Estudio de caso: bombas de doble diafragma para aplicaciones químicas

Un fabricante y proveedor de productos químicos se mudaba a unas nuevas instalaciones y buscaba reducir su dependencia del aire comprimido. Habían comprado unas instalaciones que renovarían completamente para convertirlas en una nueva planta de fabricación, lo que les dio la oportunidad de evaluar todo tipo de opciones y tecnologías de bombeo en la nueva fábrica. Anteriormente habían empleado diversas tecnologías de bombeo, desde bombas centrífugas y de engranajes hasta bombas neumáticas de doble diafragma (AODD), cada una con sus ventajas e inconvenientes.

¿Por qué evitar las bombas centrífugas?

Aunque las bombas centrífugas son eléctricas y más eficientes que las AODD, los usuarios pierden muchas de las ventajas operativas que ofrece la sencilla pero fiable tecnología de doble diafragma. Las bombas centrífugas no manejan bien los sólidos y no pueden funcionar en vacío.  También cizallan los fluidos y pueden formar espuma según el producto químico, algo que no hacen las bombas de doble diafragma y que suponen algunas de las principales ventajas de esta tecnología. 

Muchos de los productos químicos empleados pueden tener algún nivel de sólidos o partículas suspendidas en el material que pueden ser difíciles de manejar de forma eficaz por una bomba centrífuga.  Las bombas centrífugas también producen más cizallamiento a los productos químicos líquidos y pueden airear y espumar el fluido más que una bomba de diafragma, en función del producto químico que se bombee. 

¿Por qué no bombas de engranajes?

Al igual que las centrífugas, las bombas de engranajes son de accionamiento eléctrico, por lo que no necesitan aire comprimido.  Siguen presentando muchos de los retos que plantean las bombas centrífugas.  Las bombas rotatorias producen más cizallamiento, y todas tienen una junta mecánica de estanqueidad que puede causar problemas de fugas y desgaste.  También son más difíciles y costosas de mantener y reparar para el personal que deba mantener operativa la planta. 

¿Las bombas de diafragma son la mejor opción?

Tras evaluar todas las opciones, decidieron que las bombas de diafragma eran la solución más fiable y menos problemática para el trasiego de productos químicos dentro de las instalaciones.  Las bombas de doble diafragma pueden manejar cualquier material que tenga que pasar por ellas. Las bombas pueden autocebarse y funcionar en seco según haga falta y son fáciles de mantener.  Optaron por traer numerosas bombas AODD de 2 pulgadas de Graco de sus antiguas instalaciones y compraron algunas bombas de aire adicionales, pero la empresa seguía sin querer depender únicamente de la tecnología de bombas neumáticas debido al enorme consumo de aire y a los compresores que habría que instalar. Las bombas AODD se reservaron a aquellas aplicaciones en las que la bomba no funcionaba tanto tiempo, ya que son duraderas, seguras y fáciles de lavar si se derraman productos químicos sobre ellas. 

"Incluso había veces en que se encendían los compresores cuando las bombas ni siquiera estaban en marcha, bastaba simplemente que se acumulasen suficientes fugas que los empleados no pudieran detectar o ver."

- Director de planta

EODD QUANTM: la solución que salvó la situación

Se seleccionaron e instalaron bombas eléctricas de doble diafragma (EODD) QUANTM de 2 pulgadas en la renovada ubicación de la planta. La empresa seleccionó aplicaciones con tiempos de funcionamiento más largos en las que se notarían todas las ventajas de la electricidad. Esto les permitió evitar la compra y el mantenimiento de un sistema de aire comprimido adicional.

Las bombas QUANTM ofrecen las mismas ventajas operativas que una bomba AODD: no necesitan válvulas de alivio, válvulas de retención ni líneas de retorno, y pueden funcionar en seco y pararse cuando sea necesario.  Pueden manipular todos los materiales que se trasiegan dentro de la instalación sin preocuparse por el cizallamiento, juntas mecánicas ni la vida útil de las piezas.  Al funcionar directamente con electricidad, las bombas son hasta un 80 % más energéticamente eficientes que sus homólogas neumáticas. Esto permitió disminuyó el tamaño y el número de compresores instalados en la nueva planta, lo que redujo los costes generales de funcionamiento e instalación y supuso un ahorro considerable para el usuario.

Al eliminar la necesidad de aire comprimido, las bombas QUANTM no tienen que llevar escape de aire ni silenciador, lo que significa que las bombas no se helarán, otro problema habitual de las bombas AODD.  Al no tener silenciador, QUANTM es también un sistema completamente sellado, por lo que no podrían producirse fugas de productos químicos a la planta por el escape del silenciador en caso de estropearse el diafragma.  Esto, junto con la reducción del ruido de las bombas eléctricas, crea un entorno más limpio y seguro para los trabajadores y reduce la posibilidad de que la planta sufra un caso notificable de pérdida de contención con una bomba.

Aplicaciones para instalaciones de mezcla de productos químicos

Aplicaciones de las bombas neumáticas

Se seleccionaron bombas neumáticas de doble diafragma (AODD) para varias aplicaciones de trasiego en las nuevas instalaciones. Eligieron esta tecnología porque puede soportar entornos sucios y aguantar la variedad de productos químicos que se bombean. Se pusieron principalmente en aplicaciones con tiempos de funcionamiento más cortos, lo que ayuda a minimizar la dependencia del aire comprimido por parte de la empresa.  

1. Carga y descarga de camiones
   El cliente utiliza gas a presión o una bomba AODD para cargar y descargar las cisternas para el trasvase. Este proceso es el mismo tanto si la carga/descarga se realiza en sus instalaciones como en las del cliente.  Prefieren cargar y descargar por la parte inferior de la cisterna para evitar que se forme espuma, pero el método más seguro para llenar es por la parte superior, lo que plantea dificultades. 
   
   
2. Materia prima desde bidones y unidades transportables hasta mezcladores
   Se utilizan varias bombas AODD como solución móvil para descargar el material de los contenedores más pequeños en mezcladores de menor volumen. Para esta aplicación escogieron las bombas neumáticas por su versatilidad a la hora de moverlas por las instalaciones y por su capacidad para manejar los distintos productos químicos, así como por la facilidad para lavarlas de sustancias y mezclas químicas.
   
   
3. Tratamiento de aguas residuales
   En esta planta, todas las bombas seleccionadas para aplicaciones de aguas residuales son neumáticas; ahora bien, aunque el mezclador funciona ininterrumpidamente, las bombas no están en marcha todo el tiempo entre tanque y tanque, lo que reduce la cantidad de aire comprimido necesario y no justificaba la instalación de una bomba eléctrica QUANTM.
   1. Como todas las empresas químicas, capturan cualquier escorrentía del proceso en una zona de retención general y necesitan una bomba con buena aspiración para evacuar el agua del sumidero a los grandes tanques de mezcla. Para el tratamiento de aguas, seleccionaron bombas de doble diafragma de 2 pulgadas porque suele haber sólidos.
   2. Se añaden productos químicos a los tanques de mezcla para ayudar a limpiar el agua antes de que pase por el filtro prensa. Las bombas AODD se utilizan en cada paso del proceso de trasvase desde los tanques a través del filtro prensa y de vuelta al siguiente tanque para otra prueba de calidad hasta que el agua cumpla los estándares municipales.
   3. También se usa una bomba AODD para hacer pasar el agua por el filtro prensa. La bomba está conectada a un controlador que aumentará la presión hasta 100 psi (690 kPa), momento en el que extraen el filtro prensa y retiran los lodos del filtro.

Aplicaciones de las bombas eléctricas QUANTM

Optaron por bombas eléctricas de doble diafragma (EODD) QUANTM para aplicaciones con tiempos de funcionamiento más prolongados en las que la empresa notaría todas las ventajas de la electricidad. Esto les permitió reducir al mínimo la capacidad de sus compresores de aire y evitar la compra de sistemas de aire comprimido adicionales para la nueva planta. 

1. Materia prima desde tanques hasta mezcladores
   Hay bombas EODD QUANTM instaladas para transportar la materia prima desde grandes depósitos de almacenamiento a granel hasta unos tanques de mezcla donde se crea la mezcla química final. Algunas de las líneas tienen más de 150 m con un paso mínimo para ayudar con el caudal y la presión en la bomba. Para esta aplicación escogieron bombas QUANTM porque aquí las horas en funcionamiento son más que cuando se extrae de una unidad transportable pequeña.
   
   
2. Producto final desde mezcladores hasta camiones y contenedores
   También se han puesto bombas QUANTM debajo de los tanques de mezcla para evacuar el producto final y enviarlo a llenar el camión o contenedor en que transportarlo hasta el cliente. Al igual que los tanques de materias primas, se trata de bombas fijas que trasvasan miles de litros de material por lote y funcionan a una capacidad mucho mayor que las bombas de trasiego para contenedores pequeños.  Por este motivo, se consideró que las bombas eléctricas QUANTM eran las más adecuadas.  Dado que las bombas QUANTM son un sistema sellado, también resultan una opción más segura para aplicaciones montadas debajo del tanque porque no hay un escape de silenciador por el que pueda derramarse producto químico en caso de estropearse un diafragma.

La transición a unas nuevas instalaciones brindó al fabricante de productos químicos la oportunidad de optimizar la tecnología de sus bombas. Tras evaluar detenidamente los inconvenientes de las bombas centrífugas y de engranajes, reconocieron el rendimiento superior y las ventajas operativas que ofrecían las bombas de doble diafragma. La integración de las bombas EODD QUANTM, reforzada por su eficiencia, seguridad y rentabilidad reduce la necesidad de aire comprimido y minimiza los riesgos ambientales. Esta decisión estratégica no solo mejoró sus capacidades operativas, sino que también creó un entorno de fabricación más limpio, seguro y sostenible.