¿Qué es una bomba dosificadora? y ¿Cómo seleccionarla?

¿Qué es una Bomba Dosificadora?

En la mayoría de los procesos de tratamiento de agua se utilizan productos químicos, en operaciones como pre-oxidación, coagulación, floculación, ajuste de pH, ajuste de alcalinidad, desinfección, adición de nutrientes entre otros, que son importantes para asegurar el proceso.

La cantidad a dosificar por lo general en el proceso depende de variables propias del tratamiento, como caudal de agua a tratar, calidad de agua y el objetivo deseado con el producto dosificado. La mayoría de estos productos son líquidos y debemos dosificados por medio de bombas dosificadoras.

Hay varios tipos de bombas dosificadoras, trataremos a continuación de dar un repaso de las más usadas, características y usos. La principal característica de estas es que el caudal pueda ser regulable y repetible, bien sea de forma manual, o de forma automática según la variable a controlar.
 _{Fuente: STEIEL Bomba Dosificadora Digital PROXIMA PSP 161}

¿Cómo seleccionar una bomba dosificadora?

La principal información por recopilar para seleccionar una bomba dosificadora es:

1. Producto químico a dosificar. Identificar las características físicas del producto tales como densidad, viscosidad, concentración y temperatura.
2. Caudal a dosificar: conocer los rangos mínimos u máximos es importante para luego seleccionar el tipo de bomba.
3. Presión de inyección: también llamada contrapresión y es la presión necesaria para que la bomba dosificadora pueda inyectar el químico en el punto previsto para esto. Hay dos tipos de inyección: a presión en una tubería y a descarga abierta en un tanque o canal.Para calcularla debemos conocer la presión en punto de inyección y sumarle las perdidas por altura y por fricción que puedan ocurrir entre la bomba y el punto de inyección.
4. Compatibilidad Química: buscar a través de tablas de compatibilidad química el producto químico a dosificar y su compatibilidad con los diferentes materiales de construcción de la bomba y que estarán en contacto con el producto químico.
5. Tipo de operación: Manual o automática?; Manual significa que un operador debe realizar el ajuste manual en la bomba a través de una perilla o botón, y automática es que a través de una señal eléctrica, electrónica o neumática ajuste el caudal de dosificación de forma remota según la variable a controlar.
6. Tiempo de operación: se debe considerar, aunque la operación usual es 24 horas al día, podrían ser solo algunas horas, la mayoría de equipos están diseñados para trabajar 24 horas, pero esta consideración es importante cuando el producto sea abrasivo, se cristalice, o solidifique, ya que puede obstruir la bomba.

¿Qué tipos de bombas dosificadoras existen y para que usos se recomiendan?

Una bomba cualquiera que sea capaz de regular el caudal de forma precisa y con un grado aceptable de repetividad, puede ser utilizada para dosificar, sin embargo existen bombas en el mercado especializadas para dosificación.

Se pueden clasificar según el principio de funcionamiento en:

1. Bombas tipo membrana: 

Pueden ser tipo motor solenoide o de motor eléctrico convencional. El motor mueve alternativamente un diafragma que a su vez desplaza el líquido en una cámara, la cual tiene válvulas de entrada y salida que al realizar el movimiento hacia atrás succiona el líquido abriendo la válvula de abajo del cabezal y cerrando la superior. Cuando el movimiento es hacia adelante el diafragma empuja el líquido, la válvula de succión se cierra y la de descarga se abre, dosificando la cantidad necesaria.  

Se recomienda para usos en aplicaciones livianas donde la presión no sobrepase los 10 bar (150 psi), generalmente en procesos de tratamiento de agua, e industria en general.

Es recomendable que revisemos la curva de caudal vs presión, pues es útil, a menudo estas bombas dan mayor caudal a menor presión de descarga o a descarga abierta. Si conocemos la curva es posible que una bomba pequeña funcione para la aplicación y pueda ahorrar en costos.

A continuación vemos la comparación  de un  corte general de una bomba dosificadora de motor solenoide y de una tipo membrana de motor eléctrico convencional.  

En este principio de funcionamiento el caudal de dosificación se ajusta abriendo más o menos el desplazamiento del diafragma, al abrirlo más hay más volumen en la cámara para desplazar y al limitar el desplazamiento el caudal es menor.

Sin embargo, en los motores solenoides es posible regular también el número de pulsos por minuto, así que de forma electrónica podemos ajustar muchos pulsos para mayor volumen a desplazar y menos pulsos para caudales menores.

2. Bombas tipo pistón: 

El principio de funcionamiento es similar al de membrana. En lugar de la membrana, el producto químico está en contacto con el pistón. Este diseño es el precursor de los otros y aún son muy utilizadas. Ideales para aplicaciones donde el producto sea limpio, poco abrasivo y además con productos no peligros y altas presiones.

En la imagen vemos una bomba tipo pistón con retorno del pistón por medio de un resorte.

3. Bombas de cavidad progresiva:

el principio de funcionamiento de estas bombas es muy simple. Consta de un tornillo que gira dentro de una cavidad de elastómero y que al girar forma cavidades entre la geometría del tornillo y la del elastómero también llamado estator. El volumen que se encuentra en cada cámara se desplaza suavemente con cada giro del tornillo. Utilizada para bombeo de lodos ya que por su principio de funcionamiento no corta o cizalla el lodo.  En dosificación es una solución indicada para manejo de altos caudales de fluidos viscosos, más de 2000 cps.

La forma de controlar la dosificación del químico con estas bombas de cavidad progresiva es controlando la velocidad del motor, puede ser mediante una caja reductora mecánica(poco utilizada por el costo, y porque no es fácil de automatizar), o un variador de frecuencia electrónico que permita cambiar la frecuencia de la corriente que entra al motor. De esta forma la velocidad del motor es proporcional a la frecuencia.

Las limitaciones son que para dosificaciones pequeñas por debajo del 30% de la frecuencia el motor puede sobrecalentarse, o dañarse. Si se requieren dosificaciones inferiores al 30%, se debe considerar un motor especial que cumpla con las bajas velocidades y el torque necesario. Tener en cuenta que un arreglo de motor para bajas frecuencias implica sensores de temperatura y un ventilador externo.

A continuación podemos ver el principio de funcionamiento de una bomba de cavidad progresiva.

Los componentes principales de las bombas de cavidad progresiva son la bomba y el conjunto de trasmisión de potencia, generalmente un motor y un reductor, que se acopla a la bomba bien sea directamente en el caso de bombas monoblock o por medio de un acople flexible.  Su función es darle la velocidad y el torque necesario para que la bomba dosifique. El fabricante dará información de las curvas que relacionan revoluciones por minuto(RPM), el caudal a unas presiones establecidas, y la potencia requerida para seleccionar el motor.

Si le damos los datos al representante o al fabricante de las bombas de cavidad progresiva PCP’s ellos nos darán generalmente alternativas para la aplicación. Pero siempre es importante tener el criterio para entender lo que nos ofrecen y que se ajuste a nuestra aplicación de dosificación.  

Como lo hemos dicho es clave poder seleccionar los materiales adecuados que estarán en contacto con el químico ya que de esto depende la vida útil de la bomba.  También se deben tener en cuenta los tipos de solidos que puedan generar abrasión tanto en el tornillo como en el estator ya que el desgaste del material hace que el equipo pierda precisión.

Si por error se ponen en marcha sin producto, el estator se calentará y perderá la forma dejando inutilizado el equipo. La mejor solución siempre es colocar un sensor de temperatura en el estator para que nos dé la señal y apagar la bomba.

4. Bombas Peristálticas:

El principio de funcionamiento es de desplazamiento positivo que  simula el movimiento de los intestinos. Un tubo flexible o manguera es estrangulada por un juego de rodillos, estos presionan atrapando un volumen, y  lo desplazan con el movimiento continuo. Los fluidos bombeados (por ejemplo, químicos) nunca se exponen al aire ni a las partes móviles mecánicas. El diseño del rodillo evita el sifón al proporcionar un sellado constante en el tubo de bombeo. Otra ventaja de estas bombas peristálticas es que son autocebantes. En siguiente imagen podemos ver el principio de funcionamiento y un ejemplo de bomba peristáltica:

¿Qué  tener en cuenta para escoger una bomba dosificadora?

1. Debe cumplir con los requerimientos técnicos de la aplicación.
2. Fácil mantenimiento
3. Fácil consecución de repuestos
4. Fabricante con representante local
5. Evaluar si se justifica pagar menos por sacrificar la calidad, seguridad y confianza.
6. Dejarse asesorar por una profesional que tenga la trayectoria y el conocimiento en la selección técnica y económica de los equipos de dosificación.

No es suficiente seleccionar una bomba dosificadora indicada para nuestro proceso sino también debemos seleccionar los accesorios correctos, importantes para que se cumpla el objetivo.

Un error frecuente en los procesos de pre-ingeniería, es solo considerar los equipos, y no considerar los accesorios para que la bomba funcionen correctamente. Lo que protege la inversión realizada en los equipos de dosificación.

A continuación listamos los accesorios a tener en cuenta en una instalación de bombas dosificadoras:

1. Filtro de succión o “Y” Strainer
2. Columna de calibración ó cilindro de aforo.
3. Válvula de seguridad o alivio
4. Válvula de contrapresión
5. Dámper o amortiguador de pulsos
6. Válvula de inyección
7. Válvulas de incorporación o Corporation stops
8. Manómetros con diafragmas de protección.
9. Sensores de flujo

Tips  adicionales en la selección de la bomba dosificadora correcta:

1. Tratar de seleccionar la bomba para que trabaje entre el 60 y 70% en caudal normal de trabajo. Eso significa que debemos seleccionar una con un caudal superior, para poder enfrentar posibles situaciones de alta dosificación que se pueda presentar. Es recomendable evitar que la bomba dosificadora este al 100% de caudal porque implica un mayor desgaste y disminución de la vida útil.
2. Verificar las condiciones del área de instalación. Eventualmente exiten áreas clasificadas donde es mandatorio colocar equipos a prueba de explosión o ATEX.
3. Definir si se requiere realizar control automático para definir las señales o protocolos de comunicación. Si esto no se tiene en cuenta desde el principio, es posible que las bombas no tengan estas facilidades. Incluirlas después de haberlas comprado implica casi volver a comprar otras.
4. Permita que personal entrenado y con experiencia lo asesore. Permitir que otras personas le trasmitan conocimiento puede lograr que su proyecto sea aún más exitoso e inclusive más económico.
5. Tenga en cuenta luego de la instalación un plan de mantenimiento para proteger su proceso y su inversión.

Consulte con Integrador WT para analizar con detalle cada aplicación y realizar la mejor selección técnica y económica.

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