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 dispensadoras de autogás utilizan con frecuencia bombas de turbina regenerativas.

Si bien las aplicaciones de autogás presentan una parte de los desafíos, no son los únicos. De hecho, muchas aplicaciones que utilizan líquidos difíciles de manejar, como amoníaco, varios 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 aumente la presión, implosionarán y provocarán cavitación, lo que puede dañar el equipo de bombeo.

Las bombas de turbina regenerativa 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 varias 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 asemejan 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. Funcionan con un disco giratorio, sin contacto y de rueda libre con muchos cubos pequeños o celdas en su periferia que funciona como un impulsor.

Estas pequeñas celdas, típicamente 50-60 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 y establece así la capacidad de presión diferencial de la bomba, razón por la cual se denomina bomba de turbina regenerativa. Otros nombres para esta tecnología incluyen bombas periféricas, bombas regenerativas centrífugas 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 cuando transfieren líquidos a alta presión y bajo flujo, al mismo tiempo que manejan vapores o líquidos arrastrados en su punto de ebullición o cerca de él. Estas condiciones suelen limitar el rendimiento y la funcionalidad de la mayoría de las tecnologías de bombas, lo que provoca un rendimiento poco fiable, cavitación, ruido y vibraciones. En virtud de su diseño, las bombas de turbina regenerativas no sufren 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 158,5 gpm (600 L/min), y potencialmente más altos.

El impulsor y sus celdas le dan 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 uniforme junto con un diseño equilibrado hidráulicamente 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 y beneficios funcionales permiten que las bombas de turbina regenerativas se extiendan más allá de las aplicaciones típicas, como el autogas. Esta tecnología también funciona de manera óptima en aplicaciones conocidas por tener fluidos de baja viscosidad, como aerosoles y refrigerantes. Otras aplicaciones incluyen amoniaco, 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, las 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 tienen una huella más grande debido a su diseño. Generalmente se componen de múltiples etapas de bombeo, 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 gran espacio, también se vuelven más complejas para adaptarse a las demandas de estas aplicaciones. Las bombas de turbina regenerativa, que utilizan una sola etapa, ofrecen el mismo rendimiento que una bomba de canal lateral de cuatro o cinco etapas y pueden operar a velocidades de dos polos, en comparación con las limitaciones de velocidad típicamente de cuatro polos de las bombas de canal lateral.

Además, con una huella más grande y un diseño más complejo que las bombas de turbina regenerativa, las bombas de canal lateral cuentan con una cantidad considerable de componentes, muchos de ellos propensos al desgaste y fallas eventuales. 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 regenerativa tienen un tamaño compacto y un diseño menos complejo que cuenta con 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 regenerativa una mayor longevidad y ahorros financieros sustanciales. Además, debido a que las bombas de turbina regenerativa tienen un diseño más simple, no requieren un ingeniero veterano para mantenerlas. Cualquier persona técnicamente competente con experiencia moderada puede manejar esta tarea.

Apilamiento 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 partes móviles como la tecnología comparable, lo que les permite operar continuamente sin muchos inconvenientes.

Por el lado del 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 significan 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 menor cantidad 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 regenerativa (el impulsor y el sello mecánico) tampoco obligan a los propietarios a dejarlas fuera de servicio durante el mantenimiento o el reemplazo. En muchos casos, estas piezas se pueden reemplazar en una hora sin desconectar la bomba de las tuberías y, en casos frecuentes, sin desconectar el motor.

Por el lado del rendimiento, las bombas de turbina regenerativa pueden operar continuamente sin los perjuicios (pulsaciones y cavitación) que afectan a otras tecnologías de bombeo. Esta operación continua permite a los operadores usarlos 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 desempeño 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 regenerativa con largos períodos entre cualquier mantenimiento.

Cuando se vuelve necesario, el mantenimiento de las bombas de turbina regenerativas permite que los usuarios menos experimentados lo manejen. Estos usuarios no tienen que preocuparse por reemplazar varias piezas de desgaste o dejar la bomba fuera de servicio durante varias horas. En muchos casos, las bombas se pueden reparar o reconstruir sin quitarlas 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 mayor frecuencia en otras aplicaciones que alguna vez estuvieron dominadas por otras tecnologías de bombeo.

Sobre el Autor Stephen Basclain es el gerente de desarrollo comercial de Ebsray®, Cromer, Australia, líder en el diseño de turbinas regenerativas y tecnologías de bombas de desplazamiento positivo, incluidas las bombas de paletas deslizantes, de engranajes y de lóbulos. Se le puede contactar 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.