Bombas dosificadoras de químicos

¿Qué es una bomba dosificadora?

Una bomba dosificadora es una pequeña bomba de desplazamiento positivo. Está diseñado para bombear un caudal muy preciso de un producto químico o sustancia a un flujo de agua, vapor o gas. Una bomba dosificadora suministrará este caudal preciso de producto químico u otro producto por medio de una serie de métodos diferentes, pero generalmente implica introducir una cantidad medida en una cámara y luego inyectar este volumen de producto químico en la tubería o tanque que se está dosificando. Las bombas dosificadoras se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde la agricultura, la industria y la fabricación hasta la medicina.

Una bomba dosificadora es generalmente bastante pequeña y es accionada por un pequeño motor eléctrico o por un actuador de aire. Están controlados por un sistema de control externo o, más comúnmente, por un controlador interno de la bomba que puede alterar el caudal, la función de encendido/apagado y también cosas como alarmas y advertencias de funcionamiento en seco, desgasificación y bajos niveles de producto.

¿Cómo funcionan las bombas dosificadoras?

Diagrama de proceso de la bomba dosificadoraDependiendo de la marca y el modelo, una bomba dosificadora funciona en una variedad de métodos diferentes. Todos estos métodos implican tomar una cantidad medida de una sustancia química y luego inyectar ese producto en una tubería o recipiente similar. Hay un par de partes principales en la configuración de una bomba de dosificación:

El tanque o contenedor de productos químicos. El producto que se está dosificando,
La válvula de pie. Esta es una válvula de una sola vía que se conecta a una línea de succión. Se coloca en el tambor del producto y permite que la bomba permanezca cebada. Debe tener un peso sobre él para que permanezca en el fondo del tambor del producto y a veces tiene un interruptor de flotador conectado a él para que las bombas tengan una alarma activada si el producto se agota.
La bomba en sí misma. Esto puede variar en tamaño y materiales, pero generalmente es una variedad de plásticos resistentes a los productos químicos (PVC, PE o similar), cauchos o acero inoxidable. Tiene una línea de succión conectada a la entrada y la línea de dosificación conectada a la succión. La mecánica de la bomba puede variar (ver abajo).
La línea de dosificación es generalmente un tubo de PVC o PE bastante rígido o una manguera reforzada. Ocasionalmente, en aplicaciones de vapor, agua caliente o súper alta presión, la línea puede ser de acero inoxidable. Esto puede tener una variedad de válvulas de purga, alivio de presión y liberación de aire incluidas en él, pero generalmente es sólo una línea.
El inyector. En el punto en el que se inyecta el producto en el producto, hay un punto de inyección. Esta es una válvula unidireccional, de modo que cuando la bomba dosificadora empuja una cantidad de producto hacia la línea, puede superar la presión en la tubería de suministro y permitir que el producto entre en el flujo. Una vez que se libera una inyección de producto o la bomba se detiene, la válvula de una sola vía impide que el líquido en la línea de suministro suba por la línea de dosificación y dañe la bomba. El inyector también tiene un pico para que el producto sea entregado en el centro del flujo en lugar de en la pared lateral. Con el tiempo, ciertos productos, especialmente los ácidos y oxidantes como el cloro o el peróxido, pueden corroer las paredes de una tubería si se liberan justo en el borde de la corriente. La liberación del producto en el centro del flujo también crea un vórtice que permite que el producto se mezcle adecuadamente, lo cual es beneficioso para asegurar que se produzca una reacción adecuada.

Sistema de control.

Ocasionalmente hay un sistema de control instalado para asegurar que la bomba de dosificación sea precisa y que se encienda y apague en determinados momentos. Esto puede ser tan simple como un temporizador o un interruptor de flujo hasta un sistema SCADA completo o un sistema de control central similar con sensores de pH, cloro y control de velocidad variable y similar para subir y bajar el nivel que se está dosificando. También puede integrarse en un sistema de operaciones más complejo.

Existen 4 tipos diferentes de bombas dosificadoras, varían en su acción y mecanismo de bombeo y son adecuadas para diferentes aplicaciones, presiones y productos químicos. Lo son:

Inyección constante tipo diafragma.

Donde hay una cámara de la bomba que es llenada y vaciada por un pistón y un diafragma y válvulas en la entrada y salida. Cuando la cámara se llena por tracción en el pistón, dependiendo de la cantidad a dosificar (generalmente el % del caudal máximo), el volumen dosificado se inyecta a una velocidad determinada. Estas bombas son muy precisas y entregan un caudal de producto casi constante, generalmente en el rango de 6-250L/hr. Con un control correcto, también pueden ofrecer tasas de dosificación variables. Un ejemplo de ello es la gama DDE y DDA de Grundfos.

Bomba  diafragma o membrana.

Aquí es donde hay un mecanismo de diafragma de nuevo, pero en lugar de un flujo lento y constante, la bomba es controlada por una bobina de solenoide. Esta bobina aspira e inyecta el producto químico en pulsos con el intervalo de tiempo entre los pulsos que proporciona el control del caudal. Esto hace que este tipo de bomba sea mucho menos preciso, ya que el producto se entrega en pulsos con un intervalo de tiempo entre inyecciones. Generalmente son muy simples, tanto mecánica como eléctricamente, y también son muy baratos. Dicho esto, se obtiene lo que se paga y sólo se puede entregar correctamente cerca del 100% de la carga de la bomba o si el agua que se está tratando se bombea a un tanque o similar y luego se mezcla correctamente. Con el precio mucho más bajo de las bombas dosificadoras «constantes» adecuadas en la actualidad, este tipo de tecnología está anticuada.

Bombas tipo lóbulo.

Este tipo de bombas permite un cierto volumen a través de un conjunto de impulsores de tipo engranaje. El volumen entre estos impulsores posiblemente no sea tan preciso como el de las bombas de diafragma adecuadas y también tienen una superficie de desgaste, por lo que sólo son realmente adecuados cuando el producto es de alta viscosidad y autolubricante, por lo que se minimiza el desgaste. También son difíciles de configurar con precisión para caudales más bajos.

Bombas peristálticas.

Las bombas peristálticas o lobulares son un método de dosificación especializado y muy preciso. El mecanismo funciona al tener un tubo flexible por el que tiene que pasar el producto. Este tubo se dobla en un semicírculo y un pequeño rodillo en un brazo mecánico se mueve sobre el exterior del tubo. Esta acción capta una «porción» del producto en el tubo y lo empuja a lo largo y dentro del tubo de dosificación y la corriente principal. Estas bombas se utilizan ampliamente en la industria médica, ya que son fácilmente esterilizables y el mecanismo de la bomba se puede cambiar rápidamente, ya que está contaminado o dañado. La desventaja de estas unidades es que se desgastan rápidamente y como utilizan un tubo de goma flexible para la acción de la bomba, no pueden manejar el bombeo a una corriente de alta presión, ya que sólo son buenos para la presión de rotura del tubo flexible.

¿Para qué se utilizan las bombas dosificadoras?

Las bombas dosificadoras tienen una amplia gama de aplicaciones en un gran número de industrias. Esto abarca desde el tratamiento de aguas, la agricultura, la industria, la manufactura, la medicina, el procesamiento de alimentos y la minería. Por lo general, las bombas dosificadoras están configuradas para inyectar un producto en una corriente de agua o de fluido para provocar una reacción química o física. Esto puede ser tan simple como añadir un ácido o un producto químico cáustico al agua para obtener el pH en un rango deseado o añadir cloro para matar las bacterias. También se pueden utilizar para otros productos como floculantes para hacer un sedimento sólido de un líquido o alterar sus propiedades.

La dosificación también se puede utilizar para dosificar productos químicos en un arroyo para fabricar productos. Esto se puede utilizar para cosas como la fabricación como obtener una consistencia regular para un pegamento o un aditivo en la fabricación de tableros de fibra para asegurar que una salmuera para la fabricación de carne es una calidad consistente. Las bombas dosificadoras también se pueden utilizar para aplicaciones de alta presión y alta temperatura, como la dosificación de una alimentación de caldera con inhibidor de corrosión o incrustaciones o un catalizador en la alimentación de una fundición.

¿Cómo se instalan las bombas dosificadoras?

Como los componentes de un sistema de dosificación son muy importantes, la forma en que se instalan también es fundamental para que todo funcione bien. Lo primero que hay que tener en cuenta es que todos los componentes son compatibles tanto con el producto que se dosifica como con el flujo de alimentación. Cosas como alta corrosión, alta presión y alta temperatura necesitan piezas especializadas para que no se rompan, fundan o corroan.

Una vez que todo sea compatible, se debe seleccionar una buena ubicación para el punto de dosificación. Lo que hay que tener en cuenta es que debe estar ubicado para que el producto se mezcle bien y no afecte a ninguna otra parte de la tubería, es decir, si se coloca antes de una válvula o medidor de agua, entonces estas partes podrían corroerse prematuramente, no leerse correctamente o acumularse incrustaciones o lodos.

Una vez seleccionado el punto de dosificación, la bomba debe estar correctamente ubicada. Este debe estar situado junto a la red eléctrica o al aire comprimido para que funcione, generalmente al lado o por debajo del punto de dosificación para evitar el sifonado y protegido del agua, el polvo, el sol o el calor. Aunque una bomba dosificadora puede manejar productos muy corrosivos, etc., generalmente no es muy resistente a la intemperie y su carcasa tiene una clasificación IP bastante baja, por lo que a veces es necesario protegerla en un armario o carcasa para maximizar su vida útil.

Otro factor que hay que tener en cuenta es el envase del producto. Esto depende del producto en sí, de la cantidad que se dosifica y de la cantidad que se debe almacenar en la bomba. Si la bomba es de difícil acceso o va a ser dejada por largos períodos de tiempo, entonces una gran cantidad de producto necesita ser almacenada. Esto puede ser posible con un tanque a granel o un contenedor IBC siempre y cuando haya equipo de elevación o manejo de fluidos a granel en el sitio. Si no es así, el intervalo de mantenimiento puede ser más corto y el contenedor más pequeño pero más manejable. Otro método a tener en cuenta, especialmente si el producto tiene una vida útil limitada, si para tener en el acto de maquillaje. Es decir, introducir la sustancia química de base o el ingrediente como un sólido y luego convertirlo en una solución consistente con agua y dosificarla. Hay grandes desembolsos de capital para el equipo de este método, pero para situaciones de alto rendimiento y si el ahorro de costes está ahí, puede ser justificado. Un ejemplo de ello es la fabricación de polímeros para el tratamiento del agua o de sal para la fabricación de hipoclorito.

Dado que en el proceso de dosificación se utilizan algunos productos químicos bastante peligrosos, otro factor importante es la seguridad para los operarios, los usuarios finales y el medio ambiente circundante. Lo principal a tener en cuenta para esto es el producto MSDS. Esto debería haber sido consultado para ayudar a ver la compatibilidad con los componentes. Con la información de la hoja de datos de seguridad y los datos del fabricante, debería ser posible eliminarla:

Carácter corrosivo de los productos y toxicidad.
EPP necesario para los operadores y el entorno circundante.
Si necesita protección de almacenamiento en paquetes o similar para evitar derrames u otros accidentes al mínimo.
Si los sistemas de control necesitan ser especializados para asegurar que la subdosificación o sobredosificación se reduzca al mínimo si esto es crítico para el rendimiento.
Si todo esto se considera, el sistema debe ser eficiente y seguro. Una de las grandes claves de la dosificación es que si se recortan los gastos, las cosas no funcionarán como deberían y el coste, la seguridad y el rendimiento se verán comprometidos.