Bomba de paletas

Una bomba de paletas es una bomba de desplazamiento en la que unas paletas desplazables radialmente giran dentro de un estator dispuesto de forma excéntrica con respecto al rotor, aumentando y reduciendo alternativamente el volumen de las cavidades. Este principio genera el caudal necesario para los sistemas hidráulicos a presiones de servicio medias de hasta unos 150 bar y se caracteriza por una baja pulsación y un bajo nivel de ruido.

Fundamentos y funcionamiento de la bomba de paletas

La bomba de paletas, también denominada bomba de paletas rotativas en la literatura especializada, pertenece a la familia de las bombas volumétricas. Su principio de funcionamiento se basa en la variación de volumen de las cámaras que se forman entre las paletas del rotor y la pared interior del estator. Debido a la disposición excéntrica del rotor y el estator, estas cámaras cambian de volumen durante cada revolución, lo que da lugar al proceso de bombeo.

El principio de bombeo en detalle

El proceso de bombeo de una bomba de paletas se puede dividir en cuatro fases. Durante la aspiración, el rotor gira y las celdas se agrandan en el lado de aspiración, lo que hace que el líquido hidráulico entre a través del canal de aspiración. En el lado opuesto, las celdas se vuelven a reducir, el líquido se comprime y se expulsa a través del canal de presión. El cambio de presión tiene lugar en la transición entre el lado de aspiración y el de presión. Las paletas son presionadas contra la pared de la carcasa por la fuerza centrífuga, la presión hidráulica o varillas de empuje mecánicas, formando así cámaras de bombeo selladas de forma fiable.

Estructura y características constructivas

El núcleo de una bomba de paletas consta de unos pocos componentes, pero perfectamente coordinados entre sí. El rotor aloja los álabes desplazables radialmente y gira dentro del estator, que tiene la forma de un cilindro hueco con un contorno interior excéntrico. Las placas laterales y la tapa garantizan el sellado axial de las cámaras de bombeo. En muchos modelos industriales, el rotor, los álabes y el anillo de rodadura se agrupan en un conjunto intercambiable, lo que simplifica considerablemente el mantenimiento y la reparación.

Tipos de bombas de paletas

Las bombas de paletas se ofrecen en diferentes modelos, que se diferencian en cuanto a comportamiento de bombeo, escalonamiento de presión y capacidad de regulación. La elección del modelo adecuado depende de los requisitos específicos del sistema hidráulico.

Bomba de paletas con caudal constante

El tipo más sencillo y más extendido proporciona un caudal constante a una velocidad de giro constante. Los volúmenes de desplazamiento típicos en aplicaciones industriales oscilan entre 10 y 25 cm³ por revolución; a velocidades nominales de alrededor de 1500 min⁻¹ se obtienen caudales de entre 60 y 70 l/min aproximadamente. Este tipo de construcción es adecuado para aplicaciones que requieren un caudal continuo y con pocas pulsaciones.

Bomba de doble rotor

Las bombas de doble etapa combinan dos etapas de bombeo en una sola carcasa. Cada etapa puede tener un volumen de desplazamiento diferente, de modo que un único accionamiento puede alimentar dos circuitos de presión independientes entre sí. En la práctica, existen combinaciones de bombas de paletas y de pistones axiales que proporcionan caudales de entre 62 y 69 l/min a presiones de servicio de hasta 150 bar. Este diseño reduce el espacio de instalación y simplifica la estructura de la planta.

Bomba de paletas regulable

Las bombas de paletas regulables permiten adaptar el caudal a las necesidades actuales. El ajuste se realiza mediante un compensador de presión mecánico que reduce el caudal cuando se alcanza la presión nominal ajustada. En el funcionamiento de carrera media, la bomba bombea solo la cantidad realmente necesaria, lo que reduce considerablemente el consumo de energía. Series como la PV7 o la PVD aplican este principio y son adecuadas para aplicaciones con una demanda de caudal muy variable.

Parámetros técnicos y límites de funcionamiento

Las bombas de paletas funcionan en un rango de funcionamiento definido que las distingue de otros tipos de bombas. El conocimiento de estos valores característicos es imprescindible para el correcto dimensionamiento de los sistemas hidráulicos.

Presión de servicio y caudal

La presión de servicio típica de una bomba de paletas oscila entre 100 y 150 bar, aunque algunos modelos admiten hasta 160 bar durante breves periodos. Para presiones superiores a 200 bar, las bombas de pistones axiales o radiales son la mejor opción. El caudal depende directamente de la velocidad de giro y del volumen de desplazamiento. A velocidades nominales de 1500 min⁻¹ y viscosidades en torno a 24 mm²/s, las bombas industriales alcanzan caudales efectivos de 62 a 64 l/min con una presión del sistema de 150 bar.

Rendimiento y nivel de ruido

Las bombas de paletas alcanzan buenos rendimientos volumétricos y mecánicos, ya que las paletas se apoyan contra la pared del estator gracias a la fuerza centrífuga y a la presión hidráulica, reajustándose así por sí mismas. Este efecto de reajuste compensa en parte el desgaste, lo que mantiene estable el rendimiento a lo largo de la vida útil. Otra ventaja es el bajo nivel de ruido, lo que hace que las bombas de paletas sean ideales para su uso en entornos sensibles al ruido.

La bomba de paletas en comparación con otros tipos de bombas

En la práctica, la decisión a favor o en contra de una bomba de paletas se toma a menudo en comparación con las bombas de engranajes y de pistones. Cada tipo de construcción tiene sus puntos fuertes y débiles.

En comparación con las bombas de engranajes, la bomba de paletas ofrece mejores propiedades de aspiración y una menor pulsación. Frente a las bombas de pistones, destaca por su diseño más compacto, su menor nivel de ruido y su precio más asequible para requisitos de presión media. Sin embargo, para fluidos abrasivos o de alta viscosidad son preferibles las bombas de pistones.

Ámbitos de aplicación en la hidráulica industrial

Las bombas de paletas se utilizan en numerosas aplicaciones industriales que requieren un caudal con baja pulsación a presiones medias. Entre los campos de aplicación típicos se encuentran las máquinas herramienta, las máquinas de moldeo por inyección, las prensas y los bancos de pruebas. En la hidráulica móvil se emplean en sistemas en los que se requiere un bajo nivel de ruido y un diseño compacto, como en plataformas elevadoras o pequeñas cargadoras sobre ruedas. Su idoneidad para aceites minerales de las clases de viscosidad ISO VG 32, 46 y 68, así como para fluidos de baja inflamabilidad de las clases HFC y HFD, amplía su ámbito de aplicación a instalaciones relevantes para la seguridad.

Normas y estándares para bombas de paletas

El diseño y ensayo de las bombas de paletas se rige por varias normas y estándares. La norma DIN 51389 define el ensayo del comportamiento frente al desgaste de los fluidos hidráulicos en bombas de paletas. La norma DIN EN ISO 20763 regula el ensayo de los fluidos hidráulicos en lo que respecta a su protección contra el desgaste. Los requisitos técnicos de seguridad para instalaciones hidráulicas con bombas de paletas se rigen por la norma DIN EN ISO 4413. Los aceites hidráulicos deben cumplir los requisitos de la norma DIN 51524, y la filtrabilidad del lubricante se evalúa según la norma DIN ISO 13357-2. La simbología de las bombas en los esquemas eléctricos se rige por la norma DIN ISO 1219.

Mantenimiento y conservación

El mantenimiento periódico de una bomba de paletas garantiza su buen funcionamiento y prolonga su vida útil. Dado que las principales piezas de desgaste, es decir, las paletas, el anillo de rodadura, el rotor, los casquillos laterales y las placas de control, se agrupan en un conjunto de inserción intercambiable, los signos de desgaste pueden subsanarse sustituyendo toda la unidad. El desgaste se determina en un ensayo de más de 250 horas en condiciones definidas, en el que las pérdidas de masa en las paletas y el anillo de rodadura, así como la disminución del caudal, sirven como criterios de evaluación.

Importancia de la calidad del aceite y la filtración

La limpieza del fluido hidráulico tiene una influencia decisiva en la vida útil de una bomba de paletas. Se requieren filtros con un tamaño de malla nominal de 25 µm o más fino, con un índice de filtración ß10 ≥ 100, para cumplir con la clase de pureza según la norma ISO 4406. El cumplimiento de los intervalos de cambio de aceite especificados por el fabricante y el control periódico de la calidad del aceite según la norma DIN 51524 evitan el desgaste prematuro de las superficies de deslizamiento.

Signos típicos de desgaste

El desgaste de las paletas se manifiesta mediante una disminución del caudal y un aumento de las fugas. Las estrías o picaduras en el anillo de rodadura indican una lubricación insuficiente o aceite contaminado. Los daños en los cojinetes y las juntas se notan por un aumento del ruido, un incremento de la temperatura o fugas visibles. La detección precoz de estos síntomas permite realizar un mantenimiento planificado y evitar paradas imprevistas.

Desarrollos futuros

El desarrollo de las bombas de paletas se centra en niveles de presión más altos, una mayor eficiencia energética y la integración de sistemas de control inteligentes. Los fabricantes están trabajando en series que cubren presiones de hasta 3000 PSI (SAE) y que, al mismo tiempo, mantienen un diseño compacto y un bajo nivel de ruido. La integración de sensores para medir la presión, la temperatura y el caudal directamente en la bomba permite conceptos de mantenimiento basados en el estado y una regulación adaptativa del volumen de bombeo. Los avances en la ciencia de los materiales contribuyen a recubrimientos más resistentes al desgaste y a intervalos de mantenimiento más largos. La creciente importancia de los sistemas hidráulicos energéticamente eficientes seguirá aumentando la demanda de bombas de paletas regulables, ya que estas reducen notablemente el consumo de energía en funcionamiento a carga parcial.