistones radiales y de eje inclinado, las bombas de pistones axiales de desplazamiento variable utilizan un plato oscilante para guiar los pistones, lo que les permite compensar mientras giran alrededor del eje del eje. El ángulo del plato oscilante con respecto a los pistones rige la longitud de la carrera del pistón. Con las bombas variables, el plato oscilante está soportado por cojinetes o bujes.
Adyacente al plato oscilante, hay un pistón de control y un pistón distorsionado (con un resorte). Una bomba de pistón de desplazamiento variable está diseñada para operar a "desplazamiento completo" siempre que sea posible. Si la presión aguas abajo excede el ajuste del compensador de presión, el pistón de control es forzado a salir, reduciendo el ángulo del plato oscilante. En consecuencia, los pistones recorren solo una fracción de su carrera potencial, lo que lleva a una reducción en el volumen de la bomba ya que el desplazamiento está determinado por el área del pistón. La carrera continúa disminuyendo hasta que el ángulo del plato oscilante se acerca a cero, momento en el que bombea solo lo suficiente para mantener la lubricación cuando la presión aguas abajo permanece más alta que el ajuste del compensador.
El ángulo del plato oscilante se puede ajustar mecánicamente usando una palanca o una rueda, pero en las aplicaciones modernas, se emplean válvulas electroproporcionales para accionar el pistón de control, ajustando con precisión el flujo de la bomba según sea necesario. Este concepto contemporáneo se usa comúnmente en aplicaciones de control electrónico de circuito cerrado, donde una válvula de presión proporcional modifica el pistón de control de la bomba con la ayuda del PLC, proporcionando el flujo exacto requerido por la máquina bajo diferentes condiciones.
El funcionamiento de una bomba de pistones difiere del de una bomba de paletas de desplazamiento variable con compensación de presión. En una bomba de paletas, el grupo giratorio está expuesto a cámaras de succión y presión dentro de la carcasa, con paletas que se mueven hacia afuera y hacia adentro dentro del anillo de leva descentrado. También está presente un pistón de control en las bombas de paletas variables, que ejerce presión contra el anillo de leva. Cuando la presión aguas abajo aumenta, el pistón de control empuja el anillo de leva hacia el centro de la carcasa, reduciendo la diferencia de alineación entre el anillo de leva y el grupo giratorio. Esto disminuye eficazmente el desplazamiento de la bomba, limitando el flujo para reducir la presión aguas abajo.
