Investigación tribológica avanzada para reducir el desgaste y prolongar el ciclo de vida de la bomba

La misión de Varisco es diseñar y construir bombas autocebantes y bombas de engranajes internos robustas y fiables adecuadas para las aplicaciones más complejas y exigentes. El compromiso con la innovación y la mejora continua nos impulsa a profundizar en temas técnicos avanzados, con el objetivo de desarrollar soluciones cada vez más potentes.

Desde 2023, Varisco ha colaborado con el Departamento de Ingeniería Industrial de la Universidad de Padua para abordar un reto técnico y medioambiental muy significativo: la prevención del desgaste prematuro de la maquinaria industrial y la reducción de la frecuencia de las intervenciones de mantenimiento.
Estos problemas suelen estar relacionados con la fricción, agravados por el uso de materiales subóptimos o condiciones de funcionamiento inadecuadas, con impactos significativos también desde el punto de vista energético y medioambiental.

Bombas de engranajes internos Tribology y Varisco

La tribología, un campo que estudia la fricción, el desgaste y la lubricación, desempeña por lo tanto un papel central en nuestro proyecto, cuyo objetivo es identificar materiales y soluciones capaces de ampliar el ciclo de vida de las bombas.

Las bombas de engranajes internos de desplazamiento positivo Varisco están diseñadas para manejar fluidos lubricantes, así como sustancias complejas, como betún, resinas, melazas o colas, caracterizadas por un comportamiento reológico variable, a menudo sensibles a la temperatura o al estrés aplicado (como algunos fluidos no newtonianos, por ejemplo, el almidón de maíz).

Durante el estudio analizamos algunas preguntas clave

• ¿Cómo afectan estos fenómenos al funcionamiento normal de nuestras bombas de engranajes internas?
• ¿Qué materiales mejoran la resistencia al agarrotamiento, es decir, la adhesión entre superficies metálicas que puede provocar el fallo de la máquina?
• ¿Qué materiales pueden permitirnos tener un mejor rendimiento (en términos de durabilidad y fiabilidad) a un menor coste?

El proyecto comenzó con un análisis de las innumerables aplicaciones con las que Varisco tiene experiencia, un análisis cuidadoso del estado de la técnica a través de la investigación interuniversitaria y la interacción con los principales expertos en tribología de Italia. La Universidad de Padua cuenta con un laboratorio bien equipado y una experiencia significativa en metalurgia, las técnicas más avanzadas para el recubrimiento de metales y un departamento completo dedicado a los compuestos y polímeros en general.

Paralelamente al análisis bibliográfico, se mapeó el estado de la técnica de la empresa, analizando tantas piezas mecánicas sometidas a estrés tribológico como sea posible desde el campo o desde pruebas de laboratorio bajo el microscopio, para comprender sus mecanismos de deterioro.

Hoy en día, muchos sectores industriales abordan cuestiones tribológicas con tecnologías que aún no están completamente desarrolladas. Según estudios recientes, la optimización tribológica en procesos industriales podría reducir el consumo global de energía primaria hasta en un 24 %: un enorme potencial que Varisco ha elegido explotar.

La parte experimental del proyecto con la universidad es el corazón de este ejercicio, de hecho, teniendo en cuenta el estado actual, era necesario desarrollar una herramienta personalizada, un tribómetro, capaz de replicar fielmente las condiciones de funcionamiento de las bombas de engranajes internos Varisco. Una herramienta que nos permite estudiar específicamente la interacción entre materiales y fluidos, allanando el camino para nuevas soluciones de diseño y una mejora significativa en la vida útil y la eficiencia de nuestras máquinas.

Diseño del tribómetro

El tribómetro se ha diseñado siguiendo las directrices de la norma ISO 6281 y permite:

• Altas velocidades de rotación, altas cargas radiales y temperatura de funcionamiento controlada.
• Supervisión en tiempo real del par, las RPM, el aceite y la temperatura de los rodamientos.
• Pruebas aceleradas y a largo plazo.

Funciones claves:

• Célula aislada para diferentes líquidos.
• Sistema de lavado y refrigeración para el equilibrio térmico.
• Dispositivo de filtrado para la eliminación de residuos.
• Fuerza radial mediante resorte calibrado.
• Dispositivo de control de temperatura que utiliza un sistema de refrigeración por retroalimentación

Variables investigadas:

• Naturaleza del fluido (newtoniano/no newtoniano), viscosidad (0-105 cP).
• Velocidad de rotación y fuerza radial (hasta 104 N).
• Geometrías mecánicas y rugosidad superficial.
• Materiales de arrastre.

Resultados

Las salidas le permiten obtener diagramas de Stribeck para identificar las cargas de lubricación.
Los resultados muestran los efectos de la velocidad de rotación, la carga radial, la viscosidad del fluido y las variaciones geométricas.