Una bomba de paletas rotativas es un tipo de bomba de desplazamiento positivo que consta de paletas montadas en un rotor que gira dentro de una cavidad. En algunos casos, estas paletas pueden tener una longitud variable o estar tensadas para mantener el contacto con las paredes mientras la bomba gira.
Este tipo de bomba se considera menos adecuada que otras bombas de vacío para fluidos de alta viscosidad y alta presión [ cita requerida ] y es compleja de operar [ aclaración necesaria ] [ cita requerida ] . Pueden soportar períodos cortos de funcionamiento en seco y se consideran buenas para fluidos de baja viscosidad [ cita requerida ] .
La bomba de paletas más simple tiene un rotor circular que gira dentro de una cavidad circular más grande. Los centros de estos dos círculos están desplazados, lo que provoca excentricidad. Las paletas están montadas en ranuras cortadas en el rotor. Se permite que las paletas tengan un cierto rango limitado de movimiento dentro de estas ranuras de modo que puedan mantener el contacto con la pared de la cavidad a medida que el rotor gira. Se puede estimular a las paletas para que mantengan dicho contacto a través de medios como resortes , gravedad o fuerza centrífuga . Puede haber una pequeña cantidad de aceite dentro del mecanismo para ayudar a crear un mejor sellado entre las puntas de las paletas y la pared de la cavidad. El contacto entre las paletas y la pared de la cavidad divide la cavidad en "cámaras de paletas" que realizan el trabajo de bombeo. En el lado de succión de la bomba, las cámaras de paletas aumentan de volumen y, por lo tanto, se llenan con fluido forzado por la presión de vacío de entrada, que es la presión del sistema que se bombea, a veces solo la atmósfera. En el lado de descarga de la bomba, las cámaras de paletas disminuyen de volumen, comprimiendo el fluido y obligándolo a salir por la salida. La acción de las paletas hace pasar el mismo volumen de fluido con cada rotación.
Las bombas de vacío de paletas rotativas de múltiples etapas, que fuerzan el fluido a pasar a través de una serie de dos o más mecanismos de bomba de paletas rotativas para mejorar la presión, pueden alcanzar presiones de vacío tan bajas como 10 −6 bar (0,1 Pa ).
Las bombas de paletas se utilizan comúnmente como bombas hidráulicas de alta presión y en automóviles, incluidas las bombas de sobrealimentación , dirección asistida , aire acondicionado y transmisión automática [ cita requerida ] . Las bombas para presiones de rango medio incluyen aplicaciones como carbonatadores para dispensadores de refrescos y máquinas de café expreso [ cita requerida ] . Además, las bombas de paletas se pueden utilizar en aplicaciones de gas de baja presión, como inyección de aire secundario para el control de emisiones de escape de automóviles o en sistemas de deposición química de vapor de baja presión [ cita requerida ] .
Las bombas de paletas rotativas también son un tipo común de bomba de vacío , con bombas de dos etapas capaces de alcanzar presiones muy por debajo de 10 −6 bar . Estas se encuentran en aplicaciones tales como proporcionar asistencia de frenado en camiones grandes y automóviles de pasajeros con motor diésel (cuyos motores no generan vacío de admisión) a través de un servofreno , en la mayoría de los aviones ligeros para impulsar instrumentos de vuelo giroscópicos , en la evacuación de líneas de refrigerante durante la instalación de acondicionadores de aire , en liofilizadores de laboratorio y experimentos de vacío en física [ cita requerida ] . En la bomba de paletas, el gas bombeado y el aceite se mezclan dentro de la bomba, por lo que deben separarse externamente. Por lo tanto, la entrada y la salida tienen una cámara grande, quizás con remolino, donde las gotas de aceite caen del gas. A veces, la entrada tiene rejillas enfriadas por el aire de la habitación (la bomba suele ser 40 K más caliente) para condensar el aceite de bombeo agrietado y el agua, y dejar que caiga nuevamente en la entrada. Cuando estas bombas se utilizan en sistemas de alto vacío (donde el flujo de gas hacia la bomba es muy bajo), una preocupación importante es la contaminación de todo el sistema por el reflujo de aceite molecular.
Al igual que muchos mecanismos simples, no está claro cuándo se inventó la bomba de paletas rotativas. El libro de Agostino Ramelli de 1588 Le various et artificiose machine del capitano Agostino Ramelli ("Las diversas e ingeniosas máquinas del capitán Agostino Ramelli") contiene una descripción y un grabado de una bomba de paletas rotativas [1] junto con otros tipos de bombas rotativas, lo que sugiere que el diseño era conocido en ese momento. En tiempos más recientes, las bombas de paletas también aparecen en registros de patentes del siglo XIX. En 1858, se le otorgó una patente estadounidense a un tal W. Pierce por "una mejora nueva y útil en bombas rotativas", que reconocía como técnica anterior las paletas deslizantes "utilizadas en conexión con una superficie interior excéntrica". [2] En 1874, se le otorgó una patente canadiense a Charles C. Barnes de Sackville, Nuevo Brunswick . [3] [4] [5] Ha habido varias mejoras desde entonces, incluida una bomba de paletas variables para gases (1909). [6]
Una de las principales ventajas de la bomba de paletas es que su diseño se presta fácilmente a convertirse en una bomba de desplazamiento variable, en lugar de una bomba de desplazamiento fijo, como una bomba de engranajes rectos o una bomba gerotor . La distancia central desde el rotor hasta el anillo excéntrico se utiliza para determinar el desplazamiento de la bomba. Al permitir que el anillo excéntrico pivote o se traslade con respecto al rotor, se puede variar el desplazamiento. Incluso es posible que una bomba de paletas bombee en sentido inverso si el anillo excéntrico se mueve lo suficiente. Sin embargo, el rendimiento no se puede optimizar para bombear en ambas direcciones. Esto puede dar lugar a una bomba de aceite de control hidráulico muy interesante.
Una bomba de paletas de desplazamiento variable se utiliza como dispositivo de ahorro de energía y se ha utilizado en muchas aplicaciones, incluidas las transmisiones de automóviles, durante más de 30 años. [7] [8] [9]