Manejo de la viscosidad, respuesta a la presión y aplicaciones
Comparación detallada entre bombas centrífugas y bombas de desplazamiento positivo
| Características | bombas centrífugas | bomba de desplazamiento positivo |
|---|---|---|
| Eficacia | Rendimiento máximo en BEP, afectado por la viscosidad | Mantiene una eficiencia constante, maneja alta viscosidad |
| Manejo de la viscosidad | Excelente con baja viscosidad, difícil con alta viscosidad | Tiene dificultades con la viscosidad baja, pero destaca con la viscosidad alta. |
| Respuesta a la presión | Sensible a los cambios de presión, problemas de estabilidad | Maneja eficazmente los cambios de presión y ofrece estabilidad |
| Aplicaciones | Suministro de agua, climatización, riego | Dosificación, sistemas hidráulicos, transferencia de sustancias espesas |
Las bombas se utilizan en muchas industrias, como la manufacturera y la farmacéutica. Hay dos tipos principales de bombas: centrífugas y de desplazamiento positivo. A la hora de elegir entre las dos, es importante tener en cuenta que una bomba centrífuga utiliza un impulsor que gira para crear energía cinética que aumenta la velocidad del fluido. Por el contrario, una bomba de desplazamiento positivo introduce el fluido en una cavidad y lo expulsa por succión. El tamaño del mercado mundial de bombas industriales se valoró en alrededor de 70 mil millones de dólares en 2020 y se prevé que alcance los 85-90 mil millones de dólares en 2025. Esta entrada del blog le ofrecerá una comparación en profundidad de estos dos tipos de bombas con sus aplicaciones y características únicas.
Vídeo de referencia
Definiciones y principios de funcionamiento
Bombas centrífugas
Definición: Dispositivo mecánico diseñado para mover fluidos mediante la conversión de energía cinética rotacional en energía hidrodinámica donde utilizan un impulsor giratorio para aumentar la velocidad del fluido que posteriormente se convierte en presión.
Principio de funcionamiento: En este tipo de sistema de bombeo, como se muestra en el diagrama de la izquierda (1), cuando el líquido entra a través del ojo (2) debido a la rotación de alta velocidad impulsada por el motor eléctrico imparte fuerza centrífuga que empuja el agua hacia el exterior a través de paletas curvadas aumentando así su velocidad antes de entrar en la voluta o en la sección del difusor donde el flujo de alta velocidad se convierte en una mayor cabeza de presión que resulta en una descarga continua desde el puerto de salida (3).
Bombas de desplazamiento positivo
Definición: Son dispositivos mecánicos que mueven fluidos atrapando un volumen fijo y luego forzándolo hacia la tubería de descarga, es decir, tecnología rotativa o reciprocante; la tecnología rotativa utiliza piezas engranadas, mientras que la reciprocante emplea pistones, émbolos, diafragmas, etc.
Principio de funcionamiento: El fluido se introduce en una cavidad y se desplaza mecánicamente desde allí a través del lado de impulsión utilizando ciertos medios como lóbulos de engranajes, etc., normalmente denominadas bombas rotativas, pero cuando se trata de bombas alternativas, funcionan atrapando cierta cantidad de líquido dentro de una cámara que se empuja hacia fuera con un pistón o un diafragma, garantizando así un caudal casi uniforme incluso si cambia la presión. Las bombas de desplazamiento positivo pueden manejar fluidos muy viscosos con facilidad y también son adecuadas para su uso en condiciones de presión variable.
Comparación de la eficiencia
Bombas centrífugas
Rendimiento en distintas condiciones: Las bombas centrífugas tienen una curva de rendimiento que alcanza su punto máximo en el punto de mejor rendimiento (BEP). Este punto representa el punto en el que la máquina funciona con mayor eficacia. El rendimiento disminuye mucho a medida que se aleja del BEP. Los fluidos de alta viscosidad afectan negativamente a este tipo de rendimiento porque los líquidos más espesos aumentan la resistencia, lo que impide mantener caudales más altos.
Factores que afectan a la eficacia: Hay varios factores que afectan al funcionamiento de las bombas centrífugas, pero el diseño del impulsor es clave entre todos ellos, ya que si no se hace correctamente, puede producirse una pérdida de energía durante el funcionamiento debido a la formación de corrientes parásitas en los pasajes que conducen a las cavidades donde se encuentran estos dispositivos; asimismo, debe mantenerse una condición de flujo suave en toda la periferia de los impulsores, por lo que la velocidad de la bomba debe ser otra consideración, ya que las altas velocidades aceleran el desgaste, lo que a su vez reduce la eficacia general a largo plazo, dependiendo de las propiedades del fluido que se desee conocer; la densidad también afecta directamente al rendimiento, ya que se necesita más potencia para mover los fluidos más densos, mientras que los más espesos ofrecen resistencia al flujo.
Bombas de desplazamiento positivo
Eficacia en diferentes condiciones
Las bombas de desplazamiento positivo tienen un rendimiento casi constante en diversas condiciones. Estas bombas pueden trabajar eficazmente con fluidos de alta viscosidad, lo que las hace adecuadas para su uso en aplicaciones en las que intervienen sustancias pesadas como aceites y resinas. A diferencia de las bombas centrífugas, las bombas de desplazamiento positivo siempre proporcionan la misma cantidad de líquido a pesar de cualquier cambio en la presión. Esta propiedad garantiza un rendimiento inigualable aunque se produzcan fluctuaciones de presión.
Factores que afectan a la eficiencia
Hay varios factores que determinan la eficacia de una bomba de desplazamiento positivo. El diseño de la cámara y la precisión con la que se han fabricado sus piezas móviles desempeñan un papel importante en este sentido. Unos componentes bien diseñados ayudan a minimizar las fugas internas, garantizando así una dislocación adecuada del fluido en su interior. La eficacia también puede verse influida por el tipo de fluido que se manipule; estos dispositivos funcionan mejor con líquidos de alta viscosidad, mientras que su rendimiento es deficiente cuando se utilizan con líquidos de baja viscosidad. Para que funcionen de forma óptima, deben someterse a revisiones periódicas, y una buena lubricación debe acompañar siempre a la sustitución oportuna de las piezas desgastadas.
Manejo de diferentes viscosidades de fluidos
Bombas centrífugas
Rendimiento con fluidos de baja viscosidad
Las bombas centrífugas destacan cuando se trata de fluidos de baja viscosidad. Esto se debe al diseño del impulsor que permite un movimiento fácil sin mucha resistencia ofrecida por tales líquidos hacia él. Cuando se bombea agua o aceites poco viscosos con esta máquina, el líquido fluye por el sistema suavemente debido a la menor fricción creada por la ligereza de su peso, manteniendo así un alto rendimiento durante todo el funcionamiento, incluso si se producen frecuentes cambios de velocidad a lo largo de su recorrido hasta el punto de salida, donde el cabezal necesita la mayor cantidad de energía para volver a moverse antes de salir del tubo de entrada en forma de embudo que se aleja del tubo de salida de descarga conectado en algún lugar entre los depósitos llenos hasta el nivel de capacidad alcanzado después de transcurrido cierto tiempo desde el arranque, llenando el espacio vacío que queda tras el depósito ocupado anteriormente. La reducida resistencia al rozamiento del impulsor garantiza la obtención de un caudal óptimo en todo momento.
Rendimiento con fluidos de alta viscosidad
El principal problema de las bombas centrífugas surge cuando tienen que manejar fluidos de alta viscosidad. En esos momentos, el espesor del fluido aumenta, lo que a su vez provoca un aumento correspondiente de la fricción que actúa contra la rotación de los impulsores en su interior, causando una pérdida significativa de energía y reduciendo considerablemente el rendimiento de la bomba, de modo que ya no pueden mantener los caudales y presiones deseados, como se requiere para esos tipos de líquidos en esas condiciones particulares, en las que se necesita una mayor fuerza para desplazarse a través de estas máquinas contra la resistencia que ofrece su naturaleza pesada. Esto ocurre porque tienen que trabajar más debido al aumento de la resistencia, lo que equivale a bombear jarabe o aceite espeso a través de una tubería estrecha frente a una más fina con el mismo diámetro pero mayor longitud llena sólo de agua Bombas de desplazamiento positivo
Rendimiento con fluidos de baja viscosidad
Las bombas de desplazamiento positivo tienen dificultades para trabajar con fluidos de baja viscosidad. Su construcción implica atrapar y empujar volúmenes fijos de líquido. La delgadez de líquidos como el agua hace que pasen fácilmente a través de las piezas móviles, lo que provoca ineficacia, ya que la bomba no puede mantener un caudal constante. Estos dispositivos funcionan mejor cuando se utilizan para sustancias espesas. Las fugas son más pronunciadas en los líquidos más finos, lo que afecta al rendimiento general.
Rendimiento con fluidos de alta viscosidad
Las bombas de desplazamiento positivo están diseñadas para su uso con líquidos altamente viscosos. Las sustancias de alta viscosidad, como aceites o resinas, fluyen suavemente a través de la bomba de desplazamiento positivo porque siempre tienen casi la misma velocidad, independientemente de los cambios realizados a su alrededor durante la fase de variaciones de presión, mientras que otros tipos pueden fallar, especialmente si se diseñan solas sin un sistema de respaldo que garantice el suministro continuo, incluso cuando una unidad falla durante el período de mantenimiento Variaciones de presión
Estabilidad de la presión
Las bombas centrífugas tienen problemas para mantener la estabilidad de la presión. La velocidad a la que gira el impulsor determina la presión de salida. Cualquier cambio en la velocidad provoca los correspondientes cambios en la presión. Esta falta de estabilidad puede causar problemas a las industrias que necesitan un control cuidadoso de las presiones durante determinadas operaciones y procesos. Por ello, estas industrias suelen buscar alternativas a las bombas centrífugas cuando se trata de garantizar presiones estables o constantes.
Bombas de desplazamiento positivo
Respuesta a los cambios de presión
Las bombas de desplazamiento positivo responden bien a los cambios de presión. Estas máquinas mantienen un caudal casi constante independientemente de cuánto varíe la presión. Lo que ocurre es que siempre garantizan que el volumen de fluido atrapado se expulse uniformemente. Por esta razón, las bombas de desplazamiento positivo funcionan mejor cuando hay frecuentes fluctuaciones de presión.
Estabilidad de la presión
Las bombas de desplazamiento positivo garantizan una mayor estabilidad de la presión. La viscosidad y la densidad del líquido bombeado no afectan a su rendimiento, por lo que muchas industrias que requieren un control preciso de diferentes tipos de fluidos en diversas condiciones prefieren las bombas de desplazamiento positivo.
Aplicaciones típicas
Bombas centrífugas
Usos comunes
El amplio abanico de aplicaciones de las bombas centrífugas se debe a su capacidad para manejar fluidos de baja viscosidad con eficacia. Son idóneas para su uso en sistemas de suministro de agua, ya que pueden mover grandes cantidades de agua sin derrochar energía. Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) utilizan estos dispositivos para hacer circular el agua y mantener la temperatura en el interior de los edificios.
Ejemplos del sector
Varios sectores dependen en gran medida de las bombas centrífugas para sus operaciones cotidianas: las plantas químicas utilizan estas máquinas para trasladar productos químicos de un lugar a otro, y en las fábricas de procesamiento de alimentos, donde es necesario transportar líquidos finos como zumos, leche, etc., la fuerza centrífuga entra en juego en la mayoría de los casos. La industria del petróleo y el gas también depende de estos equipos para trasladar productos petrolíferos y gestionar refinerías.
Bombas de desplazamiento positivo
Usos comunes
Las bombas de desplazamiento positivo se utilizan en situaciones en las que se requiere un control preciso del flujo, especialmente cuando se trata de fluidos altamente viscosos. Este tipo de máquinas funcionan muy bien durante las aplicaciones de medición/dosificación, ya que pueden proporcionar cantidades precisas de líquido de forma consistente. Los sistemas hidráulicos utilizan este tipo de bombas para generar altas presiones necesarias para alimentar diversos tipos de maquinaria. Las industrias que se ocupan de la transferencia de sustancias espesas como resinas, aceites, jarabes, etc. prefieren las bombas de desplazamiento positivo debido a la fiabilidad de la eficiencia exhibida por estos dispositivos al manipular dichos materiales.
Ejemplos del sector
En las empresas de fabricación de productos farmacéuticos, las bombas desempeñan un papel importante para garantizar la correcta administración de los principios activos de los fármacos. Las fábricas de pinturas y revestimientos no podrían funcionar sin ellas, ya que ayudan a mover líquidos pesados como pinturas, barnices, etc. Las plantas de procesamiento de alimentos necesitan estas unidades, especialmente las líneas de producción de masas de miel y chocolate. Las industrias cosméticas consideran necesario fabricar cremas, lociones y geles con bombas de desplazamiento positivo para obtener caudales constantes.
Piense en los requisitos y características específicos de la aplicación a la hora de elegir una bomba. Las bombas centrífugas pueden ser ventajosas para fluidos de gran caudal y baja viscosidad. Las bombas de desplazamiento positivo funcionan mejor con fluidos de alta viscosidad y aplicaciones que requieren caudales constantes. Conocer estas distinciones ayuda a elegir las bombas adecuadas, lo que a su vez aumenta la eficacia y fiabilidad durante las operaciones industriales.
