La eficiencia de las bombas es importante en las aplicaciones industriales. Estos tipos de bombas están diseñados para convertir la mayor parte de la energía de entrada en capacidad de suministro, reduciendo así los costes y mejorando a cambio el rendimiento. Por lo tanto, la comparación entre bomba de engranajes y bomba lobular es necesaria para cualquier industria que busque las soluciones más adecuadas. La selección correcta garantiza un control preciso de la presión, así como un tratamiento cuidadoso de los fluidos que pasan por ellas. Los profesionales deben conocer las diferencias de funcionamiento de cada una de ellas, sus niveles de eficacia, sus requisitos de mantenimiento y dónde pueden aplicarse adecuadamente.
Bombas de engranajes
Definición y características básicas
Estas bombas son también conocidas como Gerotor que utilizan un engranaje interno con engranajes externos que tienen una geometría especial de modo que dos componentes entran en contacto estrechamente, pero no se tocan entre sí en todos los puntos simultáneamente logrando así una mayor compacidad junto con un mejor rendimiento que cualquier otro tipo puede ofrecer solo o en combinación de los mismos. Pueden dosificar con precisión líquidos o materiales viscosos gracias al perfecto engrane entre sus engranajes que da como resultado un volumen definido por cada vuelta que dan.
Funcionamiento de las bombas de engranajes
Las bombas de engranajes transfieren los fluidos mediante engranajes o ruedas dentadas giratorias; esto crea un sello líquido alrededor del elemento giratorio contra la carcasa de la bomba, provocando así la succión en su punto de entrada. Tan pronto como el fluido entra en su interior, se envuelve alrededor de las cavidades formadas por los dientes en los lados opuestos mientras es transportado mecánicamente hacia el lado de descarga a través de estas mismas regiones de dientes que producen un caudal uniforme y suave directamente proporcional al número de vueltas realizadas por unidad de tiempo.
Tipos de bombas de engranajes (externas e internas)
Existen dos categorías principales: externas e internas.
- Bombas de engranajes externos: Este tipo consiste principalmente en dos engranajes idénticos que se entrelazan entre sí soportados por ejes separados. Tiene capacidad para soportar presiones relativamente más altas de hasta 7500 psi porque el soporte del eje es más rígido debido a las tolerancias más estrechas mantenidas durante el proceso de fabricación.
- Bombas de engranajes internos: Tienen un engranaje que gira dentro de otro, ambos de distinto tamaño, pero que engranan entre sí. Este tipo de bombas son buenas para succionar fluidos, ya que su capacidad de aspiración es alta; especialmente los de alta viscosidad, que pueden romperse fácilmente cuando se someten a fuerzas de cizallamiento como las que generan estas bombas.
Ventajas de las bombas de engranajes
Manipulación a alta presión
Las bombas de engranajes son capaces de generar presiones muy altas, lo que las hace idóneas para aplicaciones que requieren un control preciso de la presión. Pueden utilizarse hasta 7500 psi cuando sea necesario.
Diseño compacto
Este tipo de bombas tienen un tamaño relativamente pequeño porque tienen pocas piezas móviles, lo que las hace más fiables y fáciles de instalar en distintos sistemas sin ningún problema. Su tamaño compacto también permite su instalación en lugares con poco espacio o en los que no se dispone de él.
Desventajas de las bombas de engranajes
Niveles de ruido
En comparación con otras tecnologías de bombeo, las bombas de engranajes tienden a producir mayores niveles de ruido. Los engranajes entrelazados al girar producen un sonido mecánico que puede resultar molesto, sobre todo si se utilizan cerca de zonas tranquilas, como zonas residenciales, durante la noche.
Desgaste
Con el uso prolongado, los engranajes de las bombas de engranajes suelen desgastarse, lo que dificulta su mantenimiento. A veces resulta difícil realizar el mantenimiento de estas máquinas, ya que hay que desmontarlo todo, lo que requiere mucho tiempo y energía; además, deben realizarse revisiones frecuentes para mantener el máximo nivel de rendimiento posible de estos mecanismos.
Bombas de lóbulos
Definición y características básicas
Las bombas lobulares rotativas o simplemente lobulares emplean dos o más lóbulos que giran dentro de una carcasa creando cámaras selladas a través de las cuales el fluido se mueve de un lado a otro. Están diseñadas para bombear líquidos muy viscosos, como pastas, lodos, etc., por lo que pueden utilizarse ampliamente en muchas industrias que trabajan con distintos tipos de materiales espesos. Su robusta construcción garantiza una fiabilidad duradera incluso en condiciones de trabajo extremas, por lo que no se averían fácilmente durante los procesos de trabajo pesado.
Cómo funciona una bomba lobular
Dentro de la carcasa de bombas de lóbulosHay lóbulos giratorios. Cuando estos lóbulos giran, se forma una secuencia de cámaras cerradas que empujan el fluido desde la entrada hasta la salida. Además, este tipo de bomba garantiza un tratamiento suave de los fluidos sensibles al cizallamiento, ya que sus lóbulos no se tocan entre sí mientras se mueven, reduciendo así cualquier daño en el producto, lo que las hace aplicables en situaciones en las que se requiere una transferencia delicada de líquidos.
Tipos de bombas de lóbulos
Existen varios diseños de bombas lobulares para satisfacer diferentes necesidades industriales. Las principales categorías incluyen:
- Bombas monolóbicas: Estas bombas utilizan un solo lóbulo para mover los líquidos. Funcionan mejor con fluidos de baja viscosidad.
- Bombas multilobulares: Este tipo tiene más de dos lóbulos aumentando así la eficiencia y la capacidad de manejar diferentes tipos de líquidos incluyendo aquellos con partículas más grandes o viscosidades más altas.
Ventajas de las bombas lobulares
Manipulación segura de fluidos
El hecho de que manipulen los fluidos con suavidad las hace perfectas para aplicaciones en las que intervienen materiales sensibles a las fuerzas de cizallamiento. Además, la ausencia de contacto entre sus lóbulos minimiza las posibilidades de dañar elementos frágiles durante el proceso de bombeo, como alimentos o medicamentos, entre otros, utilizados en la industria cosmética.
Versatilidad en las aplicaciones
Las bombas lobulares pueden emplearse en diversos sectores gracias a su capacidad para manejar una amplia gama de propiedades de los fluidos. Estas bombas pueden bombear fluidos de alta viscosidad, lodos y partículas sólidas en suspensión sin causar ningún daño, por lo que son adecuadas para muchos sectores.
Desventajas de las bombas lobulares
Rango de presión limitado
Comparativamente, las bombas de engranajes pueden funcionar a presiones mucho más altas que las de lóbulos, ya que el diseño de estas últimas da prioridad al tratamiento cuidadoso del fluido, a expensas del control preciso de la presión que requieren algunas aplicaciones.
Mayores requisitos de tamaño
Dado que la robustez forma parte de la construcción de las bombas uplobe, este tipo suele ocupar más espacio que los demás. La necesidad de espacio extra puede ser un problema durante la instalación cuando hay restricciones de tamaño, pero normalmente los tamaños más grandes se justifican por sí mismos gracias a las ventajas de eficiencia y longevidad.
Bomba de engranajes frente a bomba de lóbulos: Un estudio comparativo
Eficacia en diferentes aplicaciones
Fluidos viscosos
Los materiales de alta viscosidad, como pinturas, aceites, resinas, etc., pueden manejarse mejor con bombas de engranajes capaces de dosificar estas sustancias con precisión, manteniendo así caudales constantes; además, estas bombas siguen siendo eficientes incluso cuando manejan fluidos muy viscosos, por lo que son capaces de satisfacer las demandas de la industria de un control de presión estricto en todo momento.
Otro aspecto positivo de las bombas lobulares es que también funcionan eficazmente con este tipo de líquidos, ya que su diseño les permite funcionar a altas velocidades mientras invierten las direcciones durante el proceso de transporte, lo que las hace perfectas para las industrias relacionadas con el procesamiento de alimentos y productos farmacéuticos, donde la manipulación cuidadosa de los fluidos es lo más importante.
Fluidos sensibles al cizallamiento
En los casos en los que la sensibilidad al cizallamiento se convierte en un problema, la bomba de engranajes puede no ser siempre la elección correcta, ya que los engranajes entrelazados crean tensiones mecánicas que pueden degradar materiales delicados y, por tanto, provocar alteraciones no deseadas en el producto en aplicaciones con sustancias sensibles.
Por este motivo, muchas personas prefieren utilizar bombas lobulares en lugar de otros tipos de bombas, especialmente cuando se transportan productos cosméticos o biotecnológicos que requieren cuidado a la hora de transferir fluidos sin que se produzcan daños en ellos debido a su fragilidad.
Consumo de energía
Requisitos de potencia
Las bombas lobulares, aunque eficaces, son potentes gracias a su construcción resistente y a su mayor caudal. La potencia añadida garantiza que el sistema pueda trabajar con fluidos viscosos y con los que contienen partículas sin comprometer su eficacia. La variedad de fluidos que pueden manejarse con las bombas lobulares justifica su eficacia en el uso de la potencia.
Costes operativos
Las bombas de engranajes tienen bajos costes de funcionamiento porque su diseño es sencillo y requieren menos mantenimiento. Esto significa que las bombas de engranajes son fáciles de mantener, lo que ahorra mucho dinero a largo plazo porque no necesitan reparaciones ni sustituciones frecuentes. Por este motivo, las bombas de engranajes son recomendables para industrias que buscan soluciones rentables.
A pesar de sus mayores requisitos iniciales de potencia, las bombas lobulares tienen unos costes operativos competitivos. Esto se debe a su facilidad de mantenimiento y a su durabilidad, que reducen el tiempo de inactividad y ahorran costes a largo plazo. Además, este tipo de bombas pueden funcionar durante periodos más largos sin necesidad de mantenimiento gracias a su capacidad para manejar distintos fluidos sin obstruirse, por lo que se consideran inversiones valiosas.
Mantenimiento y durabilidad
Frecuencia de mantenimiento
Las bombas de engranajes deben someterse a un mantenimiento periódico, ya que los engranajes se desgastan por el contacto entre sí durante el funcionamiento. Por lo tanto, es necesario realizar comprobaciones periódicas para sustituir las piezas desgastadas, lo que aumenta la frecuencia de mantenimiento de la bomba de engranajes.
Los lóbulos sin contacto hacen que la bomba de lóbulos sea más fácil de mantener en comparación con la bomba de engranajes, en la que hay contacto entre dos engranajes entrelazados, lo que provoca desgaste después de un tiempo de uso. Este diseño también reduce la frecuencia en la que la lubricación necesaria reduciendo así el número de veces cuando engrase o lubricación requerida por tales máquinas como este tipo se puede hacer durante cierto período en lugar continuamente todos los días como habría sido el caso si hubiera estado usando otro tipo por lo tanto haciéndolos más fiables que otros en términos de mantenerlos siempre listo para el trabajo, incluso cuando se utiliza continuamente en condiciones duras donde otros tipos fallan debido servicio frecuente requerida causada por el funcionamiento continuo en seco más siendo preferido muchas industrias.
Vida útil y fiabilidad
Las bombas de engranajes son fiables, pero pueden tener una vida útil más corta porque los engranajes se desgastan debido a la fricción mecánica. Si se someten a un mantenimiento regular, su vida útil puede prolongarse, aunque no puede superar un determinado límite establecido por la naturaleza del propio diseño, que afecta a la duración de la bomba de engranajes antes de averiarse por completo.
Las bombas lobulares duran más que las bombas de engranajes, ya que no hay contacto físico entre las piezas, excepto durante la instalación o el desmontaje, lo que significa que se produce menos desgaste, por lo que la bomba lobular funcionará durante más años sin desarrollar ningún problema, siempre que se utilice correctamente para no dañar las superficies donde los lóbulos entran en contacto entre sí en caso de que se invierta la dirección del flujo. Esta robustez asegura que incluso si sustancias abrasivas pasan a través de ellos con frecuencia durante largos períodos de ninguno de los desgastes que podrían comprometer los niveles de rendimiento en entornos difíciles como los que se encuentran los entornos industriales que tratan materiales corrosivos donde la durabilidad se debe dar más énfasis, junto con los términos de fiabilidad de trabajo de forma continua durante todo el proceso sin parar porque se rompió en algún lugar a lo largo de la línea debido a ser incapaz de soportar los efectos causados por tales productos químicos en los materiales utilizados su construcción por lo que los candidatos ideales para el manejo de diferentes tipos de fluidos a través de diversas industrias.
Consideraciones prácticas
Aplicaciones específicas del sector
Industria alimentaria
Las bombas utilizadas en la industria alimentaria deben ser capaces de mantener la calidad del producto y, al mismo tiempo, garantizar el cumplimiento de las normas de higiene. Las bombas lobulares son las más adecuadas para estos fines, ya que no someten a los fluidos sensibles al cizallamiento a fuertes fuerzas mecánicas durante el bombeo. La suave acción de los lóbulos sin contacto también ayuda a preservar los delicados productos lácteos, salsas, bebidas, etc., cuya integridad podría haberse visto comprometida por los altos niveles de agitación provocados por otros tipos de máquinas diseñadas de esta forma, especialmente las bebidas que contienen sólidos como zumos mezclados con trozos de pulpa o partículas suspendidas dentro del propio líquido, además de cumplir los requisitos de saneamiento necesarios para su limpieza (CIP) una vez finalizado su uso, a diferencia de otro tipo.
Las bombas de engranajes también tienen aplicación en el sector alimentario, donde se requiere una medición precisa y capacidad para manejar las altas presiones que se producen durante el proceso de producción. Las bombas de engranajes externos, por ejemplo, han demostrado su eficacia en la manipulación de aceites y jarabes con diferentes viscosidades, entre otros ingredientes utilizados en los procesos de fabricación de alimentos. Sin embargo, algunos productos alimentarios pueden no ser compatibles con la acción mecánica impartida por las bombas de engranajes debido a su sensibilidad a las fuerzas de cizallamiento inducidas al pasar a través de espacios estrechos entre los elementos giratorios de dichos dispositivos, lo que provoca efectos no deseados en atributos de calidad como la textura, el sabor, el aspecto, etc.
Procesado químico
El procesamiento químico requiere bombas que puedan manejar una amplia gama de fluidos, incluidos los corrosivos o muy viscosos. Las bombas de engranajes son muy útiles en este caso, ya que permiten bombear disolventes a presiones muy altas, manteniendo al mismo tiempo los caudales precisos requeridos para resinas y diversos tipos de productos químicos que se procesan dentro de las industrias que se ocupan de este tipo de actividades, entre otras, también hay que señalar que el diseño compacto hace que la integración en sistemas complejos sea más fácil que cualquier otro tipo, por lo que incluso si el espacio es limitado, sigue siendo posible instalarlas donde más se necesitan sin mucho esfuerzo en las modificaciones necesarias por los tamaños más grandes asociados a las aplicaciones de bombas de lóbulos en todo el mundo, pero no todos los lugares se adaptan a todos los tamaños, por lo que se prefiere la elección de la bomba de engranajes.
Las bombas lobulares son conocidas por su capacidad para trabajar con fluidos que contienen partículas, así como con aquellos que tienen diferentes viscosidades en plantas de procesamiento químico en las que es necesario manipular materiales abrasivos o tratar con sustancias agresivas que podrían corroer fácilmente las piezas comunes utilizadas en estos entornos, además de tener capacidades de flujo reversible que las hacen lo suficientemente versátiles como para adaptarse a diversos procesos que implican este tipo de productos químicos en toda la industria.
Análisis de costes y beneficios
Coste inicial
La sencillez del diseño y el reducido número de piezas de las bombas de engranajes hacen que la inversión inicial sea menor. Esta asequibilidad las hace adecuadas para empresas con presupuestos limitados. Además, las bombas de engranajes se caracterizan por ahorrar espacio, lo que minimiza los gastos de instalación.
Por otro lado, las bombas lobulares pueden parecer más caras a primera vista, pero ofrecen ventajas a largo plazo que compensan sus elevados costes iniciales. Estas bombas tienen construcciones resistentes capaces de manejar diversos fluidos sin desgastarse fácilmente. Estas cualidades aumentan los niveles de fiabilidad, de ahí que a la mayoría de las industrias les merezca la pena hacer una inversión inicial en ellas.
Ahorro a lo largo del tiempo
Las bombas de engranajes ahorran dinero a largo plazo gracias a sus reducidos costes de funcionamiento y menor necesidad de mantenimiento, ya que tienen un tamaño compacto y un alto rendimiento energético. Además de consumir menos energía debido a la buena transferibilidad de la energía que resulta de su pequeño tamaño, es decir, las bajas tasas de pulsación durante el proceso de dosificación se pueden lograr utilizando cantidades mínimas de energía posible, reduciendo así los costes a lo largo de los años. También ayuda que estas máquinas reciban un mantenimiento regular, ya que prolonga su vida útil y mantiene siempre un rendimiento óptimo.
Las bombas lobulares consiguen un ahorro considerable a pesar de la mayor demanda de energía eléctrica durante las fases de arranque, en comparación con otros tipos de bombas, como las de tornillo o las centrífugas. La razón de ello es que su fácil mantenimiento reduce los tiempos de inactividad y permite realizar reparaciones asequibles gracias a su robustez, además de poder bombear diferentes líquidos sin necesidad de sustituir las piezas con frecuencia, lo que se traduce en una vida útil más larga y, por tanto, en un mayor ahorro, especialmente para aquellos que buscan soluciones de bombeo industrial fiables.
Cada categoría tiene sus propios puntos fuertes, que quedan claros al comparar los sistemas de bombas de engranajes con los de bombas de lóbulos. Por ejemplo, las unidades de engranajes funcionan mejor en condiciones en las que los niveles de presión son más altos, al tiempo que son capaces de ofrecer servicios energéticamente eficientes durante procesos de dosificación de baja pulsación. Sin embargo, los dispositivos de tipo lobular sobresalen en el tratamiento suave de fluidos sensibles al cizallamiento, así como en la gestión de variaciones de viscosidad de amplio rango, entre otras cosas demasiado numerosas para mencionarlas aquí, pero todas dirigidas a garantizar que los clientes obtengan valor por su dinero al comprar estas máquinas. Por lo tanto, es importante determinar las necesidades y aplicaciones específicas antes de elegir entre diferentes bombas. Los modelos de engranajes se recomiendan cuando se requiere un control preciso de la presión con un coste mínimo, mientras que las unidades lobulares funcionan mejor en situaciones en las que se transfieren fluidos delicados con un alto rendimiento. También pueden utilizarse en lugares en los que puede ser necesario emplear ambos métodos para alcanzar los objetivos deseados con mayor rapidez que utilizando un solo método.
A la hora de decidir qué sistema funcionaría mejor, hay que tener en cuenta la eficiencia, el mantenimiento y la idoneidad para dar con la solución más adecuada para una aplicación o industria determinada.
