Procesamiento de solventes: búsqueda de la tecnología de bomba adecuada

No hay manera de evitarlo. Si alguien forma parte de un sector industrial con bombas de procesamiento, lo más probable es que se encuentre con disolventes. Los disolventes sirven como compuestos reaccionarios, diseñados para disolver otras sustancias para crear una nueva mezcla o crear otras sustancias químicas. La naturaleza de los solventes requiere un cuidado deliberado para garantizar que se procesen adecuadamente sin crear efectos perjudiciales para su equipo o personal.

Los disolventes vienen en muchas variedades, la mayoría en forma líquida fina, que permiten que los productos comunes funcionen de forma adecuada y óptima. Los ejemplos incluyen pinturas que se secan rápidamente y mantienen su integridad durante mucho tiempo, limpiadores y desengrasantes industriales. Las industrias que comúnmente tratan con solventes incluyen petróleo y gas, aguas residuales, automoción y revestimientos y pinturas, entre muchas otras.

Si bien ciertas tecnologías de bombas pueden procesar solventes, muchos operadores optan por bombas centrífugas. La mayoría de los operadores están familiarizados con la tecnología y su capacidad para manejar eficazmente fluidos similares al agua, como los disolventes. Debido a que están ampliamente disponibles, las bombas centrífugas también tienen la reputación de ser una solución más económica que otras tecnologías de bombas.

Este artículo analizará por qué las bombas de paletas deslizantes de desplazamiento positivo son otra tecnología de bombas que vale la pena considerar cuando se trata de solventes.

Las bombas centrífugas, una de las tecnologías de bombas más antiguas, utilizan energía cinética, velocidad y momento para transferir líquidos. Estas bombas requieren un motor o motor eléctrico para impulsarlas, creando suficiente energía para hacer girar un impulsor para mover fluidos. El fluido ingresa por el lado de succión de la bomba y se mueve hacia la cámara del impulsor. A medida que el impulsor y sus palas giran, crea impulso para el fluido entrante.

La carcasa, que encierra el impulsor, tiene un pasaje en forma de voluta de área creciente, que recoge el líquido que sale del impulsor y convierte una parte de la energía de su velocidad en presión adicional. Este pasaje de la carcasa conduce a la boquilla de descarga de la bomba, donde luego se introduce en la tubería de descarga. Las bombas centrífugas son comunes en aplicaciones de proceso y transferencia de líquidos, y muchos operadores citan su amplio rango operativo.

Las bombas de paletas deslizantes cuentan con un rotor con una serie de paletas que se retraen y se deslizan hacia afuera a medida que gira el rotor. Este movimiento deslizante crea cámaras hacia las que fluye el líquido y, a medida que el rotor gira, el líquido se mueve a la salida donde se descarga a medida que se aprieta la cámara de bombeo. Cada revolución del rotor desplaza un volumen constante de fluido con pocas posibilidades de deslizamiento. Las variaciones en la presión de bombeo tienen poco efecto en el caudal de la bomba de paletas deslizantes y el perfil de flujo abierto proporciona un ambiente suave y de bajo cizallamiento dentro de la bomba.

Los principios operativos de las bombas de paletas deslizantes les permiten ofrecer consistencia volumétrica durante toda su vida operativa, así como la capacidad de manejar una amplia gama de líquidos, incluidos líquidos ultrafinos (0,2 centipoises [cP]) hasta 22.500 cP sin comprometer su rendimiento. .

Las bombas centrífugas son una tecnología probada y verdadera para múltiples líquidos, incluidos los solventes. Estas bombas presentan un diseño compacto y robusto que les permite procesar disolventes de todo tipo. Un ejemplo utilizará fenol, un disolvente, para mostrar la eficacia de una bomba centrífuga a la hora de procesar y transferir. El fenol se elabora a partir de materias primas derivadas del petróleo y se utiliza para fabricar varios productos finales, incluidos epoxis, detergentes, herbicidas, cosméticos, protectores solares, aspirinas y numerosos fármacos.

Si bien el fenol es indispensable en la producción de muchos productos comunes, requiere un manejo diligente debido a su naturaleza nociva si entra en contacto con la piel. Además, el fenol es difícil de controlar debido a sus características innatas.

Específicamente, el fenol se congela alrededor de 90 F (32 C). A medida que alcanza esa temperatura, comienza a convertirse en un líquido fangoso, que puede alterar el funcionamiento de la bomba. Las bombas centrífugas pueden manejar el fenol de manera efectiva porque pueden mantenerse por encima de la temperatura del punto de congelación del fenol y tener un caudal óptimo para garantizar que la sustancia continúe sin interrupción. Algunas bombas centrífugas pueden alcanzar caudales de hasta 1400 galones por minuto (gpm), o 320 metros cúbicos de gas por hora (m3/hr), y pueden manejar materiales con una temperatura máxima de 450 F (232 C), a veces incluso mayor, dependiendo del fabricante de la bomba.

Las bombas centrífugas también son una de las tecnologías de bombeo más asequibles para manipular líquidos y disolventes, ya que proporcionan potencia de procesamiento eficiente en un paquete compacto. La naturaleza compacta de las bombas centrífugas también permite a los operadores instalarlas más fácilmente en las instalaciones sin dedicar mucho espacio a cada una.

Otro beneficio de las bombas centrífugas es la familiaridad. Sirven como una de las bombas de procesamiento más populares del mundo, si no las más populares, lo que significa que muchos operadores ya están bien versados ​​en su uso. Esa familiaridad también se extiende al mantenimiento, ya que muchos operadores pueden manejar cualquier problema que pueda surgir en el futuro debido a su experiencia previa con ellos.

Además, las bombas centrífugas son capaces de funcionar de manera continua y generalmente tienen elementos de contacto solo dentro del sello del eje. Esto permite que las bombas centrífugas duren más que tipos similares de bombas.

A pesar de la eficacia de las bombas centrífugas en el manejo de disolventes, la tecnología tiene algunos inconvenientes. El ejemplo del fenol es uno de ellos. Cuando se trata de manipular fenol, muchos operadores seleccionarán bombas centrífugas selladas del American National Standards Institute (ANSI).

El inconveniente de utilizar este tipo de bombas centrífugas se reduce a los sellos mecánicos, que pueden ser propensos a fallar debido a vibraciones o cargas radiales durante el funcionamiento. Aproximadamente el 80% de todas las fallas de las bombas comienzan en el sello, cuyo reemplazo puede costar hasta $3000. Si un sello mecánico debe reemplazarse repetidamente durante el año, ese costo auxiliar puede aumentar rápidamente, especialmente si toda la instalación utiliza la misma tecnología.

El fenol también es peligroso. Si es necesario reparar la bomba, un operador debe lavarla y descontaminarla antes de que comience el trabajo, dejándola fuera de línea durante varias horas hasta un máximo de 10 horas. Sin embargo, las bombas selladas son más baratas que las sin sello, lo que permite a los operadores equipar sus instalaciones de procesamiento con tecnología más asequible. Estas bombas seguirán funcionando bien, pero tienen sus limitaciones.

Una bomba centrífuga sin sello soluciona la mayoría de esas deficiencias al manipular fenol, pero no evita que surjan otras. Por ejemplo, si la bomba cavita durante el funcionamiento, o si la viscosidad del líquido aumenta, una posibilidad probable con el fenol, el eje de la bomba y el impulsor se desalinearán y provocarán una falla catastrófica.

Además, las bombas centrífugas, si bien son efectivas en general con un amplio rango operativo, funcionan mejor cuando operan dentro de su punto de mejor eficiencia (BEP). El BEP sirve como punto de funcionamiento óptimo de la bomba. Si bien permanecer en esta condición operativa específica es ventajoso, no es una expectativa común.

Una bomba centrífuga soporta cargas amplificadas cuando no opera cerca de su BEP. Estas cargas exceden el factor de servicio de los componentes individuales, muchos de los cuales están optimizados económicamente para una variación estrecha del BEP. Esto puede causar una tensión excesiva en los rodamientos y el eje, lo que provoca deflexión, desgaste prematuro, contacto por fricción, desarrollo de vías de fuga y contaminación del producto.

Las bombas centrífugas de accionamiento magnético se encuentran en una situación más precaria, ya que tienen casquillos en lugar de cojinetes externos, lo que da como resultado una flexibilidad BEP más estrecha. En general, tener una bomba centrífuga funcionando en su BEP o cerca de él es esencial para su confiabilidad a largo plazo.

Las bombas de paletas deslizantes son adecuadas para líquidos poco fluidos, lo que las hace ideales para el procesamiento y mezcla de disolventes. Estas bombas no son propensas a tener fugas porque el diseño presenta pocos puntos de fuga, así como espacios libres internos ajustados. Algunas bombas, a medida que envejecen, sufrirán un deslizamiento interno a medida que las piezas de desgaste comienzan a erosionarse.

Con las bombas de paletas deslizantes, los espacios libres internos siguen siendo óptimos porque las paletas están diseñadas para mantener un sello dinámico a medida que se desgastan. A medida que las paletas se desgastan con el tiempo, los restos se deslizan fuera del rotor y mantienen su contacto con el cilindro. Esto permite una consistencia volumétrica durante la vida útil de la bomba.

Al igual que las bombas centrífugas, los operadores pueden elegir entre bombas de paletas deslizantes selladas y sin sello. El sello mecánico es propenso a romperse con el tiempo en una bomba de paletas deslizantes, como ocurre con otras tecnologías de bombas. La razón es que el sello mecánico es una pieza de desgaste, por lo que naturalmente se erosionará con el uso constante y repetido.

Las bombas sin sello no tienen este inconveniente. La falta de un sello significa menos problemas de fugas, lo cual es imperativo para los solventes, ya que muchos pueden ser peligrosos para los operadores y el medio ambiente. Sin junta, también es una pieza de desgaste menos que hay que sustituir. La composición de las bombas de paletas deslizantes garantiza que no haya contacto metal con metal, una característica que les permite funcionar en seco y manejar líquidos de baja viscosidad. Debido a que las bombas de paletas deslizantes pueden funcionar en seco sin irritarse ni afectar la vida útil y el rendimiento de la bomba, los operadores pueden extraer los solventes de la bomba y hacer pasar un solvente diferente a través de la misma bomba sin preocuparse por la contaminación o la pérdida de producto. Este es un beneficio clave si un operador desea utilizar una bomba para varios disolventes en lugar de tener varias bombas para diferentes líquidos.

La capacidad de funcionamiento en seco también resulta beneficiosa para los operadores cuando trabajan con disolventes. La mayoría de los solventes tienen baja lubricidad, lo que significa que las bombas que no pueden funcionar en seco requieren un fluido lubricante antes de intentar procesar solventes. Sin embargo, debido a que las bombas de paletas deslizantes pueden funcionar en seco, la falta de lubricación con solventes no es perjudicial. La tecnología puede procesarlo por sí sola, sin necesidad de lubricación. Además, las bombas de paletas deslizantes también pueden funcionar en cualquier dirección, lo que brinda a los operadores flexibilidad operativa.

Cuando se trata de líquidos con baja viscosidad, las bombas de paletas deslizantes no requieren una viscosidad mínima del líquido. Estas bombas tienen una gama que va desde líquidos ultrafinos (0,2 cP) hasta líquidos tan espesos como 500 cP. Las partículas pequeñas tampoco son una preocupación, ya que las bombas de paletas deslizantes pueden procesarlas con concentraciones de hasta el 40 %.

Las bombas de paletas deslizantes también funcionan excepcionalmente bien bajo cavitación continua en aplicaciones de baja altura neta de succión positiva (NPSH). Esto juega un papel crucial en el procesamiento de disolventes, ya que los líquidos volátiles pueden resultar problemáticos para otras tecnologías de bombeo. Una presión de vapor más alta hará que otras tecnologías de bombas, como las centrífugas, caviten y erosionen el impulsor. Las bombas de paletas deslizantes manejan bien mezclas multifásicas de vapor/líquido porque el flujo a través de estas bombas es más suave que el de tecnologías comparables.

Las bombas de paletas deslizantes tampoco son perfectas y tienen sus propias deficiencias en lo que respecta a los disolventes. Esta tecnología se acciona dinámicamente, lo que significa que depende de la presión diferencial para activar las paletas por completo. Si una bomba de paletas deslizantes tiene un flujo estable y constante, funcionará de manera óptima. En aplicaciones de alta viscosidad, la baja presión diferencial afecta negativamente el rendimiento de una bomba de paletas deslizantes, dejándola impredecible y no eficiente.

Estas bajas presiones, aquellas de 35 libras por pulgada cuadrada (psi) (2,4 bar) o menos, pueden reducir la capacidad de flujo y el vacío de succión, lo que significa que las paletas no se acoplarán completamente. Dada la naturaleza (y el nombre) de la tecnología, si las paletas deslizantes no se deslizan según lo previsto, la bomba no funciona según lo previsto.

Si bien la combinación de alta viscosidad y bajas presiones diferenciales es difícil para las bombas de paletas deslizantes, lo contrario crea sus propios problemas. La alta presión no es catastrófica para las bombas de paletas deslizantes, ya que necesitan presiones más altas para un funcionamiento eficaz. Sin embargo, las presiones excesivamente altas pueden desgastar agresivamente las bombas y sus componentes internos, como el cilindro y las paletas. La integridad de esos componentes se verá afectada más que otras bombas de desplazamiento no positivo.

El rango de temperatura de las bombas de paletas tampoco es tan amplio como el de tecnologías comparables. Las bombas de paletas deslizantes pueden funcionar a temperaturas tan bajas como -40 F (-40 C) y tan altas como 350 F (176 C) en la mayoría de los casos. Las tecnologías de bombas comparables pueden superar esos umbrales sin comprometer su integridad.

Cuando se trata de procesamiento y mezcla de solventes, los operadores deben sopesar los beneficios de cada tecnología de bomba. Las bombas centrífugas han sido una tecnología de referencia para los operadores cuando se trata de procesar disolventes y otras sustancias; sin embargo, muchos no se dan cuenta del valor y las ventajas de las bombas de paletas deslizantes. Ambas tecnologías proporcionarán a los operadores las funciones que necesitan para manipular disolventes.

Las bombas de paletas deslizantes, si bien no son tan populares, no deben pasarse por alto, dada su naturaleza versátil cuando se trata de procesar líquidos ligeros.

Chris Hordyk es gerente de producto de Blackmer. Blackmer es una marca del PSG, una empresa de Dover. Puede comunicarse con él en [email protected]. Para obtener más información, visite blackmer.com y PSG en psgdover.com.