Una bomba de desplazamiento positivo es un dispositivo que transfiere fluidos atrapando una cantidad fija y empujándola a través del sistema. Estas bombas son especialmente buenas para manejar materiales viscosos pesados y alimentaciones difíciles. De hecho, muchas industrias dependen en gran medida de ellas en sus operaciones, como las de procesamiento de alimentos, petróleo y tratamiento de aguas, entre otras. Las bombas de desplazamiento positivo garantizan una dosificación precisa y una alta presión de salida, lo que las hace útiles en diversas aplicaciones. Las principales categorías son las bombas alternativas, las bombas rotativas y las bombas peristálticas, todas ellas con sus puntos fuertes para tareas específicas.
Bombas de desplazamiento positivo
Definición y principio de funcionamiento
Una bomba de desplazamiento positivo capta un determinado volumen de fluido y lo desplaza a través del sistema. Esto garantiza un caudal uniforme independientemente de los cambios de presión. El movimiento alternativo y el movimiento rotatorio son los dos principios básicos de funcionamiento de las bombas de desplazamiento positivo.
Mecanismo básico
En su mecanismo básico, este tipo de bomba atrapa cierta cantidad de líquido y luego lo empuja hacia la tubería de descarga. Por ejemplo, las reciprocantes lo consiguen mediante un movimiento de vaivén y utilizan pistones, émbolos o diafragmas, entre otros componentes, para facilitar este movimiento. Por otro lado, las rotativas emplean piezas giratorias como engranajes, lóbulos, tornillos, paletas, etc., para mover el fluido.
Componentes clave
Algunas piezas clave que se encuentran en las bombas de desplazamiento positivo incluyen:
- Válvula de entrada: Permite la entrada de fluido en la cámara de la bomba.
- Cámara de bombeo: Donde permanece el fluido durante el proceso de bombeo.
- Válvula de descarga: Regula la salida de líquido de la bomba.
- Pistón/émbolo/diafragma: Estos crean el movimiento necesario para los tipos alternativos.
- Rotores / Engranajes / Lóbulos: Ayudan a mover el fluido dentro de los tipos rotativos.
Ventajas e inconvenientes
Como ocurre con cualquier otra máquina, las bombas de desplazamiento positivo presentan ventajas e inconvenientes.
Pros
A continuación se enumeran algunas de las ventajas que ofrecen estos dispositivos:
- Alta presión: Pueden producir altas presiones, por lo que son adecuadas para aplicaciones exigentes.
- Caudal constante: Proporcionan un caudal constante independientemente de los cambios de presión.
- Versatilidad: Puede manipular diferentes fluidos, incluidas sustancias viscosas y abrasivas.
- Dosificación precisa: Garantizar la precisión en el suministro de fluidos, vital para la industria farmacéutica, entre otras.
Contras
Por otro lado, las bombas de desplazamiento positivo presentan ciertos inconvenientes:
- Complejidad: Diseño más intrincado en comparación con las centrífugas, lo que conlleva mayores necesidades de mantenimiento.
- Eficiencia: Generalmente menos eficientes que las bombas centrífugas, especialmente con caudales elevados.
- Pulsación: El flujo de fluido puede experimentar pulsaciones debido a los tipos alternativos, por lo que se requiere un equipo de amortiguación adicional.
Tipos de bombas de desplazamiento positivo
Bombas alternativas de desplazamiento positivo
Las bombas alternativas, también conocidas como bombas de pistón, utilizan el movimiento de vaivén para trasvasar líquidos. Constan de un cilindro en el que se mueve un pistón o diafragma. Las bombas alternativas pueden trabajar a altas presiones y con una amplia gama de viscosidades.
Bombas de pistón
En una bomba de pistón, hay un pistón que empuja el fluido a través de un cilindro. Esta pieza crea un vacío que lo introduce en la cámara de la bomba. A continuación, se abre la válvula de descarga, que deja salir el líquido bajo presión antes de volver a cerrarse al iniciarse el nuevo ciclo. Destaca en aplicaciones que requieren altas presiones y un control preciso de los caudales.
Bombas de diafragma
En lugar de utilizar un pistón, el diafragma se flexiona hacia delante y hacia atrás, produciendo así la acción requerida en una bomba de diafragma. Durante una fase, aspira fluido debido a la flexión hacia arriba, mientras que durante otra fase se produce la compresión, forzándolo de nuevo hacia fuera hasta que comienza la siguiente carrera. Dado que aíslan las piezas móviles entre sí, estos dispositivos pueden manejar medios corrosivos o abrasivos sin problemas.
Bombas de émbolo buzo
El funcionamiento de las bombas de émbolo es similar al de las bombas de pistón, salvo que utilizan un émbolo en lugar de un pistón. El émbolo va y viene a través de una junta estática para generar un flujo de alta presión. Estos tipos se aplican sobre todo en campos donde se necesitan presiones muy altas, como los sistemas hidráulicos y el corte por chorro de agua.
Bombas rotativas de desplazamiento positivo
Mover fluidos a través de mecanismos giratorios constituye la actividad de bombeo rotativo. Este tipo de bomba es ideal para líquidos viscosos y proporciona un caudal constante.
Bombas de engranajes
Las bombas de engranajes utilizan engranajes entrelazados para transportar fluidos de un lugar a otro. Al girar, los engranajes atrapan el líquido entre sus dientes y la carcasa de la bomba, empujándolo hacia el puerto de descarga. Se puede confiar en las bombas de engranajes para muchos tipos de fluidos, incluidos aceites y productos químicos.
Bombas de lóbulos
El movimiento de fluidos tiene lugar dentro de bombas de lóbulos cuando los lóbulos giratorios empujan contra ella. Como los lóbulos no entran en contacto entre sí, el desgaste se reduce considerablemente. Manipulan los fluidos con suavidad, por lo que se utilizan ampliamente en las industrias farmacéutica y alimentaria.
Bombas de tornillo
Las bombas helicoidales de desplazamiento positivo pueden utilizar uno o varios tornillos para transportar líquido a través del cuerpo de la bomba. El flujo continuo con pulsaciones mínimas se produce gracias al movimiento de rotación proporcionado por los propios tornillos. Los mejores equipos para el manejo de lodos y fluidos muy viscosos son las bombas helicoidales de desplazamiento positivo.
Bombas de paletas
Un rotor provisto de varios álabes sirve para mover el fluido dentro de las bombas de paletas. Estas paletas se deslizan hacia dentro y hacia fuera mientras giran, atrapando y bombeando así el fluido por todo el sistema. Las bombas de paletas tienen una gran versatilidad, lo que les permite manejar una amplia gama de fluidos viscosos, incluidos los de viscosidad variable.
Bombas peristálticas de desplazamiento positivo
Los movimientos ondulatorios de compresión y liberación comprimen los tubos flexibles creando un vacío que los atrae y empuja hacia el otro extremo, lo que se denomina peristalsis. La rotación periclinal comprime las paredes, sellándolas entre sí, lo que impide el reflujo al tiempo que aprieta hacia delante.
Mecanismo de funcionamiento
El mecanismo de funcionamiento de una bomba peristáltica consiste en unos rodillos o zapatas que comprimen el tubo flexible. Esta compresión crea un sello que impide el reflujo y garantiza un caudal constante. Los rodillos o zapatas se mueven a lo largo del tubo, empujando el fluido hacia delante.
Aplicaciones
Las bombas peristálticas se utilizan en aplicaciones en las que debe evitarse la contaminación. El fluido sólo entra en contacto con el interior del tubo, por lo que estas bombas son ideales para aplicaciones médicas, farmacéuticas y de procesamiento de alimentos. Las bombas peristálticas también se utilizan para dosificar productos químicos y manipular fluidos abrasivos o viscosos.
Características y criterios de selección
Características de rendimiento
Caudal
El caudal mide el volumen de fluido que mueve una bomba en un periodo determinado. Las bombas de desplazamiento positivo proporcionan un caudal constante independientemente de los cambios de presión. Esta característica garantiza una manipulación precisa del fluido en aplicaciones como la dosificación de productos químicos o farmacéuticos.
Presión
La presión indica la fuerza ejercida por la bomba para mover el fluido a través del sistema. Las bombas de desplazamiento positivo muestran un excelente rendimiento cuando se trata de crear altas presiones. Esto las hace adecuadas para sistemas hidráulicos y limpieza a alta presión, entre otros.
Eficacia
El rendimiento evalúa el consumo de energía de la bomba en relación con su potencia. Las bombas de desplazamiento positivo suelen tener un rendimiento menor que las centrífugas, pero su capacidad para manejar líquidos viscosos a velocidades constantes suele compensar este inconveniente. Además, las bombas de desplazamiento positivo pueden trabajar con lodos.
Factores a tener en cuenta al elegir una bomba de desplazamiento positivo
Tipo de fluido
La selección de la bomba depende en gran medida del fluido utilizado. Las bombas de desplazamiento positivo pueden manejar distintos tipos de fluidos, como sustancias viscosas, abrasivas, corrosivas y otras. Por ejemplo, debido al aislamiento del fluido de las piezas móviles, las bombas de diafragma funcionan mejor con fluidos corrosivos.
Condiciones de funcionamiento
Deben tenerse en cuenta condiciones de funcionamiento como la temperatura, la presión y los factores ambientales, entre otros. Las bombas de tornillo pueden funcionar bien en condiciones de alta temperatura. Saber qué se necesita exactamente para una aplicación garantiza que una bomba funcione de forma óptima y dure más.
Requisitos de mantenimiento
Otra cosa es que hay varios tipos de bombas de desplazamiento positivo, todas las cuales tienen necesidades de mantenimiento diferentes. Las alternativas suelen necesitar más atención debido a su complejo diseño con muchas piezas móviles, mientras que las rotativas, como las bombas de engranajes, requieren un mantenimiento menos frecuente. Evaluar estos requisitos en función de las capacidades disponibles permitirá elegir una bomba que se ajuste a sus capacidades operativas y también a sus límites presupuestarios.
Casos prácticos
Los casos prácticos de bombas de desplazamiento positivo en la industria pretenden ilustrar el uso práctico de estas máquinas, mostrando sus ventajas en diferentes aplicaciones. A través de ellos también se ponen de manifiesto las características de rendimiento de las bombas y los criterios de selección, lo que proporciona información útil para la toma de decisiones.
Cuando las empresas comprenden estas características y ventajas, pueden elegir con conocimiento de causa la bomba de desplazamiento positivo adecuada para sus necesidades específicas. Esto ahorra tiempo y garantiza la eficiencia en el manejo de líquidos en las distintas tareas o trabajos que realiza una empresa.
Conocer los distintos tipos de bombas de desplazamiento positivo es fundamental en muchos sectores. Cada tipo, ya sea alternativo, rotativo, peristáltico, etc., tiene sus propias ventajas sobre los demás en función de usos específicos. Por lo tanto, además del tipo, otros factores como la naturaleza del líquido que se mueve, la velocidad requerida, entre otros, también deben entrar en juego a la hora de seleccionar una máquina adecuada para cualquier tarea u operación.
Profundizar en los aspectos técnicos de estos dispositivos puede dar lugar a decisiones informadas que podrían conducir a un mejor rendimiento. Por tanto, sería necesario que los profesionales estudiaran la mecánica de las bombas de desplazamiento positivo y sus ámbitos de aplicación para aprovechar todo su potencial.
