Bomba neumática de diafragma: principios de funcionamiento y aplicaciones comunes

Cómo funcionan las bombas de doble diafragma

Bombas neumáticas de diafragma , específicamente las bombas de doble diafragma accionadas por aire (AODD), utilizan aire comprimido para mover fluidos. La bomba tiene dos diafragmas flexibles conectados por un eje común (la varilla del diafragma). Se dirige aire comprimido (0,2 a 0,7 MPa o 30 a 100 psi) hacia la parte posterior del primer diafragma, empujándolo hacia adelante. Esta acción fuerza al fluido a salir de la primera cámara y al mismo tiempo empuja el fluido hacia la segunda cámara. Al final de la carrera, una válvula piloto cambia el suministro de aire al segundo diafragma y el ciclo se repite.

Los diafragmas se mueven hacia adelante y hacia atrás a una velocidad de 30 a 200 ciclos por minuto. El fluido nunca entra en contacto con el suministro de aire ni con ninguna pieza móvil, excepto los diafragmas y las válvulas (bolas de retención o válvulas de aleta). Este diseño permite que las bombas AODD manejen fluidos viscosos (hasta 50 000 centipoises), lodos (que contienen sólidos de hasta 6 mm de diámetro) y fluidos sensibles al corte (látex, pinturas, productos alimenticios) que se dañarían con las bombas centrífugas. La bomba funciona con aire comprimido, no con electricidad, por lo que puede funcionar en entornos explosivos (cabinas de pintura, depósitos de combustible, plantas químicas) sin riesgo de ignición.

Aplicaciones típicas en todas las industrias

Las bombas AODD sirven a una amplia gama de industrias. En el procesamiento químico, transfieren ácidos, solventes y líquidos corrosivos. El cuerpo de la bomba puede estar hecho de polipropileno (PP), politetrafluoroetileno (PTFE) o acero inoxidable (316) para resistir el ataque químico. En la producción de alimentos y bebidas, bombean zumos de frutas, salsas, productos lácteos y aceites comestibles. Los modelos sanitarios cuentan con superficies de acero inoxidable pulido (Ra 0,4-0,8 micras) y abrazaderas de desconexión rápida para su limpieza. En el tratamiento de agua y aguas residuales, las bombas AODD mueven lodos, lechada de cal y floculantes poliméricos. La capacidad de funcionar en seco sin sufrir daños es valiosa para aplicaciones de vaciado de sumideros y transferencia de tanques donde la bomba puede exceder el suministro. En la minería y la construcción, bombean lodos espesos, lechadas y fluidos de deshidratación de minas. La bomba puede sumergirse (funcionamiento sumergible) si el escape de aire se conduce por encima del nivel del líquido. En pintura y revestimientos, suministran pintura a pistolas pulverizadoras y hacen circular tinta en imprentas. El bombeo de bajo cizallamiento previene la degradación del pigmento. En el caso del petróleo y el gas, transfieren lodo de perforación, petróleo crudo y fluidos residuales. Algunas bombas están clasificadas para ubicaciones peligrosas (ATEX o NEC Clase I, División 1). El caudal varía de 0,5 a 1000 litros por minuto, con presiones de descarga de hasta 0,8 MPa (120 psi). El motor neumático de la bomba consume entre 0,2 y 5 m³ de aire comprimido por minuto a 0,5 MPa, dependiendo del tamaño y la velocidad de la bomba.

Criterios de selección para bombas neumáticas de diafragma

Haga coincidir el material de la bomba con las propiedades químicas del fluido. El cuerpo de la bomba (extremo húmedo) está disponible en varios materiales. El polipropileno (PP) es adecuado para ácidos (sulfúrico, clorhídrico, nítrico hasta una concentración del 30 por ciento), álcalis (hidróxido de sodio hasta un 30 por ciento) y muchos solventes (pero no solventes fuertes como tolueno, xileno o MEK). El PTFE (politetrafluoroetileno) es químicamente inerte a casi todos los fluidos, incluidos los ácidos concentrados y los disolventes fuertes, pero es caro (2 o 3 veces el coste del PP) y menos resistente a la abrasión. El fluoruro de polivinilideno (PVDF) es una alternativa al PTFE para aplicaciones químicas de alta pureza; tiene una resistencia química similar pero es más fácil de moldear. El acero inoxidable (316) se utiliza para aplicaciones alimentarias, farmacéuticas y petroleras donde el fluido no es altamente corrosivo. El acero inoxidable resiste ácidos suaves (ácido acético), álcalis y soluciones salinas, pero es atacado por ácido clorhídrico y ácido sulfúrico fuerte (>50 por ciento).

Los diafragmas, bolas de retención y asientos también deben ser compatibles. Materiales del diafragma: Neopreno (de uso general, agua, aceites), Nitrilo (Buna-N, fluidos derivados del petróleo, diesel, gasolina), EPDM (etileno propileno, agua caliente, líquidos de frenos, álcalis), PTFE (químicos, solventes, de mayor costo) y Santopreno (un elastómero termoplástico, bueno para la abrasión y químicos medios). Una tabla de compatibilidad del fabricante de la bomba enumera los materiales recomendados para 500 fluidos. Si el fluido no figura en la lista, pruebe una muestra del diafragma y del material del cuerpo sumergiéndolos en el fluido a la temperatura de funcionamiento (normalmente entre 20 y 80 °C) durante 7 días. La muestra no debe mostrar ningún cambio de peso (menos del 1 por ciento), ni hinchazón (menos del 5 por ciento de aumento de volumen) ni grietas visibles. Para fluidos agresivos (solventes clorados, ácidos fuertes), los diafragmas de PTFE con cuerpo de PTFE y bolas de retención de PTFE son la opción más segura, pero el costo es de 4 a 5 veces mayor que el de una bomba de polipropileno con diafragmas de Santoprene.

Verifique la capacidad de manejo de sólidos de la bomba y la altura de succión. El diámetro máximo de sólidos que puede pasar la bomba varía según el tamaño de la bomba. Una bomba de 1/2 pulgada pasa de 2 a 3 mm de sólidos; una bomba de 1 pulgada pasa de 4 a 6 mm; una bomba de 2 pulgadas pasa de 6 a 10 mm; una bomba de 3 pulgadas pasa de 10 a 12 mm. Si el fluido contiene sólidos mayores que el límite especificado, la bomba se obstruirá. Los sólidos también deberán ser deformables o friables; Las partículas duras y afiladas (como vidrios rotos o virutas de metal) cortan los diafragmas y dañan los asientos de las válvulas. Para lodos abrasivos (arena, gravilla, cenizas volantes), especifique bombas con asientos de válvula más duros (carburo de tungsteno o cerámica) y diafragmas con un revestimiento resistente a la abrasión (Santoprene con revestimiento de PTFE). La altura de succión (la altura a la que la bomba puede extraer fluido de un tanque debajo de ella) es de 3 a 6 metros para fluidos similares al agua. Para fluidos viscosos (1000 cP), la altura de succión cae a 1-2 metros porque el fluido no fluye rápidamente hacia la cavidad de la bomba.

Si la bomba está a más de 2 metros por encima del nivel del fluido y el fluido es viscoso, instale la bomba por debajo del nivel del fluido (succión inundada). La presión de descarga máxima está determinada por la presión del suministro de aire. Si la bomba está muerta (válvula de descarga cerrada), la bomba se detendrá (detendrá el ciclo) sin sufrir daños, pero la presión aumentará para igualar la presión del suministro de aire. Una bomba alimentada con 0,6 MPa de aire funcionará a 0,6 MPa (90 psi) de presión de fluido. No exceda la presión nominal máxima de la bomba (normalmente 0,7-0,8 MPa para modelos estándar, 1,0-1,2 MPa para modelos de alta presión).