Diferentes tipos de bombas dosificadoras

Consideraremos las bombas de uno, dos y tres pistones con mecanismo de biela-manivela por ser las más representativas para exponer el fenómeno de oscilación del caudal y de la presión y que son los parámetros que regula el amortiguador de pulsaciones. (Para bombas accionadas con aire comprimido, peristálticas, etc consultar al departamento técnico de HIDRACAR SA)

Los gráficos que se exponen a continuación, corresponden a estos tres tipos de bombas y representan los caudales instantáneos en función del tiempo o de las vueltas del cigüeñal.

Hemos supuesto que las dimensiones de los pistones son idénticas en los tres tipos de bombas, o sea la embolada o carrera y el diámetro de todos los pistones son idénticos en las tres bombas.

En estos gráficos se ve cual es la aplicación de los amortiguadores de pulsaciones. Si nos fijamos en el primer gráfico que corresponde al de una bomba de un solo pistón observamos:

Que en este tipo de bomba la utilización del amortiguador es casi imprescindible, ya que de lo contrario el circuito se queda, durante medio ciclo sin suministro de caudal. Además, si la bomba no incorpora el amortiguador, el diámetro de la tubería del circuito se tiene que dimensionar para el valor del caudal máximo. Este caudal máximo se genera cuando la velocidad del émbolo es máxima, lo que ocurre cuando el émbolo de la bomba se encuentra en el punto medio de su recorrido. La curva del caudal es una sinusoide.

Si se instala el amortiguador, a partir del punto en que este se monta en el circuito, el caudal que circulara será prácticamente el caudal medio con lo que el diámetro de la tubería se podrá reducir en un 40%!! Ya que el caudal instantáneo máximo es 2.8 veces superior al caudal medio.  Esta reducción del diámetro de la tubería ya compensa en algunos casos la inversión en la instalación del amortiguador; además de la principal ventaja de estabilizar la presión en el circuito con las indiscutibles mejoras que esto conlleva (la presión en un circuito hidráulico es, principalmente, función del caudal, y si este varía también varía la presión).

Siguiendo con el primer gráfico se ve que la aplicación del amortiguador es almacenar el exceso, por encima del caudal medio, de la cilindrada útil o de impulsión de la bomba durante la carrera o embolada de trabajo y restituir al circuito este mismo volumen en el recorrido de aspiración del émbolo. Así pues la cantidad de líquido que acumula en cada ciclo el amortiguador es la mitad de la cilindrada de la bomba.

Analizando los tres gráficos se observa que a medida que aumenta el número de pistones de la bomba el caudal medio se acerca mas al caudal punta máximo, esto hace que el volumen que tiene que almacenar el amortiguador se reduzca, con lo que se ve, que, a mayor número de cilindros de la bomba mas se reduce el tamaño del amortiguador, siempre que el volumen por embolada de los pistones sea el mismo.

Finalmente otro dato que se obtiene de la comparación de los tres gráficos es que el caudal que pasa a través del amortiguador se va reduciendo al aumentar el número de cilindros de las bombas, en el supuesto de que las tres bombas giren el mismo número de vueltas por unidad de tiempo.

Resumiendo: a mayor cantidad de cilindros de la bomba menor es el tamaño del amortiguador y a la vez menor puede ser la sección de paso del orificio de conexión del amortiguador con el circuito.

La relación entre el ”dv” y la cilindrada “C” de un pistón, es según el tipo de bomba:

            dv = C / 2   Para la bomba de un pistón

            dv = C / 6     Para la bomba de dos pistones

            dv = C / 18   Para la bomba de tres pistones

Sabemos que cuando un gas se comprime aumenta su presión, y ésta se reduce cuando aumenta el volumen. Así pues al instalar un amortiguador en la salida de una bomba de pistones, la presión del líquido bombeado en el circuito oscilara a los mismos valores que el gas del interior del amortiguador .Estos valores de oscilación serán los que el diseñador de la instalación o fabricante de la bomba crean que son los adecuados.

 

Veamos a continuación el significado de los valores P1, Pt, y P2 de la curva de variación de la presión en función del tiempo.

En cualquier circuito hidráulico la presión que se mide a la salida de la bomba es dependiente del caudal, longitud y diámetro de la tubería, viscosidad y estado superficial de la pared interna de la tubería, altura geométrica, etc. Si el caudal es constante en cualquier fracción de tiempo la presión que se necesita para bombear el líquido será también constante si no varían las resistencias como filtros que se van obturando, etc; a ésta presión constante la hemos denominado presión de trabajo o “Pt”.

Al diseñar el circuito hidráulico, se partirá como si el caudal fuese constante, tomándose el caudal medio como tal y partiendo de este valor se calculara la presión que será la que hemos denominado “Pt”.

Así pues, vemos que el amortiguador, por un lado estabiliza el caudal la cual cosa debería crear una presión constante pero vemos que no es exactamente así. La causa a este contra sentido esta en que el amortiguador cumple la función de regulador de caudal pero para ello se necesita comprimir y dilatar un gas y son estas variaciones de presión del gas del amortiguador las que regularan o se aceptan en el circuito.

Ya hemos visto que esta oscilación de presión se puede reducir hasta valores muy pequeños a costa de aumentar el tamaño o volumen del amortiguador.”P2” y “P1” son los valores porcentuales del valor de Pt que ya se han comentado antes y que son valores de presión que debe elegir o determinar el cliente final.