Los nuevos diseños mejoran la eficiencia de las bombas dosificadoras

El tamaño importa cuando se trata de infraestructura de bombeo. Las bombas más grandes son más potentes que las bombas más pequeñas, pero también son más caras. La huella de una bomba trae costos adicionales al taller oa la plataforma costa afuera.

Ya sea una refinería, una planta química o una planta de energía, el tamaño y el diseño ergonómico de la infraestructura de bombeo juegan un papel clave en la eficiencia de la planta. Cuando se trata de bombas dosificadoras, la búsqueda de fabricar bombas más pequeñas y livianas que no comprometan el rendimiento se ha visto restringida anteriormente por el tamaño del diafragma, que determina el tamaño del extremo del líquido y el acero inoxidable que rodea la cabeza de la bomba.

Hoy en día, las nuevas mejoras con diseños de diafragma de politetrafluoroetileno (PTFE) están produciendo bombas dosificadoras más pequeñas, livianas y menos costosas que ofrecen una mayor eficiencia sin comprometer el rendimiento.

Las bombas dosificadoras son dispositivos dosificadores de productos químicos de desplazamiento positivo que entregan volúmenes medidos de productos químicos. En plantas químicas o petroquímicas, las bombas dosificadoras se utilizan para dosificar volúmenes específicos de productos químicos (bajo ciertas temperaturas y presiones específicas) para fabricar productos. En entornos marinos, las bombas dosificadoras suministran productos químicos de garantía de flujo que evitan la formación de hidratos y aseguran el flujo uniforme de petróleo a través de conexiones submarinas largas.

En aplicaciones midstream, las bombas dosificadoras dosifican productos químicos que deshidratan el gas o tratan el crudo pesado para que sea más fácil moverlo a través de las tuberías. En centrales eléctricas o refinerías, las bombas dosificadoras inyectan inhibidores de la corrosión y productos químicos antical para proteger la infraestructura de bombeo y tuberías.

Para cada una de estas aplicaciones, la precisión de la bomba dosificadora es primordial, porque la inyección excesiva de productos químicos de tratamiento en una parte del proceso puede generar costos adicionales para eliminar esos productos químicos más adelante en el proceso.

Los productos químicos ingresan a la cámara húmeda de una bomba cuando el motor impulsa un pistón para crear un vacío que succiona los productos químicos hacia el extremo líquido desde los tanques externos. Las carreras alternas del pistón crean una presión que cierra la válvula de entrada, abre la válvula de salida y expulsa los líquidos hacia el proceso. Dentro del extremo líquido hay un diafragma, que actúa como una barrera entre el pistón y el fluido del proceso (consulte la Figura 1).

El movimiento de bombeo del pistón se aplica al fluido hidráulico, lo que hace que el diafragma se flexione hacia adelante y hacia atrás a medida que el pistón se mueve en vaivén. El movimiento del pistón, que se denomina desviación, flexiona el diafragma entre posiciones cóncava y convexa. La periferia del diafragma está sujeta y no se mueve durante la desviación. Cuanto mayor sea la desviación del diafragma, mayor será el caudal.

Para procesos que requieren altas tasas de flujo, los fabricantes de bombas siempre han tenido que construir grandes diafragmas, con grandes extremos líquidos y grandes áreas de alojamiento, para entregar el volumen y la presión requeridos. Como era de esperar, esto da como resultado bombas grandes y pesadas. Las bombas dosificadoras deben poder entregar una amplia gama de productos químicos agresivos y corrosivos en diferentes concentraciones y niveles de temperatura. Para adaptarse a esta diversidad, todas las partes húmedas de los extremos líquidos de las bombas deben tener materiales que sean compatibles con esos productos químicos.

La bomba debe estar equipada con un diafragma, ya sea metálico o plástico, cuyo material juega un papel clave en el costo y el peso del equipo.

Los diafragmas de PTFE existen desde hace mucho tiempo. El reto ha sido el uso de este material flexible a altas presiones. Debido a la naturaleza resbaladiza del PTFE, siempre ha sido difícil sujetar el diafragma lo suficientemente apretado para soportar el alto empuje del pistón requerido para la inyección a alta presión, pero no demasiado apretado para evitar la densificación, el pandeo e incluso la ruptura.

A diferencia del PTFE, los diafragmas metálicos pueden agrietarse en el área de sujeción periférica cuando se desvían significativamente. Para cumplir con los requisitos de alto caudal de la bomba y conciliarlo con una pequeña deflexión del diafragma metálico, la única solución es aumentar el diámetro del diafragma. Esto da como resultado un extremo líquido de mucho mayor diámetro cuando se utiliza un diafragma metálico en comparación con un diafragma de PTFE. Las compensaciones adicionales asociadas con los diseños metálicos incluyen el tamaño y el peso del diafragma, el extremo líquido y el acero inoxidable que rodea la cabeza de la bomba. Estos materiales son costosos, lo que aumenta el costo de cada bomba y genera un efecto dominó en los costos generales en el taller o en la plataforma marina.

El PTFE tiene uno de los coeficientes de fricción más bajos de cualquier sólido. Casi nada se adhiere al PTFE y el material es esencialmente impermeable a los productos químicos corrosivos. El PTFE permite una deflexión mucho mayor que un diafragma metálico, lo que permite caudales más altos en un paquete mucho más liviano. Un diafragma más pequeño permite a los fabricantes de bombas diseñar extremos de líquido más pequeños, lo que conduce a bombas más pequeñas y livianas que aún pueden producir caudales elevados. Los extremos líquidos de PTFE pueden ser un 50 por ciento menos costosos que los extremos líquidos metálicos.

La principal limitación asociada con los diafragmas de PTFE es la alta presión. Cuando se amplifica la presión, el movimiento del pistón empujando agresivamente sobre una superficie sin fricción podría degradar la densidad del material del disco. Anteriormente había existido un escenario Catch-22: sujetar el disco redondo con demasiada fuerza impactaba negativamente en la densidad del material, pero no sujetarlo lo suficiente impedía que resistiera la presión requerida para ciertas aplicaciones.

A través de una extensa investigación y desarrollo, un fabricante de bombas dosificadoras ha diseñado un nuevo diafragma de PTFE con una composición química única de PTFE que ofrece lo mejor de ambos mundos: combina los beneficios del PTFE con la temperatura y la resistencia a alta presión de los diafragmas metálicos. El resultado es una bomba más pequeña, liviana y económica adecuada para la más amplia gama de aplicaciones de bombas dosificadoras, desde la fabricación de productos químicos hasta la refinación, la generación de energía, la producción de petróleo y gas en alta mar, y para todas las formas de tratamiento de agua y aguas residuales.

Axel Bokiba es vicepresidente de gestión de productos de Pulsafeeder. Puede comunicarse con él en [email protected]. Para obtener más información, visite pulsafeeder.com.