Los ingenieros dimensionan una bomba de engranajes mediante dos cálculos principales. Primero, determinan el desplazamiento requerido a partir del caudal del sistema (GPM) y la velocidad del motor (RPM). Luego, calculan la potencia de entrada necesaria utilizando el caudal y la presión máxima (PSI). Estos pasos iniciales son esenciales antes de...comprar una bomba de engranajes.
Fórmulas de dimensionamiento del núcleo:
Desplazamiento (pulg³/rev) = (Caudal (GPM) x 231) / Velocidad de la bomba (RPM)
Potencia (HP) = (Caudal (GPM) x Presión (PSI)) / 1714
Dimensionamiento de su bomba de engranajes: Cálculos paso a paso
Dimensionar correctamente una bomba de engranajes implica un proceso metódico y paso a paso. Los ingenieros siguen estos cálculos fundamentales para seleccionar la bomba adecuada que se ajuste a las necesidades específicas del sistema hidráulico. Esto garantiza un funcionamiento eficiente y fiable del equipo.
Determinar el caudal requerido (GPM)
El primer paso es establecer el caudal requerido, medido en galones por minuto (GPMEste valor representa el volumen de fluido que la bomba debe suministrar para hacer funcionar los actuadores del sistema, como cilindros hidráulicos o motores, a la velocidad prevista.
Un ingeniero determina lo necesarioGPMAnalizando los requisitos funcionales del sistema. Los factores clave incluyen:
Velocidad del actuador: La velocidad deseada para que un cilindro se extienda o se retraiga.
Tamaño del actuador: El volumen del cilindro (diámetro del orificio y longitud de la carrera).
Velocidad del motor: Las revoluciones por minuto objetivo (RPM) para un motor hidráulico.
Por ejemplo, un cilindro de prensa hidráulica grande que debe moverse rápidamente requerirá un caudal mayor que un cilindro pequeño que funcione lentamente.
Identificar la velocidad de funcionamiento de la bomba (RPM)
A continuación, un ingeniero identifica la velocidad de funcionamiento del motor de la bomba, medida en revoluciones por minuto (RPMEl motor es la fuente de energía que hace girar el eje de la bomba. Normalmente se trata de un motor eléctrico o un motor de combustión interna.
La velocidad del conductor es una característica fija del equipo.
En Estados Unidos, los motores eléctricos suelen funcionar a una velocidad nominal de 1800 RPM.
Los motores de gasolina o diésel tienen un rango de velocidad variable, pero el tamaño de la bomba se determina en función del funcionamiento óptimo o más frecuente del motor.RPM.
EsteRPMEl valor es fundamental para el cálculo del desplazamiento.
Calcular el desplazamiento de bomba requerido
Conociendo el caudal y la velocidad de la bomba, el ingeniero puede calcular el desplazamiento necesario de la bomba. El desplazamiento es el volumen de fluido que mueve una bomba en una sola revolución, medido en pulgadas cúbicas por revolución (pulg³/rev). Es el tamaño teórico de la bomba.
Fórmula para el desplazamiento:Desplazamiento (pulg³/rev) = (Caudal (GPM) x 231) / Velocidad de la bomba (RPM)
Ejemplo de cálculo: Un sistema requiere 10 GPM y utiliza un motor eléctrico que funciona a 1800 RPM.
Desplazamiento = (10 GPM x 231) / 1800 RPM Desplazamiento = 2310 / 1800 Desplazamiento = 1,28 pulg³/rev
El ingeniero buscaría una bomba de engranajes con un desplazamiento de aproximadamente 1,28 pulgadas cúbicas por revolución.
Determinar la presión máxima del sistema (PSI)
Presión, medida en libras por pulgada cuadrada (PSI), representa la resistencia al flujo dentro del sistema hidráulico. Es importante comprender que una bomba no crea presión; crea flujo. La presión surge cuando ese flujo encuentra una carga o restricción.
La presión máxima del sistema está determinada por dos factores principales:
La carga: La fuerza necesaria para mover el objeto (por ejemplo, levantar un peso, sujetar una pieza).
Ajuste de la válvula de alivio del sistema: Esta válvula es un componente de seguridad que limita la presión a un nivel máximo seguro para proteger los componentes.
El ingeniero selecciona una bomba con una capacidad nominal que le permita soportar esta presión máxima de funcionamiento de forma continua.
Calcular la potencia de entrada requerida
El cálculo primario final determina la potencia de entrada (HPSe necesita una potencia de ) para accionar la bomba. Este cálculo garantiza que el motor eléctrico o de combustión seleccionado tenga la potencia suficiente para soportar las demandas máximas del sistema. Una potencia insuficiente provocará que el motor se detenga o se sobrecaliente.
Fórmula para la potencia:Potencia (HP) = (Caudal (GPM) x Presión (PSI)) / 1714
Ejemplo de cálculo: El mismo sistema requiere 10 GPM y funciona a una presión máxima de 2500 PSI.
Potencia = (10 GPM x 2500 PSI) / 1714 Potencia = 25000 / 1714 Potencia = 14,59 CV
El sistema requiere un motor capaz de suministrar al menos 14,59 CV. El ingeniero probablemente elegiría el siguiente tamaño estándar superior, como un motor de 15 CV.
Ajuste por ineficiencia de la bomba
Las fórmulas para el desplazamiento y la potencia asumen que la bomba tiene una eficiencia del 100%. En realidad, ninguna bomba es perfecta. Las ineficiencias debidas a fugas internas (eficiencia volumétrica) y a la fricción (eficiencia mecánica) implican que se requiere más potencia de la calculada.
Los ingenieros deben ajustar el cálculo de la potencia para tener esto en cuenta. La eficiencia global de una bomba suele estar entre el 80 % y el 90 %. Para compensar, dividen la potencia teórica entre la eficiencia global estimada de la bomba.
Consejo profesional: Una práctica conservadora y segura es asumir una eficiencia general del 85% (o 0,85) si no se dispone de los datos del fabricante.
Potencia real = Potencia teórica / Eficiencia global
Utilizando el ejemplo anterior:Potencia real = 14,59 CV / 0,85 Potencia real = 17,16 CV
Este ajuste muestra la potencia real requerida. La siguiente tabla ilustra la importancia de este paso.
| Tipo de cálculo | Potencia requerida | Motor recomendado |
|---|---|---|
| Teórico (100%) | 14,59 CV | 15 CV |
| Actual (85%) | 17,16 CV | 20 HP |
Si no se tiene en cuenta la ineficiencia, el ingeniero podría seleccionar un motor de 15 HP, que sería insuficiente para la aplicación. La opción correcta, tras los ajustes necesarios, es un motor de 20 HP.
Cómo perfeccionar su selección y dónde comprar una bomba de engranajes
Los cálculos iniciales proporcionan un tamaño teórico para la bomba. Sin embargo, las condiciones reales de operación exigen un ajuste más preciso. Los ingenieros consideran factores como las propiedades del fluido y la eficiencia de los componentes para garantizar que la bomba seleccionada funcione de manera óptima. Estas comprobaciones finales son cruciales antes de que una organización decida comprar una bomba de engranajes.
Cómo afecta la viscosidad del fluido al dimensionamiento
La viscosidad de un fluido describe su resistencia al flujo, a menudo denominada espesor. Esta propiedad influye significativamente en el rendimiento y el dimensionamiento de las bombas.
Alta viscosidad (fluido espeso): Un fluido espeso, como el aceite hidráulico frío, aumenta la resistencia al flujo. La bomba debe trabajar más para mover el fluido, lo que conlleva una mayor necesidad de potencia. Un ingeniero podría necesitar seleccionar un motor más potente para evitar que el motor se cale.
Baja viscosidad (fluido poco viscoso): Un fluido poco viscoso aumenta las fugas internas, o «deslizamiento», dentro de la bomba. Una mayor cantidad de fluido se desliza a través de los dientes del engranaje desde el lado de salida de alta presión hacia el lado de entrada de baja presión. Esto reduce el caudal real de la bomba.
Nota: El ingeniero debe consultar las especificaciones del fabricante. La hoja de datos indicará el rango de viscosidad aceptable para un modelo de bomba específico. Ignorar esto puede provocar un desgaste prematuro o una falla del sistema. Esta información es fundamental al momento de comprar una bomba de engranajes.
Cómo la temperatura de funcionamiento afecta al rendimiento
La temperatura de funcionamiento influye directamente en la viscosidad del fluido. A medida que el sistema hidráulico se calienta durante el funcionamiento, el fluido se vuelve más fluido.
Un ingeniero debe analizar todo el rango de temperaturas de la aplicación. Un sistema que opera en un clima frío tendrá condiciones de arranque muy diferentes a las de uno en una fábrica calurosa.
| Temperatura | Viscosidad del fluido | Impacto en el rendimiento de la bomba |
|---|---|---|
| Bajo | Alto (Grueso) | Mayor demanda de potencia; riesgo de cavitación. |
| Alto | Bajo (Delgado) | Mayor deslizamiento interno; menor eficiencia volumétrica. |
La bomba seleccionada debe ser compatible con la viscosidad más baja (temperatura más alta) para garantizar que siga proporcionando el caudal requerido. Este es un factor clave para cualquiera que busque adquirir una bomba de engranajes para un entorno exigente.
Contabilización de la eficiencia volumétrica
La fórmula de desplazamiento calcula el caudal teórico de una bomba. La eficiencia volumétrica revela su caudal real. Es la relación entre el caudal real suministrado por la bomba y su caudal teórico.
Caudal real (GPM) = Caudal teórico (GPM) x Eficiencia volumétrica
La eficiencia volumétrica nunca es del 100% debido a las fugas internas. Esta eficiencia disminuye al aumentar la presión del sistema, ya que una mayor presión fuerza a que más fluido se deslice a través de los engranajes. Una bomba de engranajes nueva típica tiene una eficiencia volumétrica del 90-95% a su presión nominal.
Ejemplo: Una bomba tiene una salida teórica de 10 GPM. Su eficiencia volumétrica a la presión de funcionamiento es del 93% (0,93).
Caudal real = 10 GPM x 0,93 Caudal real = 9,3 GPM
El sistema solo recibirá 9,3 GPM, no los 10 GPM completos. Un técnico deberá seleccionar una bomba de mayor caudal para compensar esta pérdida y alcanzar el caudal objetivo. Este ajuste es un paso indispensable antes de adquirir una bomba de engranajes.
Fabricantes y proveedores mejor valorados
Elegir una bomba de un fabricante reconocido garantiza calidad, fiabilidad y acceso a datos técnicos detallados. Los ingenieros confían en estas marcas por su sólido rendimiento y su completo soporte. A la hora de comprar una bomba de engranajes, comenzar con estas marcas es una estrategia acertada.
Principales fabricantes de bombas de engranajes:
• Parker Hannifin: Ofrece una amplia gama de bombas de engranajes de hierro fundido y aluminio conocidas por su durabilidad.
• Eaton: Proporciona bombas de engranajes de alta eficiencia, incluyendo modelos diseñados para aplicaciones móviles e industriales exigentes.
• Bosch Rexroth: Conocida por sus bombas de engranajes externos de ingeniería de precisión que ofrecen un alto rendimiento y una larga vida útil.
• HONYTA: Un proveedor que ofrece una variedad de bombas de engranajes que equilibran el rendimiento con la rentabilidad.
• Permco: Se especializa en bombas y motores hidráulicos de engranajes de alta presión.
Estos fabricantes proporcionan extensas hojas de datos con curvas de rendimiento, índices de eficiencia y dibujos dimensionales.
Criterios clave para la compra
Tomar la decisión final de compra implica más que simplemente igualar la cilindrada y la potencia. Un ingeniero debe verificar varios criterios clave para garantizar la compatibilidad y el éxito a largo plazo. Una revisión exhaustiva de estos detalles es el último paso antes de comprar una bomba de engranajes.
Confirme las especificaciones de rendimiento: Verifique que la presión máxima continua de la bomba supere la presión requerida por el sistema.
Verifique las especificaciones físicas: Asegúrese de que la brida de montaje de la bomba, el tipo de eje (por ejemplo, con chaveta, estriado) y los tamaños de los puertos coincidan con el diseño del sistema.
Verifique la compatibilidad del fluido: Confirme que los materiales de sellado de la bomba (por ejemplo, Buna-N, Viton) sean compatibles con el fluido hidráulico que se utiliza.
Consulte las fichas técnicas del fabricante: Analice las curvas de rendimiento. Estos gráficos muestran cómo varían el caudal y la eficiencia con la velocidad y la presión, ofreciendo una imagen precisa de las capacidades de la bomba.
Considere el ciclo de trabajo: una bomba para funcionamiento continuo, 24/7, puede necesitar ser más robusta que una utilizada para tareas intermitentes.
Una revisión minuciosa de estos puntos garantiza la selección del componente adecuado. Esta diligencia evita costosos errores y tiempos de inactividad del sistema tras la compra de una bomba de engranajes.
Dimensionar correctamente una bomba de engranajes es fundamental para un rendimiento óptimo y una mayor vida útil del sistema hidráulico. Un ingeniero sigue un proceso definido para lograrlo.
Primero calculan la cilindrada y la potencia necesarias.
A continuación, refinan estos cálculos en función de la eficiencia, la viscosidad y la temperatura.
Finalmente, compran una bomba de un proveedor de renombre como HONYTA o Parker que cumpla con las especificaciones exactas.
Fecha de publicación: 29 de octubre de 2025