La versatilidad y capacidad de las bombas de turbina regenerativas

El autogás o gas licuado de petróleo (GLP) es una mezcla de propano y butano. Esta fuente de combustible es única porque puede almacenarse y transportarse como líquido pero quemarse como gas. Las instalaciones de dispensación de autogás utilizan frecuentemente bombas de turbina regenerativas.

Si bien las aplicaciones del autogás presentan algunos desafíos, no son únicas. De hecho, muchas aplicaciones que utilizan líquidos difíciles de manejar como amoníaco, diversos refrigerantes y muchos hidrocarburos presentan viscosidades bajas, a veces tan bajas como 0,1 centipoise (10 veces más delgadas que el agua) y una presión de vapor cercana a la presión atmosférica normal. Esto crea problemas para muchas tecnologías de bombeo, ya que estos fluidos pueden ser difíciles de sellar y la baja viscosidad aumenta el riesgo de deslizamiento interno durante la operación.

Uno de los problemas que surgen al bombear líquidos volátiles es la cavitación. Si la presión de entrada de la bomba cae por debajo de la presión de vapor del líquido, se formarán burbujas de vapor en el líquido. Estas burbujas viajarán a través de la cámara de bombeo y, a medida que aumenta la presión, implosionarán y provocarán cavitación, lo que puede dañar el hardware de bombeo.

Las bombas de turbina regenerativas funcionan bien en estas aplicaciones porque son inmunes al daño causado a otras bombas por la cavitación y pueden manejar viscosidades bajas mientras mantienen presiones altas. También tienen otras ventajas sobre los tipos de bombas alternativas.

Este artículo explorará la naturaleza versátil de las bombas de turbina regenerativas y por qué son una opción más favorable que otros tipos de tecnología de bombas.

Una mirada más cercana a las bombas de turbina regenerativas Aunque tiene características de rendimiento que se parecen mucho a las de una bomba de desplazamiento positivo (PD), la bomba de turbina regenerativa es rotodinámica. Las turbinas regenerativas combinan la alta presión de descarga de una bomba PD con la flexibilidad de rendimiento de una bomba centrífuga. Operan usando un disco giratorio, sin contacto, de rueda libre con muchos pequeños cubos o celdas en su periferia que funciona como un impulsor.

Estas pequeñas celdas, generalmente de 50 a 60 a cada lado del impulsor, recogen el líquido cuando ingresa al puerto de succión de la bomba de turbina. Luego, el impulsor acelera el líquido dentro de las celdas alrededor del estrecho canal hidráulico que las rodea.

Este rápido movimiento en espiral, a muy alta velocidad, crea presión, estableciendo así la capacidad de presión diferencial de la bomba, razón por la cual se llama bomba de turbina regenerativa. Otros nombres para esta tecnología incluyen bombas periféricas, bombas centrífugas regenerativas y bombas regenerativas, entre muchos otros. Independientemente del nombre, esta tecnología se clasifica en la familia de bombas rotodinámicas.

Las bombas de turbina regenerativas prosperan al transferir líquidos a alta presión y bajo flujo, al mismo tiempo que manejan vapores o líquidos arrastrados en o cerca de su punto de ebullición. Estas condiciones suelen limitar el rendimiento y la funcionalidad de la mayoría de las tecnologías de bombas, provocando un rendimiento poco fiable, cavitación, ruido y vibración. En virtud de su diseño, las bombas de turbina regenerativas no padecen ninguna de estas condiciones. Específicamente, estas bombas pueden manejar viscosidades de 0,1 a 50 cSt con presiones diferenciales de hasta 300 psi (20 bar) y tienen una presión de trabajo máxima permitida de hasta 493 psi (34 bar) para permitir el manejo de líquidos con altas presiones de vapor.

Las bombas de turbina regenerativas típicas generan caudales de hasta 52,8 gpm (200 L/min); sin embargo, algunas variaciones de estas bombas son capaces de manejar caudales aún mayores. Algunas iteraciones más nuevas de esta tecnología pueden alcanzar caudales máximos de hasta (y potencialmente superiores) 158,5 gpm (600 L/min).

El impulsor y sus celdas confieren a la bomba su versatilidad. El movimiento en espiral, así como su velocidad, disminuye las posibilidades de cavitación y pulsación al suavizar el fluido y colapsar las burbujas de vapor inmediatamente cuando se forman. Un flujo suave junto con un diseño hidráulicamente equilibrado no crea efectos perjudiciales y permite que la bomba de turbina regenerativa funcione sin vibraciones ni ruidos en la mayoría de las situaciones de bombeo.

Estos rasgos funcionales y beneficios permiten que las bombas de turbina regenerativas vayan más allá de las aplicaciones típicas, como el autogás. Esta tecnología también funciona de manera óptima en aplicaciones conocidas por tener fluidos de baja viscosidad, como aerosoles y refrigerantes. Otras aplicaciones incluyen amoníaco, alimentación de vaporizadores y llenado de cilindros, así como agua de alimentación de calderas.

Combinación con bombas de canal lateral Las bombas de turbina regenerativas tienen varias ventajas sobre dos tecnologías de bombas comparables (bombas de canal lateral) que funcionan en aplicaciones similares. Las bombas de canal lateral, como las bombas de turbina regenerativas, funcionan muy bien en condiciones de succión deficientes y ambas tecnologías son autocebantes. Las diferencias se reducen al tamaño y la facilidad de mantenimiento.

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Las bombas de canal lateral ocupan más espacio debido a su diseño. Generalmente se componen de múltiples etapas de bombeo y estas bombas son considerablemente más grandes que sus contrapartes de una sola etapa.

Específicamente en una instalación de GLP, una bomba de canal lateral puede requerir de cuatro a ocho etapas para cumplir con los parámetros de servicio. Con tantas etapas, las bombas de canal lateral, que ya ocupan un espacio grande, también se vuelven más complejas para adaptarse a las demandas de estas aplicaciones. Las bombas de turbina regenerativas, que utilizan una sola etapa, ofrecen el mismo rendimiento que una bomba de canal lateral de cuatro o cinco etapas y pueden funcionar a velocidades de dos polos, en comparación con las limitaciones de velocidad típicas de las bombas de canal lateral de cuatro polos.

Además, con una huella más grande y un diseño más complejo que las bombas de turbina regenerativas, las bombas de canal lateral cuentan con una cantidad considerable de componentes, muchos de ellos propensos a desgastarse y eventualmente fallar. Reparar o reemplazar estas piezas de desgaste aumenta el costo de mantenimiento de la bomba y el costo total de propiedad.

Mientras tanto, las bombas de turbina regenerativas tienen un tamaño compacto y un diseño menos complejo que presenta hasta 25 componentes. Este diseño más pequeño y simple hace que el mantenimiento sea una tarea breve y eficiente. Menos tiempo de mantenimiento y menos piezas de desgaste brindan a los propietarios de bombas de turbina regenerativas una mayor longevidad y ahorros financieros sustanciales. Además, debido a que las bombas de turbina regenerativas tienen un diseño más simple, no requieren un ingeniero veterano para su mantenimiento. Cualquier persona técnicamente competente con experiencia moderada puede realizar esta tarea.

Apilable con otras bombas PD Otras bombas PD, como las de paletas deslizantes, tienen sus ventajas. Los más distintivos incluyen tener una mayor eficiencia hidráulica y una mejor efectividad durante el cebado en comparación con tecnologías de bombas comparables.

Si bien las bombas de turbina regenerativas no tienen esas ventajas específicas, existen otras que les permiten funcionar bien en aplicaciones similares. Por ejemplo, las bombas de turbina regenerativas no tienen tantas piezas móviles como tecnologías comparables, lo que les permite funcionar de forma continua sin muchos inconvenientes.

En cuanto al mantenimiento, la falta de múltiples piezas móviles garantiza que los operadores no tengan que preocuparse por varias piezas, cada una con su propia vida útil y ciclo de servicio. Menos piezas móviles también significa menos paradas para el mantenimiento programado, junto con la necesidad de mantener varias piezas de repuesto en stock para un eventual reemplazo. Los operadores también pueden ahorrar más dinero de esta manera porque solo necesitan preocuparse por una cantidad menor de piezas, que tienden a tener una mayor longevidad que las piezas más pequeñas que se encuentran en otras tecnologías de bombeo.

Las principales piezas de desgaste de las bombas de turbina regenerativas (el impulsor y el sello mecánico) tampoco obligan a los propietarios a sacarlas de servicio durante el mantenimiento o el reemplazo. En muchos casos, estas piezas pueden sustituirse en una hora sin desconectar la bomba de las tuberías y, en casos frecuentes, sin desconectar el motor.

En cuanto al rendimiento, las bombas de turbina regenerativas pueden funcionar de forma continua sin los perjuicios (pulsaciones y cavitación) que afectan a otras tecnologías de bombeo. Este funcionamiento continuo permite a los operadores utilizarlos sin paradas frecuentes, generando más horas de uso en diversas aplicaciones.

Conclusión Cuando se trata de aplicaciones con líquidos de baja viscosidad y malas condiciones de succión o líquidos cerca de su punto de ebullición, se pueden utilizar varias tecnologías de bombeo, pero ninguna de ellas tiene las mismas características y versatilidad que las bombas de turbina regenerativas. Su rendimiento con una variedad de líquidos en diferentes condiciones permite que la tecnología prospere en una amplia gama de aplicaciones. Los desafíos que plantean estos líquidos, como el vapor arrastrado y la cavitación, no representan una amenaza para la integridad de esta tecnología de bombeo, lo que significa que los propietarios pueden esperar una larga vida útil de las bombas de turbina regenerativas con largos períodos entre cada mantenimiento.

Cuando es necesario, el mantenimiento de las bombas de turbina regenerativas permite que los usuarios menos experimentados lo realicen. Estos usuarios no tienen que preocuparse por reemplazar múltiples piezas de desgaste o dejar la bomba fuera de servicio durante varias horas. En muchos casos, las bombas se pueden reparar o reconstruir sin retirarlas de las tuberías.

Las bombas de turbina regenerativas ya han demostrado su valor en aplicaciones de autogás. A medida que sigan evolucionando, seguirán apareciendo con más frecuencia en otras aplicaciones que alguna vez estuvieron dominadas por otras tecnologías de bombeo.

Sobre el Autor Stephen Basclain es Gerente de Desarrollo Comercial de Ebsray®, Cromer, Australia, líder en el diseño de tecnologías de turbinas regenerativas y bombas de desplazamiento positivo, incluidas bombas de paletas deslizantes, de engranajes y de lóbulos. Puede comunicarse con él en [email protected]. Ebsray es una marca de PSG®, una empresa de Dover, Oakbrook Terrace, IL, EE. UU. PSG está compuesto por varias marcas líderes, incluidas Abaque®, All-Flo™, Almatec®, Blackmer®, Ebsray, em-tec®, Griswold®, Hydro™, Malema, Mouvex®, Neptune®, Quantex™, Quattroflow®, RedScrew™ y Wilden®. Para obtener más información sobre Ebsray o PSG, visite psgdover.com/ebsray o psgdover.com.