5 Causas de fugas en Instalaciones Oleohidráulicas y sus soluciones

Las causas principales a tener en cuenta en el diseño de una instalación oleohidráulica para evitar fugas en sus instalaciones y equipos después de muchas horas de trabajo son:

  • Aflojamiento de racores y de las conexiones debido a puntas de presión y vibraciones.
  • Desgaste de las juntas dinámicas y piezas en contacto (especialmente en cilindros hidráulicos).
  • Deterioro del elastómero debido a las temperaturas elevadas del fluido o a una incompatibilidad con el mismo.

Las acciones de contención a plantear en el diseño:

 1. Puntas de presión y vibraciones:

  1. Sujetar todas las tuberías con montajes amortiguadores que absorban puntas y vibraciones.
  2. Reducir los golpes con válvulas amortiguadoras y con acumuladores.
  3. Utilizar controles de presión con bajo margen de sobrepresión, situados estratégicamente para proteger todas las partes del sistema.
  4. Utilizar un número mínimo de racores y conectores. Usar soldadura siempre que sea posible.
  5. Utilizar conectores, tes y codos de rosca cilíndrica en lugar de roscas cónicas.
  6. Utilizar bloques en lugar de líneas individuales siempre que sea posible.
  7. Aplicar los pares de apriete adecuados a los pernos y a los tapones para los golpes de presión esperados, para impedir la separación de las superficies y el deterioro de las juntas estáticas.
  8. Contar con personal cualificado para evitar montajes defectuosos de racores y conectores.

 2. Reducción de desgaste en juntas dinámicas:

  1. Eliminar cargas laterales sobre el vástago del cilindro y las juntas de los ejes de accionamiento.
  2. Proteger los vástagos de los cilindros contra suciedad abrasiva con anillos rascadores, juntas de labio y amortiguadores.
  3. Suministrar la filtración requerida y depósitos fáciles de limpiar para impedir que la suciedad en el aceite vaya aumentando.
  4. Mantener las velocidades de los vástagos de los cilindros y de los ejes de los motores tan bajos como sea posible.

3. Juntas estáticas:

Su trabajo es el de comprimirse entre dos superficies estacionarias y rígidas, como una empaquetadura o deformarse como una junta tórica <<O>> para sellar las microholguras entre las superficies adyacentes, manteniendo una superficie estanca.

Cuando las piezas no son lo suficientemente rígidas o el par de apriete de los pernos no es el adecuado, las superficies adyacentes se separan bajo la acción de la presión del fluido, creando holguras o aumentando las existentes. Esto hace que la junta estática se convierta en dinámica y fruto de la fricción con las superficies rugosas se pele y recorte en los extremos.

 4. Placas de montaje:

 El estado de la placa de montaje para cuando se atornillen los bloques o placas base a las superficies de montaje de las válvulas de cumplir los siguientes requerimientos, para poder conseguir una hermeticidad inicial e impedir la extrusión y el desgaste:

  • Superficies de montaje planas.
  • Buen acabado de la superficie de cierre, idealmente 8µm sin rayas radiales.
  • Par de apriete de los pernos lo suficientemente elevado como para impedir la separación de las superficies.

5. Deterioro de la junta:

Un deterioro prematuro está originado por dos factores:

Temperatura excesiva del fluido. Como guía, una junta dura la mitad por cada 10ºC de elevación de temperatura. La solución es incorporar la refrigeración suficiente para que las temperaturas del fluido se mantengan por debajo de 65ºC.

Compatibilidad del fluido con el material de la junta cuando se usan fluidos especiales:

  1. Nitrilo (Buna N) es el elastómero más frecuentemente utilizado y el mejor para aceites minerales, fuel y fluidos ininflamables, exceptuando los esterfosfóricos.
  2. Fluorelastómero, vrg. Viton o fluorel, es más caro que el nitrilo, y puede utilizarse en su lugar pero tiene una ventaja adicional de una duración más larga cuando las temperaturas del fluido son superiores a 65ºC. Puede utilizarse con esterfosfóricos (exceptuando el Skydrol).
  3. Poliuretano muestra una resistencia a la abrasión y a la extrusión superior al nitrilo para los aceites minerales, fuel y esteres de silicato, pero se deteriora si se contamina con agua caliente.

Artículo extraído del Manual Vickers de Oleohidráulica.

Bombas de engranajes II: lobulares y dentadas interiores

Continuamos en este post con nuestra explicación sobre los tipos de bombas de desplazamiento positivo.

Bomba de engranajes de dentado interior: Estas bombas están compuestas por dos ruedas, una con dentado exterior y que es motriz y otra con dentado interior y que es la que es obligada a girar, aspirando el fluido desde el orificio de entrada y transportándolo a la salida de la bomba.

Bomba dentado interior

Bomba dentado interior 2

La idea de funcionamiento es que en la succión del fluido la cámara entre las dos ruedas aumenta su volumen hasta un punto máximo, momento en el cual el fluido es impulsado al reducirse este volumen, debido a la excentricidad de las dos ruedas.

 

Bomba de lóbulos: El principio de funcionamiento es similar al de la bomba de engranajes exteriores. Como mejora se puede decir que hace menos ruido, son fáciles de limpiar y desmontar. Esto hace que también se usen en industrias de alimentación, química, cosmética o papelera.

Bombas lobulosComo se puede ver en las imágenes estas bombas tienen variantes en la forma de los lóbulos, pero el funcionamiento es el mismo. También se puede apreciar la facilidad de desmontaje para su limpieza y revisión.

Datos para el cálculo del caudal de una bomba de engranajes: 

Q = (Π·z·m2·b·n)/500.000

Q : Caudal teórico en l/min.

∏: Pi

z : número de dientes de uno de los engranajes.

m : módulo del dentado en mm.

b : longitud del diente, profundidad entre ambas caras planas en mm.

n : velocidad de giro del engranaje en rpm.

Para obtener el módulo del dentado (m), necesitamos conocer el diámetro primitivo del diente (d) según la siguiente fórmula, donde (di) es el diámetro interior y (de) es el diámetro exterior.

d = z · m donde d = (de + di)/2

 

Bomba de engranajes I

Después de la introducción a las bombas de desplazamiento positivo, empezaremos por una breve explicación de la bomba de engranajes de dentado exterior.

Esta bomba está compuesta por una carcasa o estator y un rotor doble. Esto es, una rueda dentada motriz y otra rueda dentada acoplada a la primera y que se mueve por la tracción de la misma.

Bomba engranajes La forma de trabajo es sencilla. El fluido, al entrar en la cámara es succionado por ambas ruedas dentadas hacia los lados de la cámara, entrando cada porción de fluido en los huecos de los dientes de ambos piñones. En la parte final, cuando casi se completa el ciclo, el fluido es impulsado al exterior justo cuando los dientes engranan.

Este sistema origina una fuerte carga lateral sobre los ejes de los piñones.

Bomba engranajes frontal

Estas bombas son las más utilizadas en oleohidráulica por su sencillez tanto de desmontaje como de funcionamiento.

 

Datos técnicos:

  • Ofrecen un rango de velocidades de 500 a 3000 rpm.
  • Ofrecen una cilindrada de entre 0,2 y 200 cm³.

Os adjunto un diagrama despiece de una bomba de engranajes y una foto de una vista posterior:

Despiece Bomba engranajes

Bomba dentado exterior

Bomba dentado exterior

Por último quería adjunta una foto, cortesía de Axflow, junto con una breve explicación de la misma, por ser muy didáctica y aplicable al resto de bombas de este tipo :

http://www.axflow.com/ImageVaultFiles/id_969/cf_200/eco_gear_pump.JPGLas bombas ECO montan dos engranajes mecanizados que, gracias al estrecho ajuste entre ellos, las dotan de gran capacidad de auto-cebado al ser capaces de extraer el aire de la tubería de aspiración. Generan un caudal sin pulsaciones, volumétrico y bi-direccional. Las nuevas versiones mono-block para motores métricos son una alternativa compacta, para espacios reducidos y obvian toda posibilidad de desalineación.

Los caudales llegan a 13.6 m3/h, con presiones diferenciales de hasta 6,9 bar (13,8 bar en algunos modelos). La temperatura puede variar entre -73 ºC y +232 ºC.

Las aplicaciones típicas incluyen trasvase de productos químicos, operaciones cíclicas y procesos continuos, de circuito abierto o cerrado. Están indicadas para plantas piloto, aplicaciones de vacío con presiones de sistema tan bajas como 0,1 mm Hg y aplicaciones de dosificación.

Bombas de desplazamiento positivo: Introducción

En este post pretendo hacer una breve introducción a los grupos de bombeo diferenciándolos en función de si son de desplazamiento no positivo o positivo. El cálculo de las bombas de desplazamiento no positivo ya fue tratado en un post anterior “Cálculo básico de una bomba hidráulica“, por lo que solo se hace referencia como elemento diferenciador con las bombas de desplazamiento positivo.

¿Qué significa desplazamiento positivo?
Las bombas de desplazamiento positivo son equipos que crean la succión y la descarga, desplazando fluido con un elemento móvil, por ejemplo, un pistón. El espacio que ocupa el fluido se llena y vacía alternativamente forzando y extrayendo el fluido mediante movimiento mecánico. Véase la imagen adjunta.
 El término “positivo”, significa que la presión desarrollada está limitada solamente por la resistencia estructural de las distintas partes de la bomba y la descarga no es afectada por la carga a presión sino que está determinada por la velocidad de la bomba y la medida del volumen desplazado.
Las bombas de desplazamiento positivo funcionan con bajas capacidades y altas presiones en relación con su tamaño y costo. Este tipo de bomba resulta el más útil para presiones extremadamente altas, para operación manual, para descargas relativamente bajas, para operación a baja velocidad, para succiones variables y para pozos profundos cuando la capacidad de bombeo requerida es muy poca.
(Información obtenida de www.ingenierocivilinfo.com)
Así pues, a modo de esquema, podermos decir:

Bombas de desplazamiento no positivo:

  • El fluido entra en el cuerpo de la bomba y es desplazado habitualmente por una turbina interna que gira a gran velocidad.
  • Baja capacidad para proporcionar caudal a grandes requerimientos de presión.
  • Se utilizan fundamentalmente en instalaciones de agua.

Bombas de desplazamiento positivo:

  • El fluido entra en unas cámaras cerradas que poseen estas bombas y es transportado hacia un orificio de salida.
  • Gran capacidad para proporcionar caudales a grandes presiones.
  • Se utilizan en oleohidráulica.

Elementos importantes a tener en cuenta en el cálculo de una bomba:

Caudal: Es la característica principal de la bomba. Se mide en litros por minuto y puede ser fijo o variable, en función de si este caudal es constante siempre o se puede variar por medio de algún reglaje dentro de la bomba.

Presión: En la práctica el fabricante nos debe dar la presión máxima de trabajo de la bomba, es decir, el límite máximo a partir del cual, la bomba ya no puede dar caudal y corre el riesgo de sufrir algún daño interno.

Rendimiento Volumétrico: Es la diferencia entre el caudal real de la bomba y el caudal teórico.

Rendimiento de la Instalación: Es la situación real con la que se enfrenta el fluido, esto es, las válvulas, codos, curvas, reducciones, etc., que originan una perdida de presión en la instalación. Además, en este termino también influye la rugosidad de la tubería por donde discurre el fluido, que nos origina una perdida de presión por el rozamiento que existe.

Potencia de la bomba: Es la relación entre el caudal, la presión y el rendimiento total (r).

P = Q • P / r

Siendo “r” el rendimiento total: r = Rvolumétrico • Rinstalación

P (CV) = Q (l/min) • P (bar) / 450 • r

En próximos post veremos los distintos tipos de bombas de desplazamiento positivo que existen en el mercado.

Enrique Muñoz S.