En los complejos y masivos sistemas de un buque, cientos de componentes mecánicos e hidráulicos interactúan para proporcionar la potencia necesaria para su movimiento, control y estabilidad. Las bombas de engranajes son uno de los componentes más cruciales de esta red mecánica, ya que desempeñan un papel fundamental en los sistemas de transporte de fluidos, lubricación y propulsión . Gracias a su estructura simple y su rendimiento extremadamente fiable, las bombas de engranajes son uno de los componentes principales de los sistemas hidráulicos, de lubricación y de suministro de combustible de un buque.
Introducción: La importancia de las bombas en los sistemas de propulsión marina
El sistema de propulsión de un barco incluye el motor principal, los ejes, los cojinetes, la caja de cambios, la hélice y sistemas auxiliares como la refrigeración y la lubricación.
Entre estos, la bomba se encarga de la circulación continua de fluidos vitales como el aceite del motor, el combustible y el refrigerante en un circuito cerrado a una presión determinada .
Las bombas de engranajes son uno de los tipos de bombas más utilizados en este campo. Poseen una estructura mecánica simple , alta precisión y gran fiabilidad, y pueden proporcionar un rendimiento estable incluso en condiciones marinas adversas.
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¿Qué es una bomba de engranajes?
Una bomba de engranajes es una bomba de desplazamiento positivo que utiliza el engranaje de dos ruedas dentadas para aspirar el fluido por la entrada y presurizarlo para enviarlo a la salida.
Este tipo de bomba consta de dos engranajes principales ubicados dentro de la carcasa; los engranajes giran para descargar un determinado volumen de fluido.
Las bombas de engranajes se presentan principalmente en dos tipos:
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Bomba de engranajes externa: Tiene dos engranajes idénticos que giran en direcciones opuestas.
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Bomba de engranajes internos: Consta de un engranaje interno grande y un engranaje interno más pequeño.
Ambos tipos se utilizan en sistemas marinos, especialmente en áreas como la lubricación de motores diésel, sistemas de transmisión de potencia y bombas de aceite de cajas de cambios.
Principio de funcionamiento de la bomba de engranajes marina
En los sistemas de propulsión marina, las bombas de engranajes funcionan según principios mecánicos sencillos.
Cuando el eje de la bomba es accionado por un motor auxiliar o el motor principal, los engranajes comienzan a girar. En este punto:
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En el lado de entrada de la bomba , se forma un espacio entre el engranaje y la carcasa, y un vacío relativo extrae el aceite o el combustible del tanque.
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En el lado de la salida , unos engranajes engranan para guiar el líquido a alta presión hacia el circuito de salida.
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Esta circulación continua permite que el fluido circule continuamente en el circuito sin interrupción.
Gracias a su diseño preciso y a las distancias extremadamente pequeñas entre los componentes, estas bombas presentan fugas mínimas y una alta eficiencia volumétrica .
El papel de las bombas de engranajes en los sistemas de propulsión marina
En los sistemas de propulsión marina, las bombas de engranajes tienen las siguientes funciones básicas:
1. Sistema de lubricación
Los grandes motores diésel marinos requieren una lubricación precisa para funcionar de forma continua.
La bomba de engranajes de esta sección se encarga de extraer el aceite lubricante del cárter del motor y suministrarlo a presión a los cojinetes, ejes y cigüeñal.
Si esta bomba falla, la fricción excesiva y el sobrecalentamiento de los componentes pueden provocar una avería grave del motor.
2. Sistema de suministro de combustible
En los sistemas de combustible, las bombas de engranajes se utilizan para transferir el combustible del tanque principal a la bomba de alta presión.
Debido a que pueden manejar fluidos de alta viscosidad, como el fuelóleo pesado (HFO), este tipo de bomba es ideal para buques de navegación marítima.
3. Transmisión y caja de cambios
En los sistemas de transmisión marina, las bombas de engranajes se encargan de la circulación continua del aceite lubricante entre los engranajes y los embragues para evitar el desgaste.
En algunos sistemas, también se utilizan para refrigerar el intercambiador de calor del aceite de la caja de cambios.
4. Sistemas auxiliares
Las bombas de engranajes también se utilizan en sistemas auxiliares como bombas de dirección hidráulica, grúas de cubierta y sistemas de lastre.
Ventajas del uso de bombas de engranajes en barcos
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Diseño sencillo, duradero y de larga vida útil: funcionamiento sin problemas durante un largo período de tiempo.
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Es altamente eficiente en fluidos de alta viscosidad, como el aceite de motor o los combustibles pesados.
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Puede funcionar a bajas velocidades y presiones medias.
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Es de tamaño compacto y fácil de instalar.
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No requiere una instalación complicada y el mantenimiento es sencillo.
Debido a estas características, las bombas de engranajes se han convertido en uno de los tipos de bombas más utilizados en la industria de la construcción naval.
Desventajas y limitaciones
Por supuesto, todo dispositivo mecánico tiene sus limitaciones, y las bombas de engranajes no son una excepción:
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Intolerancia a las partículas sólidas: Los dientes pueden dañarse si el aceite o el combustible contiene impurezas.
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Variaciones en el caudal debido a variaciones de viscosidad: La precisión del caudal puede disminuir a temperaturas altas o bajas.
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En comparación con las bombas de pistón o las bombas de tornillo, presentan niveles de ruido y vibración relativamente más altos.
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La eficiencia disminuye a alta presión (por encima de 200 bar).
Por lo tanto, se utiliza normalmente en sistemas de lubricación y combustible de presión media, en lugar de en circuitos hidráulicos principales de alta presión.
Estructura interna de la bomba de engranajes
Las bombas de engranajes constan de varios componentes clave:
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Carcasa exterior: fabricada en acero marino resistente a la corrosión o en hierro fundido.
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Engranaje de transmisión: conectado al motor mediante un eje.
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Engranaje conducido: engrana con el engranaje principal.
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Cojinetes y bujes: se utilizan para reducir la fricción y soportar el eje.
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Juntas y juntas tóricas: Evitan fugas de líquido.
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Entrada/salida y tapa: para instalación en el sistema de tuberías del barco.
Todos los componentes de la bomba marina están cuidadosamente diseñados para soportar el agua de mar, la humedad y los choques térmicos.
Materiales de los componentes y resistencia a la corrosión
En entornos marinos, la humedad, la salinidad y la alta presión pueden causar corrosión, lo que conlleva una rápida avería de los equipos.
Por ello, las bombas de engranajes utilizadas en los buques suelen estar fabricadas con aleaciones especiales resistentes a la corrosión , como el bronce marino o el acero inoxidable 316/304
. Los ejes y los bujes también se fabrican con materiales resistentes al desgaste, como el grafito o el bronce estañado, para garantizar su durabilidad a largo plazo en contacto continuo con el aceite .
Bomba de engranajes externa en el sistema de propulsión
Las bombas de engranajes externos se utilizan ampliamente en los sistemas de propulsión marina debido a su alta precisión y capacidad para generar presiones moderadas (hasta aproximadamente 200 bar).
Estas bombas se utilizan normalmente como bombas de aceite de alta presión en los circuitos de lubricación de motores y generadores principales, o como bombas de aceite de motor auxiliares (bombas LO).
Sus principales características incluyen:
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Dos engranajes del mismo tamaño
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capacidad de instalación horizontal o vertical
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Menos ruido a bajas velocidades
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Capaz de soportar aceites de alta viscosidad
Bombas de engranajes internos en barcos
Las bombas de engranajes internos se utilizan comúnmente en circuitos que requieren un caudal constante y baja presión . Gracias a su diseño, que combina engranajes internos y externos, estas bombas producen un flujo más uniforme y menos vibraciones que las bombas de engranajes externos .
Las principales aplicaciones en buques incluyen:
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bomba de aceite de transmisión
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Bomba de aceite de refrigeración del intercambiador de calor
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Bomba de transferencia de combustible ligero
Mantenimiento y conservación de la bomba de engranajes
En entornos marinos, el mantenimiento adecuado de las bombas de engranajes es crucial para prolongar su vida útil .
Algunos puntos clave de mantenimiento incluyen:
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Revise periódicamente el aceite del motor: los contaminantes o partículas en el aceite pueden causar desgaste en los engranajes.
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Compruebe la presión y el caudal de salida: una caída repentina de la presión es un signo de fuga interna o desgaste.
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Sustituya los filtros con regularidad: El filtro de aceite o de combustible debe sustituirse según las instrucciones del fabricante.
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Lubricación de ejes y bujes: Realizar según el programa especificado por el fabricante.
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Compruebe las juntas y si hay fugas: cualquier fuga debe repararse inmediatamente.
Al tener en cuenta estos puntos clave, la vida útil de las bombas de engranajes marinas puede alcanzar más de 10 años de funcionamiento continuo .
Fallos comunes en bombas de engranajes y soluciones
| Defectos observados | Posibles razones | Métodos de reparación |
|---|---|---|
| Presión de salida reducida | Desgaste del engranaje o fuga interna | Reemplazar engranajes o sellos |
| Ruido fuerte o vibración | Instalación incorrecta o aire en el circuito. | Purgue el aire de la bomba y vuelva a equilibrarla. |
| fuga de aceite corporal | Junta tórica dañada o tornillos flojos | Reemplace la junta tórica y apriete la conexión. |
| sobrecalentamiento de la bomba de agua | Baja viscosidad o sobrecarga | Compruebe el tipo de aceite y la presión del circuito. |
Comparación de bombas de engranajes con otras bombas marinas
| característica | bomba de engranajes | bomba de paletas | bomba de pistón |
|---|---|---|---|
| Flujo de exportación | Uniforme y constante | cambiable | Ajustable |
| Presión laboral | Medio (hasta 200x) | De bajo a medio | Alto (hasta 400 veces) |
| Sensibilidad a la contaminación | arriba | medio | abajo |
| Costos de mantenimiento | bajo | medio | mucho |
| Vida útil en condiciones marinas | muy bien | DE ACUERDO | Es de excelente calidad, pero caro. |
Por lo tanto, las bombas de engranajes son una opción económica y fiable para muchas aplicaciones de presión media.
Marcas y fabricantes de bombas de engranajes marinas de renombre
En el mercado global, varias marcas reconocidas participan activamente en la producción de bombas de engranajes para sistemas de propulsión marina, entre ellas:
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IMO AB (Suecia)
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Bombas Viking (EE. UU.)
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Rexroth (Alemania)
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Tuhill/Phil Wright
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Bombas Azcue (España)
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Klara (Austria)
En Irán, las empresas importadoras de equipos marinos también suministran diversos modelos de bombas de aceite y de combustible para motores marinos de estas marcas.
Conclusión
Las bombas de engranajes desempeñan un papel crucial en los sistemas de propulsión marina. Estos dispositivos compactos pero potentes mantienen
un flujo continuo de aceite y combustible entre el motor, la caja de cambios y los sistemas auxiliares, garantizando así el funcionamiento correcto y eficiente del motor del barco.
Las bombas de engranajes son una de las mejores opciones para sistemas marinos debido a su alta durabilidad, estructura simple, gran fiabilidad y bajos costes de mantenimiento . Sin embargo, para obtener un rendimiento óptimo, se debe seleccionar la bomba de engranajes adecuada en función del tipo de fluido, la presión de funcionamiento, el caudal requerido y las normas marinas .
En definitiva, la selección de bombas de engranajes de alta calidad que cumplan con las normas internacionales (como ABS o DNV) puede garantizar la fiabilidad y el funcionamiento a largo plazo del sistema de propulsión del buque.