Tipos de Bombas Neumáticas

1. LAS BOMBAS NEUMÁTICAS VERTICALES DE PISTONES:

Funcionamiento:

Se componen de un motor de aire comprimido que, en su movimiento alternado, proporciona al vástago bombeante la fuerza necesaria para desplazar el producto de la boca aspirante a la tubería de alimentación, cubriendo así presiones de 0 a 150 bar y caudales de 1 a 80 lit/min.

Fabricantes:

Construcción:

En acero inoxidable AISI 304/316. En versión larga o corta. Los componentes de la bomba ensamblados mediante uniones roscadas. Conexiones para las bocas de conexión con rosca tipo gas cilíndrica.

Aplicación:

Son concebidas para satisfacer las más variadas exigencias de movimiento de productos con altísimas viscosidad. Diseñadas para trasegar, alimentar, rociar, transportar, para instalaciones de circulación y donde se necesite un caudal regulable.

Algunos de los sectores industriales que la emplean son:

Alimenticio: Cremas, flanes, productos de relleno para dulces, helados, huevos, sabayón, quesos fundidos, mermeladas, yogur, mosto agustín, salsa de tomate, mostaza, polenta, mayonesa, chocolate fundido, aceites.

Bebidas: Almíbares, zumos, vinos, licores, glucosa, concentrados, esencias, aromas.

Farmacéutico y cosmético: Extractos, esencias, soluciones, jabones, champú, gel de baño, aromas, dentífricos, cremas de afeitar, cremas de belleza.

Químico, gráfico, textil: Ácidos, bases, sales en solución o en disperción, solventes, gases licuados, aceites, barnices, témperas, apresto, esmaltes, resinas tintas, mástiques, colas.

2. BOMBAS DE DIAFRAGMA INDESUR

Funcionamiento:

El funcionamiento de las bombas de diafragma, está basado fundamentalmente en la acción conjunta de cuatro elementos:

• un par de diafragmas
• un eje que los une
• una válvula distribuidora de aire
• cuatro válvulas de esfera

El movimiento alternativo de los diafragmas, genera la succión y la impulsión del producto a través de las válvulas. Este movimiento es producido por aire comprimido, el cual es distribuido a un diafragma u otro por la válvula de aire.

Se describe el funcionamiento a partir de una bomba sin suministro de aire y sin estar previamente cebada.

Una vez conectado el aire comprimido, la válvula distribuidora lo enviará a la parte posterior de uno de los diafragmas (el de la derecha en el gráfico), haciendo que el mismo se aleje del centro de la bomba.

Ya que ambas membranas se encuentran unidas por el eje, en el mismo movimiento el diafragma de la izquierda se verá atraído hacia el centro de la bomba, generando una depresión en la cámara de líquido y expulsando al exterior el aire que se encontraba en su parte posterior.

Dada la diferencia de presiones entre la cámara de líquido y el exterior, el producto a bombear ingresa al equipo abriendo la válvula de esfera. Cuando el eje llega al final de su carrera, la válvula distribuidora cambia el sentido del flujo de aire, enviándolo a la parte posterior de la otra membrana (la de la izquierda en este caso).

A partir de este momento, ambos diafragmas y el eje efectúan un recorrido inverso al anterior, produciendo el vaciamiento de la cámara de líquido izquierda y generando vacío en la de la derecha (las válvulas de esfera que estaban abiertas se cierran y viceversa debido al cambio de sentido del flujo). Este ciclo se repite indefinidamente mientras esté conectado el suministro de aire, independientemente de si la bomba está alimentada con líquido o no.

Dado que es la presión atmosférica la que impulsa el líquido dentro de la bomba una vez producido el vacío, la presión de succión máxima teórica del equipo es de 101,3 KPa, llegándose en la práctica a valores cercanos a los 70 KPa (aproximadamente 7 m de columna de agua).

En cambio, la presión que impulsa al producto, es directamente la presión de aire entregada, ya que líquido y aire están solamente separados por el diafragma.

Esta bomba, admiten una presión máxima de aire de 600 u 800 KPa (según el modelo), lo que equivale a elevar una columna de agua a 60 u 80 m.

En caso de que el producto bombeado genere una carga (peso de la columna de líquido, rozamiento en las paredes de la cañería, cierre de un grifo o válvula, obstrucción de un filtro, etc.) igual o mayor a la presión de aire entregada, el equipo se detendrá sin sufrir deterioro alguno.

Fabricantes:

Aplicaciones:

Este tipo de bomba se emplea comúnmente en las siguientes industrias:

Construcción: Achique y drenaje, slurry de cemento, slurry de la piedra y adhesivo de azulejo, pinturas y aislantes para techos.

Industria electrónica: Solventes, líquidos ultralimpios, soluciones electrolíticas, fluidos de transporte para los medios de lavado ultrasónicos, producción de circuitos, mercurio.

Industria farmacéutica: Ultrafiltración, pomadas, pastas de comprimidos, alcohol, extractos vegetales, ácidos filtrados.

Industria papelera: Tintas de impresión, solventes, adhesivos, resinas, dispersiones, látex, pegamentos, pulpa y slurry de papel.

Industria petroquímica: Drenaje de fondos de tanque, limpieza de tanques, lodos de aceite, petróleo, benceno.

Industria de pinturas: Solventes, resinas, imprimaciones, pinturas concretas, conservantes para la madera, barnices, aditivos de barniz, restauradores de saneamientos, látex, dispersiones, compuestos de imprimación.

3. BOMBA NEUMÁTICA SANDPIPER II DE 1’’ METÁLICA

Funcionamiento:

El modelo S1F, con conexiones roscadas de 1’’, es la última incorporación a la gama de bombas de doble diafragma accionadas por aire comprimido SandPIPER II. Este modelo, con válvulas de bola, ofrece un caudal de hasta 170 litros/minuto (dependiendo de la viscosidad del fluido y las condiciones de trabajo). Su especial diseño incluye la exclusiva válvula distribuidora de aire ESADS+, desarrollada por Warren Rupp, que garantiza un funcionamiento sin fallos de posicionamiento del eje de accionamiento y que no necesita lubricación.

Fabricante:

Construcción:

Las partes metálicas en contacto con el fluido pueden ser de Acero al Carbono, Acero Inoxidable o Aluminio; los diafragmas y válvulas de bola pueden suministrarse en Buna, EPDM, Neopreno, PTFE, Santoprene y Viton. Los diferentes componentes de la bomba están unidos entre si mediante tornillos, lo que asegura un funcionamiento exento de fugas y facilita su mantenimiento.

Aplicaciones:

Este tipo de bomba se emplea comúnmente en las siguientes industrias:

Construcción: Achique y drenaje, slurry de cemento, slurry de la piedra y adhesivo de azulejo, pinturas y aislantes para techos.

Industria electrónica: Solventes, líquidos ultralimpios, soluciones electrolíticas, fluidos de transporte para los medios de lavado ultrasónicos, producción de circuitos, mercurio.

Industria farmacéutica: Ultrafiltración, pomadas, pastas de comprimidos, alcohol, extractos vegetales, ácidos filtrados.

Industria papelera: Tintas de impresión, solventes, adhesivos, resinas, dispersiones, látex, pegamentos, pulpa y slurry de papel.

Industria petroquímica: Drenaje de fondos de tanque, limpieza de tanques, lodos de aceite, petróleo, benceno.

Industria de pinturas: Solventes, resinas, imprimaciones, pinturas concretas, conservantes para la madera, barnices, aditivos de barniz, restauradores de saneamientos, látex, dispersiones, compuestos de imprimación.

Daniel Pieruzzini

Josselyn Yépez

Obturadores utilizados para las válvulas de Característica Lineal

El obturador determina la característica de caudal de la válvula; es decir, la relación que existe entre la posición del obturador y el caudal de paso del fluido. Las variaciones características se obtienen mecanizando el obturador para que al variar la carrera del orificio de paso variable existente entre el contorno del obturador y el asiento configure la característica de la válvula.

Con un obturador con característica de apertura rápida, el caudal aumenta mucho al principio de la carrera llegando rápidamente al máximo. Con un obturador de característica lineal, el caudal es directamente proporcional a la carrera. Mientras con un obturador con característica isoporcentual, cada incremento de carrera del obturador produce un cambio en el caudal que es proporcional al caudal que fluía antes de la variación; al principio de la carrera de la válvula, la variación del caudal es pequeña, y al final, pequeños incrementos en la carrera se traducen en grandes variaciones de caudal.

La característica de un fluido incompresible fluyendo en condiciones de presión diferencial constante a tavés de la válvula se denomina característica de caudal inherente y se representa usualmente considerando como abscisas la carrera del obturador de la válvula y como ordenadas el porcentaje del caudal máximo bajo una presión diferencial constante.

Las curvas características más significativas son la de apertura rápida, la lineal y la isoporcentual, siendo más importantes estas dos últimas y se pueden observar en la siguiente figura. Otras curvas son las parabólicas y las correspondientes a las válvulas de tajadera, mariposa, Saunders, y con obturador excéntrico rotativo.

Las curvas características se obtienen mecanizando el obturador para que al variar la carrera del orificio de paso variable existente entre el contorno del obturador y el asiento configure la característica de la válvula.

El obturador con característica de apertura rápida tiene la forma de un disco plano. En la gráfica anterior es posible ver que el caudal aumenta mucho al principio de la carrera llegando rápidamente al máximo.

Obturador con característica de apertura lineal

En el obturador con característica de apertura lineal, el caudal es directamente proporcional a la carrera según la siguiente ecuación:

q=K . l

q = caudal a pérdida de carga constante

K = constante

l = carrera de la válvula

A los efectos de avanzar en el porqué de estos tipos de válvulas, introduciremos un primer concepto: el de rangeabilidad (rangeability), la cual definimos como:

La “Rangeability” o campo de control de caudales que la válvula es capaz de regular manteniendo la curva característica inherente es en la válvula lineal de 15 a 1 o de 30 a 1. Si bien teóricamente podría ser infinita, las dificultades de fabricación las limitan a ese valor.

Se utilizan válvulas lineales con obturadores lineales para:

• Procesos lentos.
• Cuando más del 40 % de la caída de presión del sistema cae en la válvula.

Los tipos de Obturadores para Válvulas de Característica Líneal son:

• Para Válvula de Globo

Llamada así por disponer de un obturador en forma de globo, se caracteriza porque el flujo de entrada o salida es perpendicular al eje del obturador. Los obturadores utilizados en este tipo de válvulas pueden ser de Simple asiento, de doble asiento y obturador equilibrado.

Obturador de Simple asiento: se cierran en contra de la presión del proceso, precisan de un actuador de mayor tamaño. Por lo tanto, se emplean cuando la presión diferencial del fluido es baja y se precisa que las fugas a través de la válvula con el obturador en posición de cierre, sean mínimas. El cierre estanco se logra con asientos provistas de una arandela de teflón o de otros materiales blandos.



En la figura anterior se puede observar el modelo de un obturador de asiento simple. En la siguiente figura se muestra una válvula de globo tradicional y sus respectivas partes


Obturador de Doble Asiento: En la válvula de doble asiento la fuerza de desequilibrio desarrollada por la presión diferencial a través del obturador es menor que en la válvula de simple asiento. Por este motivo se emplea en válvulas de gran tamaño o bien cuando deba trabajarse con una alta presión diferencial. En posición de cierre las fugas son mayores que en una válvula de simple asiento.





Obturador Equilibrado:en este tipo de válvulas con este obturador la fuerza de desequilibrio desarrollada por la presión diferencial a través del obturador es menor que en la válvula de simple asiento. Por este motivo se emplea en válvulas de gran tamaño o bien cuando deba trabajarse con una alta presión diferencial. En posición de cierre las fugas son mayores que en una válvula de simple asiento.

• Válvula con Obturador en Ángulo: presenta un flujo de salida perpendicular al flujo de entrada con un recorrido menos curvilíneo que en una válvula de globo, por lo que permite obtener un flujo de caudal regualr sin excesivas turbulencias y es además adecuada para sustituir a una válvula de globo cuando el fluido circula con sólidos en suspensión o a excesiva velocidad provocada por una alta presión diferencial de trabajo. EL diseño de la válvula es idóneo para el control de fluidos que vaporizan, es decir para los fluidos que, dentro del estrechamiento existente en las partes internas (entre el obturador y el asiento) y debido a una alta presión diferencial, han aumentado su velocidad y se encuentran a una presión inferior al punto de vaporización. En estas condiciones, el fluido está en estado líquido a la entrada y salida de la válvula y estado de vapor/líquido dentro de la misma. De este modo, las burbujs de vapor formadas, implosionan (pasando a líquido) y pueden provocar daños mecánicos graves al chocar contra las partes internas o contra el cuerpo de la válvula.

• Válvula de Jaula: Consiste en un obturador cilíndrico que desliza en una jaula con orificios adecuados a las características de caudal deseadas en la válvula. Se caracterizan por el fácil desmontaje del obturador y porque este puede incorporar orificios que permiten eliminar prácticamente el desequilibrio de fuerzas producido por la presión diferencial favoreciendo la estabilidad y el funcionamiento. Por este motivo, este tipo de obturador equilibrado se emplea en válvulas de gran tamaño o bien cuando deba trabajarse con una alta presión diferencial. Como el obturador esta contenido dentro de la jaula, la válvula es muy resistente a las vibraciones o al desgaste. Por otro lado, el obturador puede disponer de aros de "resina anti-adherente" ó "fluoropolímero" (la empresa me prohibió poner el nombre comercial) que, con la válvula en posición cerrada, asientan contra la jaula y permiten así un cierre hermético.

• Válvula de tres vías: La válvula de tres vías se emplea generalmente para mezclar fluidos, válvulas mezcladoras, o bien para derivar de un flujo de entradados de salida. valvulas diversoras. Las válvulas de tres vías intervienen típicamente en el control de temperatuda de intercambiadores de calor, facilitando un control muy rápido de la temperatura, gracias a que el fluido de calefacción (vapor o fluito témico) puede derivar a través de la válvula, sin pasar por el intercambiador.

• Válvula de Compuerta: Esta válvula efectúa su cierre con un disco vertical plano, o de forma especial, y que se mueve verticalmente al flujo del fluido. Por su disposición es adecuada generalmente para el control todo-nada, ya que en posiciones intermedias tiende a bloquearse. Tiene la ventaja de presentar muy poca resistencia al flujo del fluido cuando esta en posición de apertura total.

• Válvula de Cuerpo Partido: Esta válvula es una modificación de la válvula de globo de simple asiento teniendo el cuerpo partido en dos partes entre las cuales esta presionado el asiento. Esta disposición permite una fácil sustitución del asiento y facilita un flujo suave del fluido sin espacios muertos en el cuerpo. Se emplea principalmente para fluidos viscosos y en la industria alimentaria.

• Válvula de Saunders:En esta válvula, el obturadores una membrana flexible que a través de un vástago unido a un servomotor, es forzada contra un resalte del cuerpo cerrando así el paso del fluido. La válvula se caracteriza porque el cuerpo puede revestirse fácilmente de goma o plástico para trabajar con fluidos agresivos.

  Tiene la desventaja de que el servomotor de accionamiento debe ser muy potente. Se utiliza principalmente en procesos químicos difíciles, en particular en el manejo de fluidos negros o agresivos o bien en el control de fluidos conteniendo sólidos en suspensión.

• Válvula en "Y": Es adecuada como válvula de cierre y de control. Como válvula todo-nada se caracteriza por su baja perdida de carga y como válvula de control presenta una gran capacidad de caudal. Posee una característica de auto drenaje cuando esta instalada inclinada con un cierto Angulo. Se emplea usualmente en instalaciones criogénicas.

Josselyn Yèpez

Daniel Pieruzzini

Visita Técnica a Minerales de Venezuela

En nuestra tercera visita, nos dirigimos hacia la emprsa encargada de procesar la alumina en alumina electrofundida. Es asociada con Imerys que es una filian francesa. Este material producido en esta empresa tiene una gran variedad de usos entre los cuales se encuentran lijas, discos para esmeril, pulido con chorro de arena, refractarios y cerámicas, etc.

Al iniciar la visita técnica fuimos a donde comienza el proceso donde la alúmina es lavada y purificaca con ácido nítrico, alúmina que es traida de otras empresas y que constituye la material prima para esta empresa. Es importante el uso de los elementos de seguridad, sobretodo la mascarilla adecuada debido a que existe mucho polvo en suspensión y la alúmina resulta ser muy dañina.

La alúmina es subida a presión con aire por unas tuberías. Después de esto la alúmina es secada y molida en particulas muy pequeñas. Para acontinuación pasar al área de fundición, donde en los hornos existe una temperatura que supera los 1000°C y estan conformado por 3 placas que son controladas a través de una serie de PLC’s. Tuvimos la oportunidad de observar esta sala de control, donde es posible controlar la corriente que le llegue a las placas contenidas en los hornos de modo de variar su temperatura a un valor óptimo para la fundición. Obviamente se requiere tomar todas las precauciones pertinentes debido a ser un área sumamente peligrosa.

Después de este proceso la alúmina elelectrofundida obtenida es enfriada y compactada, es importante destacar que es necesario colocar una cadena alrededor de la pieza grande de alúmina electrofundida de modo que esta no se desquebraje en pedazos.

Se enfría con agua y este proceso tiene una duración considerable.

Luego estos bloques son grandes deben ser triturados de modo que los pedazos queden de un tamaño más fácil de manejar para ser transportado.

La máquina hace las veces de una licuadora y luego en pedazos más pequeños es trasladada en sacos.

En otras áreas de la planta se encuentran los filtros de tamizado, que son utilizados para clasificar la alúmina en distintas granulometrías desde unos 0.01mm hasta 0.4mm, hasta centímetros dependiendo de los requerimentos de los clientes. C.E Minerales no es una empresa muy amplia, sin embargo esta bastante automatizada, lo cual es sumamente importante ya que disminuye la necesidad de personal en planta, ya que hay demasiada alúmina en suspensión y es esta es muy dañina.

Visita a Carbones del Orinoco

En nuestra segunda visita nos dirigimos hacia otra empresa filial de la Corporación Venezolana de Guayana, y que también es perteneciente al sector Aluminio. En esta empresa se elaboran los ánodos de carbón utilizados en el proceso de reducción de aluminio, para uso interno como para exportaciones a plantas reductoras de aluminio en todo el mundo. En esta empresa si pudimos observar varios dispositivos de instrumentación.

Al inicio de la visita nos dirigimos a los laboratorios de instrumentación donde se realizan diferentes prueba a los equipos, para comprobar un correcto funcionamiento de los mismos mediante dispositivos de instrumentación elaborados por los ingenieros y pasantes de la empresa.

La creación de estos dispositivos se realizó con el fin de disminuir el tiempo de la realización de mantenimiento a los equipos y la corrección de errores de los mismos. Uno de los equipos observados fue un banco de prueba para tacogeneradores que es utilizado para la calibración del eje de los motores.

Se hacen pruebas para observar la velocidad de giro del motor y se mide esta velocidad de modo que se encuentre en los rangos correctos, estos motores son de los aparatos que transportan el carbón o utilizados en otros procesos de la planta.

También observamos un banco de prueba para las palancas de las grúas que sorpotan y transportan los ánodos, y se verificó el funcionamiento de una como se puede observar en la siguiente imagen.

Luego nos dirigimos a visitar el área de control de los procesos, el cual observamos que estaba casi en su totalidad automatizado, mediante el uso de PLC y otros dispositivos de control se asegura la obtención de un producto de calidad.

Los equipos de control automático aseguran que los ánodos tenga una alta resistencia mecánica, alta conductividad eléctrica, baja reactividad al aire y al oxígeno, para llegar a una configuración totalmente homogenizada, ya que esta es la condición ideal para los electrodos utilizado en los procesos de reducción de alumina.

El proceso para realizar los ánodos de carbón esta sintetizado en: La planta de Carbón y todas sus instalaciones sirven de apoyo al núcleo vital de las operaciones: las celdas. En Carbón se fabrican los ánodos y la pasta catódica que hacen posible el proceso electrolítico.

Carbón tiene cinco áreas:

° Molienda y Compactación.
° Hornos de Cocción.
° Sala de Envarillado.
° Planta de pasta Catódica.
° Reparación de Celdas.

En primer lugar, en el área de Molienda y Compactación se construyen los bloques de ánodos verdes a partir de coque de petróleo, alquitrán y remanentes de ánodos consumidos (Cabos).

Durante aproximadamente 21 días, los ánodos son colocados en hornos especiales de cocción, con la finalidad de mejorar su densidad y conductividad eléctrica. Luego el ánodo es acoplado a una barra conductora de electricidad en la Sala de Envarillado. En esta misma sala se reacondicionan las varillas y se recuperan los cabos utilizados en las celdas. La planta de pasta catódica es la que produce la mezcla de alquitrán y antracita que sirve para revestir las celdas, que una vez cumplida su vida útil, se limpian, reparan y reacondicionan con bloques de cátodos y pasta catódica

Una de las observaciones más importante es que en estas plantas es indispensable el uso de mascarillas ya que hay mucho polvo en suspensión y es sumamente dañino para las vías respiratorias.

Josselyn Yépez
Daniel Pieruzzini

Visita Técnica a Venalum

En nuestra primera visita nos dirigimos hacia una de las empresas más importantes en Ciudad Guayana, Venalum, que pertenece a la Corporación Venezolana de Guayana, conjuntamente con Alcasa y Carbonorca, conforman parte del Sector Aluminio de la región, ubicando a Venezuela en décimo lugar como productor de aluminio a nivel mundial

Al inicio de la visita nos dirigimos al auditorio ubicado en el edificio administrativo, donde se proyecto un video que explicaba de forma sencilla las etapas del proceso que se ocurre en la transformación de alumina, que se lleva a cabo en 3 áreas básicas: la elaboración de los ánodos de carbón, el área de reducción y el área de colada. Después de esto nos dirigimos hacia la planta, observamos la planta de carbón y la guía de la visita nos explico que primero se realizaban los llamados ánodos verdes, hechos a base de coque de petróleo, alquitrán y otros componentes, estos son horneados 21 días aproximadamente en hornos especiales de cocción. Después de esto nos acercamos a la planta de reducción y observamos las celdas donde se lleva a cabo el proceso electrolítico que es el que produce la transformación de la alúmina que no es más que óxido de aluminio. Nuestro guía nos explicó este proceso que funciona parecido a una batería donde la carga eléctrica se mueve de un polo a su opuesto de modo que cuando esto ocurre la carga eléctrica lleva moléculas disueltas de alúmina, las cuales al disociarse se transforma en aluminio. El oxígeno liberado en este proceso combinado con el ánodo y otros gases son recogidos y tratados con el fín de trata de disminuir los daños hechos al ambiente. Observamos que esta área de reducción esta compuesta un total de aproximadamente 900 celdas, divididas en 5 líneas. Para producir una tonelada de aluminio es necesario la utilización de 2 toneladas de alúmina y 20 kilos de fluoruro de aluminio.

Después de observar esto, nos dirigimos hacia el área de colada, donde observamos como el aluminio líquido obtenido del proceso anterior, es trasegado y puesto en crisoles y son llevados al área de colada donde se realizan los productos finales de la empresa. En esta parte del proceso el alumino es agregado a algunos hornos especiales donde se le agregan elementos si se requiere aleaciones. Y se realizan lingotes de aluminio, o cilindros largos, o tochos.

Algunos datos importantes de esta empresa es que nos comentaron acerca de la elaboración de la V línea que fue un importante avance, además de las modificaciones realizada por venezolanos de modo de poner a trabajar y aumentar la producción de aluminio. El ambiente en la planta es bastante sofocante y es por eso que se recomienda seguir todas las normas de seguridad.

Josselyn Yépez

Daniel Pieruzzini