Cuanto tiempo debe durar una bomba hidráulica?

Escrito por Camilo H Rueda Miércoles 23 de Noviembre de 2011 11:09

Articulos - Industrial

Esta es una pregunta que he recibido de clientes y colegas desde hace mucho tiempo. Desafortunadamente no es tan fácil de responder, especialmente porque

la misma bomba puede ser aplicada en millones de sistemas diferentes bajo condiciones muy diversas de presión, temperatura, velocidad, fluidos y va a ser usada y mantenida de muchas maneras diferentes.

Si tenemos en cuenta el propósito del que fabrica la bomba, esta fue hecha para durar trabajando infinitamente. El fabricante garantiza que el fluido que se va a bombear va a lubricar abundantemente cada una de las partes móviles adentro de la bomba y por lo tanto no se va a generar desgaste. Entonces, como puede uno garantizar que la bomba hidráulica va a durar efectivamente infinito número de años. Qué factores afectan la vida de la bomba?

A continuación, vamos a enumerar los factores principales que decrecen la vida de la bomba:

1. RPM y máximo flujo. El trabajo constante cerca de las máximas RPM(revoluciones por minuto) y flujo máximo pueden acortar la vida de la bomba debido al hecho de que la bomba tiene las conexiones de succión y descarga con tamaños específicos que no se pueden cambiar. Cuando se trabaja cerca de estos límites el fluido ingresa a la bomba a velocidades muy altas que pueden generar cavitación y por consiguiente daños internos por falta de lubricación. También hay que tener en cuenta que factores como la temperatura ambiental, viscosidad del fluido empleado y entrada de aire en la succión pueden bajar el límite de velocidad (RPM) y flujo máximo de la bomba.

2. Cambio en las propiedades de los Fluidos empleados. Un fluido hidráulico nuevo va a proveer toda la lubricación necesaria para las partes internas de la bomba y así evitar el desgaste de las mismas, pero los fluidos dependiendo del tipo(aceites provenientes del petróleo, sintéticos, biodegradables o mezclas de agua y aceite) se degradan o pierden aditivos con el tiempo, unos más que otros y por supuesto factores como temperatura, humedad y contaminación pueden acelerar la degradación. El resultado final es que el aceite degradado no lubrica igual y no puede evitar de la misma forma que piezas metálicas rocen entre si y se desgasten. El cambio periódico del fluido es obligatorio para maximizar la duración de la bomba hidráulica.

3. Control de la contaminación. Como sabemos, cualquier elemento diferente al fluido hidráulico va a ser tratado como contaminación; por ejemplo: aire, agua y partículas solidas de todo tipo. Este es quizás uno de los factores más importantes y uno de los menos conocidos. La instalación de filtros adecuados para la aplicación y su colocación dentro del sistema hidráulico son vitales para el control de la contaminación; respiradero del tanque, filtros de succión, retorno y presión son primordiales, así como la buena selección del micronaje. Pero, los filtros se tapan al realizar su trabajo después de un tiempo, por lo tanto es imperativo para prolongar la vida de la bomba cambiar los elementos filtrantes regularmente.

4. Rodamientos. Todas las bombas hidráulicas tienen algún tipo de rodamientos para sostener el eje motriz y algunas otras partes internas como rodamientos axiales o radiales de bolas, de rodillos cilíndricos, rodillos cónicos etc. Estos elementos se encargan de sostener las cargas generadas sobre la carcasa y tapas de la bomba por el movimiento transferido del eje motriz al conjunto rotativo que a su vez genera el bombeo del fluido. Los rodamientos están sometidos a cargas cíclicas que se repiten con cada vuelta del eje, o sea a una rata de miles de ciclos por minuto (RPM) que al ser multiplicado por las horas, días y años de trabajo generan millones de ciclos durante su vida. La carga del rodamiento en cada ciclo varía de acuerdo a las condiciones de trabajo del sistema hidráulico tales como la presión, desplazamiento y temperatura entre otros; generando un fenómeno llamado ‘fatiga del material’ que reduce su resistencia mecánica con el numero de ciclos de trabajo o con el tiempo. Este factor y la fricción entre los elementos del rodamiento (bolas, rodillos y pistas) son los que determinan la vida del rodamiento.

Obviamente, los rodamientos usados en las bombas varían tremendamente de acuerdo al tipo de bomba. Por ejemplo los rodamientos de las bombas de pistones axiales o las de eje partido están sometidos a cargas gigantescas, en cambio el caso es muy diferente en las bombas de paletas balanceadas donde las cargas son mínimas.

5. Fatiga del material. Esta es una condición que afecta a todas las partes que componen la bomba que están sometidas a cargas fluctuantes o cíclicas como se explico en los rodamientos. Paletas que pasan de la zona de alta presión a succión con cada vuelta del eje, o el pistón que pasa de bombear a presión durante media vuelta y succiona fluido en la otra media vuelta, o los dientes de los engranajes cuando pasan de la succión a la presión.

Esta carga cíclica genera roturas que comienzan a nivel microscópico y se van agrandando con el tiempo y el número de ciclos hasta llegar a la rotura de la pieza. Un factor determinante en el comienzo de la fatiga es que tan cerca está el valor de la carga sobre la pieza a su resistencia máxima del material; mientras más cerca este, menos ciclos se necesitan para romperla. Por último, la resistencia máxima original de la pieza decrece con el número de ciclos también.

En conclusión, el trabajo de la bomba en condiciones extremas de presión que estén muy cerca del máximo recomendado por el fabricante hace que la vida real de la bomba se reduzca por este factor .

Teniendo en cuenta todos los factores enumerados, la vida de la bomba se determina desde el principio con una buena selección de la misma en el momento del diseño, a buenas condiciones de trabajo sin condiciones extremas, utilizando el fluido adecuado a la temperatura adecuada y a una buena política de mantenimiento(cambio de fluido y filtros).