Bombas de impulsor: bombeo eficiente de fluidos viscosos y con partículas sólidas

El punto de partida técnico es la arquitectura del impulsor fabricado con elastómeros, estando el EPDM diseñado para temperaturas de hasta 95 °C (130 °C durante breves periodos) y el NBR, para temperaturas de hasta unos 80 °C. Durante la limpieza in situ (Cleaning in Place), el calor provoca el ablandamiento del material y la pérdida de la fuerza de recuperación de los álabes. La consecuencia es una disminución del rendimiento de la bomba de desplazamiento o que el impulsor se pegue a la carcasa; por ello, los ingenieros de proyectos de HARTON validan siempre los ciclos de limpieza para garantizar la vida útil del impulsor de elastómero.

Un excéntrico de la carcasa deforma los álabes flexibles del impulsor al girar, lo que hace que el volumen de la cámara aumente (aspiración) y disminuya (expulsión). El elevado número de cámaras genera un flujo prácticamente continuo. El resultado es un bombeo que protege el producto, algo esencial en el transporte de vino y zumos de frutas para evitar la oxidación y la formación de espuma.

El funcionamiento sin fluido durante más de 30-60 segundos provoca, debido a la fricción de las paletas contra la carcasa, una generación extrema de calor que puede quemar el elastómero o hacer que se fusione con la pared de la carcasa. La consecuencia es un daño mecánico total del impulsor; por ello, HARTON suele integrar una protección electrónica contra el funcionamiento en seco en el sistema de control, con el fin de garantizar la seguridad del proceso.

Las bombas de impulsor de autoaspiración en seco pueden aspirar fluidos desde una profundidad de hasta unos 4,5 m. En el caso de fluidos viscosos (por ejemplo, jarabe), las palas no vuelven a su posición inicial con la suficiente rapidez debido a la elevada resistencia, lo que provoca una pérdida de flujo. Por ello, la velocidad se regula mediante convertidores de frecuencia; en el caso de fluidos viscosos, se prescriben velocidades inferiores a 600 rpm.

Se basa en una carcasa de acero inoxidable electropulido (1.4404) y elastómeros que cumplen con la normativa de la FDA. La certificación higiénica garantiza que no existan espacios muertos en los que pueda producirse crecimiento microbiano; de lo contrario, existe el riesgo de contaminación del lote. HARTON valida una rugosidad superficial de Ra ＜ 0,8 µm y suministra conexiones como el racor para tubos de leche, que facilitan el desmontaje.

La flexibilidad de las palas permite transportar sólidos blandos sin dañarlos: el impulsor se deforma para sortear el obstáculo. Esto garantiza una alta integridad del producto; el tamaño máximo de los granos se tiene en cuenta en el diseño, de modo que el caudal se mantenga estable incluso durante el transporte de puré en funcionamiento continuo.

El variador de frecuencia adapta el caudal exactamente al ciclo de llenado y permite una regulación lineal del caudal, al tiempo que protege el sellado del eje. Las rampas suaves de arranque y parada garantizan un proceso de llenado preciso y minimizan los golpes de ariete en la instalación.

Dado que las averías de las bombas durante la época de cosecha provocan pérdidas masivas, el análisis del MTBF se basa en la comprobación del desgaste de las paletas. Una disminución de la presión de bombeo indica desgaste en el borde del impulsor, lo que permite planificar su sustitución antes de que se produzca un fallo total. HARTON documenta las vidas útiles en función de los fluidos para optimizar el mantenimiento.

Especialmente cuando hay residuos azucarados en la carcasa, HARTON comprueba el rendimiento de aspiración tras las paradas, ya que las paletas pegadas pueden romperse al arrancar, lo que provocaría un fallo del grupo motopropulsor. Se recomienda realizar un ciclo de lavado o utilizar un impulsor de silicona con propiedades antiadherentes.

Es fundamental la compatibilidad química y térmica del impulsor (por ejemplo, Viton para fluidos grasos), así como la elección entre giro a la izquierda o a la derecha para lograr la máxima flexibilidad en el trasvase. Una elección incorrecta provoca la degradación del impulsor; por ello, HARTON elabora un pliego de condiciones detallado para cada caso concreto.

Los aceros inoxidables austeníticos (1.4404) forman una capa de pasivación de gran espesor frente a los medios corrosivos. Evitan la corrosión por picaduras y la corrosión superficial, que en aleaciones de menor calidad debilitarían el espesor de la pared. HARTON valida los certificados de los materiales según la norma EN 10204 3.1, con el fin de garantizar una protección duradera contra las fugas en presencia de ácidos orgánicos y soluciones de limpieza agresivas.

El caucho fluorado (Viton) presenta una elevada resistencia a los hidrocarburos. Los elastómeros estándar se hinchan rápidamente en los disolventes, lo que aumenta el par y provoca la rotura de las paletas; en casos extremos, esto puede llegar a bloquear el grupo motopropulsor. Por ello, en la bomba de ruedas de goma para la industria química se utilizan exclusivamente mezclas de alta resistencia, con el fin de mantener estable el MTBF incluso en condiciones agresivas.

El proceso de desplazamiento continuo de la bomba de impulsor flexible evita los picos de presión que podrían provocar la fatiga de las soldaduras en tuberías de plástico frágiles (por ejemplo, PVC-U, PP). El resultado es una reducción significativa de las roturas de tuberías y las fugas; en comparación con las bombas oscilantes, la tecnología de impulsor ofrece un caudal silencioso y uniforme.

Los caudalímetros y los actuadores se conectan a través de interfaces como 4-20 mA o Profinet. Esto permite un control exacto de la velocidad de la bomba en función del nivel de llenado del depósito de destino y, por lo tanto, un cumplimiento preciso de la fórmula sin riesgo de desbordamiento. Para ello, HARTON suministra sistemas de limpieza modulares con conexión a PLC para la supervisión remota.

En caso de avería, como por ejemplo un funcionamiento en seco, se genera calor por fricción entre el impulsor y la carcasa. El sistema de control de temperatura detecta este aumento antes de que se alcance la temperatura de ignición del medio, lo que permite una protección proactiva contra explosiones. HARTON valida los valores límite correspondientes en el sistema de control para descartar de forma segura los daños por funcionamiento en seco y los riesgos de incendio asociados.

La inversión del sentido de giro mediante el convertidor de frecuencia permite llenar y, a continuación, vaciar las mangueras con la misma bomba autoaspirante. Esto ahorra tiempo y evita que queden restos de producto en la tubería; para ello, HARTON suministra estaciones móviles con un selector integrado para el giro a la izquierda.

Gracias a su diseño que facilita el mantenimiento, con una tapa frontal fácilmente desmontable, la sustitución suele poder realizarse directamente en la instalación, sin necesidad de desmontar las tuberías. Esto reduce considerablemente el tiempo de inactividad (MTTR) y disminuye los costes de explotación en funcionamiento continuo. Es imprescindible respetar las normas vigentes en materia de prevención de accidentes.

Son decisivos la dureza Shore del elastómero y la resistencia del sellado del eje frente a las partículas. En el caso de fluidos abrasivos, se opta por neopreno de alta resistencia; una elección incorrecta provoca un rápido desgaste de los bordes de las paletas y la pérdida de la autoaspiración. HARTON elabora una matriz de desgaste específica para la adquisición de bombas.

Dado que los depósitos de sal en la zona de las puntas de las palas pueden provocar grietas en el elastómero durante la puesta en marcha, HARTON comprueba de forma específica el rendimiento de aspiración tras los paros. En caso de riesgo, se recomienda un mantenimiento preventivo que incluya dispositivos de lavado automatizados para neutralizar la formación de cristales.

La relación entre el volumen geométrico de bombeo y el caudal real bajo contrapresión indica el grado de desgaste interno, así como la influencia de la viscosidad en los datos de rendimiento. A partir de ahí se pueden corregir los parámetros de velocidad del sistema de control; HARTON proporciona las curvas características correspondientes para garantizar una dosificación precisa incluso cuando el impulsor está desgastado.

En la dosificación de polímeros en los procesos de depuración, el comportamiento del flujo en la carcasa del impulsor se caracteriza por gradientes de presión locales reducidos, lo que protege las largas cadenas moleculares de los floculantes. Esto evita el «desmenuzamiento» mecánico de los agentes floculantes y garantiza una sedimentación óptima en el tanque de clarificación; a diferencia de lo que ocurre con las bombas centrífugas, se conserva la eficacia química de los coadyuvantes de floculación.

El contenido de sólidos y el tamaño de las partículas en los lodos determinan el diseño; la bomba debe disponer de reservas para hacer frente a aumentos repentinos de la viscosidad. El amplio paso de sólidos de las cámaras permite transportar incluso inclusiones fibrosas. De lo contrario, las obstrucciones provocarían costosas paradas del sistema; HARTON valida las dimensiones de paso para garantizar un funcionamiento sin fallos.

En caso de averías, como el desbordamiento de una piscina, la bomba, montada sobre un carro con ruedas, puede colocarse rápidamente en distintos lugares de intervención. La bomba autoaspirante arranca sin necesidad de llenar previamente la tubería de aspiración, lo que permite un tiempo de reacción extremadamente corto; HARTON suele suministrar estas unidades con un convertidor de frecuencia integrado.

Las aguas residuales procedentes de los procesos de limpieza suelen superar los 65 °C. La resistencia térmica del EPDM debe validarse además frente a la agresión química de los productos de limpieza, ya que los elastómeros envejecen más rápidamente con el calor (despolimerización) y, de lo contrario, se rompen prematuramente. Para ello, HARTON utiliza mezclas con una mayor estabilidad térmica.

Los presostatos electrónicos detectan inmediatamente los atascos en la tubería de presión y desconectan el motor antes de que se alcance la presión de rotura de la tubería. Esto protege el medio ambiente frente a fugas incontroladas de aguas residuales; una válvula de derivación integrada actúa como redundancia mecánica.

La arena mineral tiene un efecto abrasivo sobre la carcasa de acero inoxidable. Procesos como el kolsterizado aumentan considerablemente la dureza de la superficie sin reducir la resistencia a la corrosión. Esto garantiza una elevada fuerza de succión de forma duradera y maximiza la vida útil de la rueda de elastómero, incluso con fluidos que contienen arena.

Las biopelículas pueden hacer que el impulsor se «pegue» a la carcasa; en ese caso, poner en marcha la máquina sin una limpieza previa suele provocar la rotura de las puntas de las palas y una pérdida inmediata de rendimiento. Se recomienda un mantenimiento preventivo con intervalos de lavado periódicos para evitar los depósitos biológicos.

Es fundamental que el impulsor sea resistente al aceite y a la grasa, por lo que es imprescindible utilizar NBR o Viton; el EPDM queda descartado, ya que se hincha al entrar en contacto con aceites minerales. Una elección incorrecta provoca el bloqueo mecánico de la bomba; HARTON elabora una matriz de materiales detallada al respecto.

El mantenimiento se basa en el control del caudal a lo largo de la vida útil. El desgaste progresivo puede provocar una dosificación insuficiente de los agentes neutralizantes y, por lo tanto, el rebasamiento de los límites legales. HARTON suministra kits de mantenimiento para la sustitución rápida de los impulsores.

A altas velocidades, la fuerza centrífuga actúa sobre las palas flexibles, de modo que dejan de estar completamente en contacto con el excéntrico de la carcasa, con lo que se pierde la estanqueidad de la cámara. La consecuencia es una caída del caudal y un mayor desgaste; HARTON limita la velocidad máxima mediante su diseño para garantizar un funcionamiento estable y eficiente.

La agresividad química y la mayor densidad del fertilizante requieren una bomba diseñada para soportar una mayor carga del motor. Las paletas flexibles permiten el transporte sin obstrucciones causadas por sales cristalizadas. Un dimensionamiento insuficiente provoca el sobrecalentamiento del motor; HARTON valida la potencia absorbida para garantizar un funcionamiento agrícola fiable.

Los sustratos en las plantas de biogás suelen alcanzar temperaturas de entre 45 y 55 °C. La resistencia térmica del NBR debe validarse para el contacto prolongado con los residuos de fermentación, ya que la estabilidad mecánica de las paletas disminuye con el calor prolongado y la altura de elevación puede reducirse. HARTON comprueba la vida útil en estas condiciones.

Las ruedas de elastómero evitan los golpes de ariete en el sistema de mangueras, que provocarían una pulverización irregular, y garantizan así una distribución uniforme del agua a través de las barras de pulverización. En comparación con las bombas de pistón, la bomba autoaspirante permite un funcionamiento silencioso que protege la junta de estanqueidad del eje y las tuberías.

Al vaciar los depósitos, suelen producirse fases de aire. El sistema electrónico de protección contra el funcionamiento en seco detecta la ausencia de fluido a través de la temperatura o el consumo de potencia del motor y evita así que las palas se fusionen con el excéntrico de la carcasa en caso de pérdida repentina de succión, lo que evitaría costosas reparaciones in situ.

Son fundamentales un par elevado y una velocidad de giro baja, lo que requiere un eje de transmisión reforzado y un impulsor de neopreno con una elevada fuerza de recuperación. Un régimen de giro demasiado elevado provoca cavitación en el medio viscoso; para ello, HARTON diseña un sistema de control mediante convertidor de frecuencia que permite un aumento gradual de la fuerza.

Los sensores de presión mantienen constante la tasa de aplicación y compensan automáticamente las pérdidas de presión provocadas por mangueras largas. Esto permite una fertilización de gran precisión; las interfaces adecuadas para el control automatizado del llenado se comunican directamente con el ordenador de a bordo de la máquina agrícola.

El funcionamiento en sentido antihorario permite bombear los restos que quedan en las mangueras de vuelta al depósito, con lo que el sistema se vacía prácticamente por completo. Esto reduce las molestias por olores y la contaminación; HARTON fabrica estos equipos sobre carros móviles de acero inoxidable para su uso en condiciones exteriores exigentes.

Los millones de ciclos de flexión provocan fatiga en el material de las paletas. Una sustitución a tiempo evita una rotura repentina en la próxima temporada y restablece la autoaspiración total. Si se descuida este mantenimiento, existe el riesgo de que se produzca un fallo de aspiración al inicio de la temporada; HARTON suministra kits de mantenimiento ya preparados.

HARTON comprueba si el impulsor sigue girando libremente tras un periodo prolongado de inactividad, ya que los residuos de fermentación secos pueden bloquear las palas y provocar daños por sobrecarga en el motor. Se recomienda realizar un enjuague a fondo con agua antes de cada periodo prolongado de inactividad.

Es fundamental la resistencia química de la rueda de elastómero frente a los aceites vegetales; para ello se utilizan Viton o NBR especializado, con el fin de evitar que el impulsor se ablande. Esto garantiza una acumulación de presión estable durante el trasvase; HARTON valida los materiales para garantizar la máxima vida útil.