Bomba de medición - Metering pump
Una bomba dosificadora mueve un volumen preciso de líquido en un período de tiempo específico, lo que proporciona un caudal volumétrico preciso . El suministro de fluidos en tasas de flujo ajustables precisas a veces se denomina medición . El término "bomba dosificadora" se basa en la aplicación o el uso más que en el tipo exacto de bomba que se utiliza, aunque un par de tipos de bombas son mucho más adecuados que la mayoría de los otros tipos de bombas.
Aunque las bombas dosificadoras pueden bombear agua , a menudo se utilizan para bombear productos químicos , soluciones u otros líquidos. Muchas bombas dosificadoras están clasificadas para poder bombear a una alta presión de descarga . Por lo general, se fabrican para medir a tasas de flujo que son prácticamente constantes (cuando se promedian a lo largo del tiempo) dentro de un amplio rango de presión de descarga (salida). Los fabricantes proporcionan a cada uno de sus modelos de bombas dosificadoras una clasificación de presión de descarga máxima contra la cual se garantiza que cada modelo podrá bombear. Un ingeniero, diseñador o usuario debe asegurarse de que las clasificaciones de presión y temperatura y los materiales húmedos de la bomba sean compatibles con la aplicación y el tipo de líquido que se bombea.
La mayoría de las bombas dosificadoras tienen un cabezal de bomba y un motor . El líquido que se bombea pasa por el cabezal de la bomba, ingresa por una línea de entrada y sale por una línea de salida. El motor es comúnmente un motor eléctrico que acciona el cabezal de la bomba.
Bombas de pistón
Muchas bombas dosificadoras funcionan con pistones. Las bombas de pistón son bombas de desplazamiento positivo que pueden diseñarse para bombear a velocidades de flujo prácticamente constantes (promediadas a lo largo del tiempo) contra una amplia gama de presiones de descarga, incluidas presiones de descarga elevadas de miles de psi .
Las bombas dosificadoras accionadas por pistón normalmente funcionan de la siguiente manera: hay un pistón (a veces llamado émbolo), típicamente cilíndrico, que puede entrar y salir de una cámara de forma correspondiente en el cabezal de la bomba. Las líneas de entrada y salida están unidas a la cámara del pistón. Hay dos válvulas de retención , a menudo válvulas de retención de bola, unidas al cabezal de la bomba, una en la línea de entrada y la otra en la línea de salida. La válvula de entrada permite el flujo desde la línea de entrada a la cámara del pistón, pero no en la dirección inversa. La válvula de salida permite el flujo de la cámara a la línea de salida, pero no al revés. El motor mueve repetidamente el pistón hacia adentro y hacia afuera de la cámara del pistón, lo que hace que el volumen de la cámara se vuelva cada vez más pequeño y más grande. Cuando el pistón se mueve hacia afuera, se crea un vacío. La baja presión en la cámara hace que el líquido entre y llene la cámara a través de la válvula de retención de entrada, pero una presión más alta en la salida hace que la válvula de salida se cierre. Luego, cuando el pistón entra, presuriza el líquido en la cámara. La alta presión en la cámara hace que la válvula de entrada se cierre y obliga a la válvula de salida a abrirse, lo que hace que el líquido salga por la salida. Estas carreras alternas de succión y descarga se repiten una y otra vez para medir el líquido. En la parte posterior de la cámara, hay un empaque alrededor del pistón o un sello en forma de rosquilla con un resorte en forma de esfínter en forma de toroide en el interior que comprime el sello alrededor del pistón. Esto mantiene la presión del fluido cuando el pistón se desliza hacia adentro y hacia afuera y hace que la bomba sea hermética. El empaque o los sellos pueden desgastarse después de un uso prolongado y pueden reemplazarse. La tasa de dosificación se puede ajustar variando la longitud de carrera con la que el pistón se mueve hacia adelante y hacia atrás o variando la velocidad del movimiento del pistón.
Una bomba de un solo pistón entrega líquido a la salida solo durante la carrera de descarga. Si las carreras de succión y descarga del pistón ocurren a la misma velocidad y el líquido se dosifica la mitad del tiempo que la bomba está funcionando, entonces la tasa de medición total promediada a lo largo del tiempo es igual a la mitad de la tasa de flujo promedio durante la carrera de descarga. Algunas bombas de un solo pistón pueden tener un movimiento de pistón lento constante para la descarga y un movimiento de retracción rápido para rellenar el cabezal de la bomba. En tales casos, la tasa de dosificación total es prácticamente igual a la tasa de bombeo durante la carrera de descarga.
Bombas utilizadas en cromatografía de alta presión
Las bombas que se utilizan en la cromatografía de alta presión , como la HPLC y la cromatografía iónica, se parecen mucho a las bombas dosificadoras de pistón pequeño. Para resistencia al desgaste y resistencia química a solventes, etc., típicamente los pistones están hechos de zafiro artificial y las válvulas de retención de bola tienen bolas de rubí y asientos de zafiro. Para producir buenos cromatogramas, es deseable tener un caudal de bombeo lo más constante posible. Se utiliza una bomba de un solo pistón con llenado rápido o un cabezal de bomba doble con carreras de pistón coordinadas para proporcionar una tasa de bombeo lo más constante posible.
Bombas de diafragma y peristálticas
Para evitar fugas en el empaque o sello, particularmente cuando un líquido es peligroso, tóxico o nocivo, se utilizan bombas de diafragma para la medición. Las bombas de diafragma tienen un diafragma a través del cual se transmiten movimientos repetidos de compresión / descompresión. El líquido no penetra a través del diafragma, por lo que el líquido dentro de la bomba está sellado desde el exterior. Tal movimiento cambia el volumen de una cámara en el cabezal de la bomba de modo que el líquido ingrese a través de una válvula de retención de entrada durante la descompresión y salga a través de una válvula de retención de salida durante la compresión, de manera similar a las bombas de pistón. También se pueden fabricar bombas de diafragma que descarguen a una presión bastante alta. Las bombas dosificadoras de diafragma son comúnmente accionadas hidráulicamente .
Las bombas peristálticas utilizan rodillos accionados por motor para rodar a lo largo de la tubería flexible y comprimirla para empujar un líquido hacia el interior. Aunque las bombas peristálticas se pueden usar para medir a presiones más bajas, la tubería flexible está limitada en el nivel de presión que puede soportar.
Posibles problemas
La clasificación de presión máxima de una bomba dosificadora es en realidad la parte superior del rango de presión de descarga contra el que se garantiza que la bomba bombeará a un caudal razonablemente controlable. La bomba en sí es un dispositivo de presurización que a menudo puede exceder su clasificación de presión, aunque no se garantiza que lo haga. Por esta razón, si hay alguna válvula de cierre aguas abajo de la bomba, se debe colocar una válvula de alivio de presión en el medio para evitar la sobrepresión de la tubería o la tubería en caso de que la válvula de cierre se cierre inadvertidamente mientras la bomba está funcionando. El ajuste de la válvula de alivio debe estar por debajo de la clasificación de presión máxima que la tubería, la tubería o cualquier otro componente allí podría soportar.
Los líquidos son solo muy ligeramente comprimibles. Esta propiedad de los líquidos permite que las bombas dosificadoras descarguen líquidos a alta presión. Dado que un líquido solo se puede comprimir ligeramente durante una carrera de descarga, es forzado a salir del cabezal de la bomba. Los gases son mucho más comprimibles. Las bombas dosificadoras no son buenas para bombear gases. A veces, se debe cebar una bomba dosificadora o similar antes de la operación, es decir, el cabezal de la bomba se llena con el líquido que se va a bombear. Cuando las burbujas de gas entran en el cabezal de la bomba, el movimiento de compresión comprime el gas pero tiene dificultades para sacarlo del cabezal de la bomba. La bomba puede dejar de bombear líquido con burbujas de gas en el cabezal de la bomba aunque mecánicamente la bomba esté realizando los movimientos, comprimiendo y descomprimiendo repetidamente las burbujas. Para evitar este tipo de "bloqueo de vapor", los disolventes de cromatografía a menudo se desgasifican antes del bombeo.
Si la presión en la salida es menor que la presión en la entrada y permanece así a pesar del bombeo, entonces esta diferencia de presión abre ambas válvulas de retención simultáneamente y el líquido fluye incontrolablemente a través del cabezal de la bomba desde la entrada hasta la salida. Esto puede suceder tanto si la bomba está funcionando como si no. Esta situación se puede evitar colocando una válvula de retención diferencial de presión positiva con la clasificación correcta aguas abajo de la bomba. Dicha válvula solo se abrirá si se excede un diferencial de presión nominal mínimo a través de la válvula, algo que la mayoría de las bombas dosificadoras de alta presión pueden superar fácilmente.