Bombas Dosificadoras: Función, Estructura y Tipos

Gabriel Baquero
Ingeniero en Mantenimiento Mecanico
Publicación: 13/08/2021

Las bombas dosificadoras, actualmente son indispensables para realizar procesos de inyecciones de químicos, principalmente utilizado para el tratamiento de agua. La función principal de una bomba dosificadora es ir liberando (dosificando) el compuesto químico de una forma óptima, continua y controlada en el fluido a tratar.

El término "dosificación" generalmente se aplica a los productos químicos utilizados en la producción de alimentos o medicamentos cuando se usan en pequeñas cantidades. Dependiendo de la aplicación o industria, existen distintos tipos de dosificación: manual o automática, esta última se les atribuye a las bombas dosificadoras, que generalmente forman parte de un sistema más grande, llamado “sistema de dosificación”.

Desde hace siglos el ser humano ha buscado la forma más eficiente para dosificar sustancias en sus procesos de forma segura y controlada. Inicialmente se realizaba manualmente mediante cargas poco precisas arrojadas en un contenedor. Posteriormente, se inició la dosificación automática mediante las primeras bombas dosificadoras, pero poco precisas. Actualmente hay modelos de dosificación automática e inteligente.

Cada sistema de dosificación cuenta con características dependiendo de su propósito, aplicación o industria, cuenta con una serie de partes vitales para su buen funcionamiento, entre ellas las bombas dosificadoras, que son una parte vital en el proceso de dosificación al regular y mantener la dosificación correcta del fluido inyectado. Son de tipo volumétrico y actúan bajo la combinación de dos factores: Dosificaciones por tiempo y cantidad de fluido movilizado en cada dosificación.

Para entender mejor el papel que desempeña una bomba dosificadora, primero debemos saber…

¿Qué es un sistema de dosificación química?

Los sistemas de dosificación son instalaciones cuyo propósito es la inyección automática y controlada de reactivos o compuestos químicos en un proceso determinado. Actualmente el proceso de dosificación se hace de forma automatizada mediante el uso de equipos especializados de bombeo, medición, protección y control.

En este proceso entran en juego las bombas dosificadoras, que son bombas hidráulicas de desplazamiento positivo, especialmente diseñadas para inyectar pequeñas y constantes cantidades de una sustancia líquida en el seno de un fluido.

 Bomba Dosificadora

La precisión es la característica más relevante de estos equipos, en especial para la medición exacta de una sustancia por sus efectos en un proceso determinado y/o el costo del mismo.

El éxito de un sistema de dosificación es controlar dos variables vitales:

  • Dosificaciones, pulsos o bombeos en un tiempo determinado.
  • La cantidad de fluido movilizado en cada dosificación.

Los sistemas de dosificación química son ampliamente usados en distintas industrias en la actualidad, centrales térmicas, para el tratamiento de agua, en cualquier industria donde se genere vapor y en los servicios de construcción para el tratamiento de agua de calefacción y refrigeración, en industrias textiles y similares en las que se requiere de tratamiento químico.

Los Sistemas de dosificación química ofrecen una amplia gama de capacidades para satisfacer las diversas aplicaciones de tratamiento químico. Sin embargo, todos comparten las mismas partes principales.

¿Qué incluye un Sistema de Dosificación Química?

Cada sistema incluye:

Sistema de Dosificación Química
  • 1. Filtro en Y: Estos filtros son instalados en la línea de succión del sistema de dosificación para mejorar el rendimiento del sistema y evitar el ingreso de suciedad a las bombas, ya que esto puede dañar el interior del cabezal de estas.

Sistema de Dosificación Química
  • 2. Columna de calibración: Las columnas de calibración están diseñadas para mejorar el rendimiento de un sistema de dosificación de productos químicos, al proporcionar una verificación del caudal de la bomba de alimentación.
Sistema de Dosificación Química
  • 3. Bomba dosificadora: Son las encargadas de realizar el proceso de succión e inyección del producto químico a dosificar.
Sistema de Dosificación Química
  • 4. Válvula de alivio: Son instaladas para evitar daños en las bombas y en todo el sistema de dosificación por taponamiento o cierre accidental de una de las válvulas ubicadas en la línea de descarga.

Sistema de Dosificación Química
  • 5. Manómetros con aisladores: Sirven para verificar y monitorear que las presiones sean las óptimas en el sistema, y sus aisladores protegen al instrumento frente a la reacción que pueden tener con los químicos que están fluyendo.
Sistema de Dosificación Química
  • 6. Válvula de contrapresión: Estas válvulas brindan seguridad al evitar que el fluido se devuelva al estar la bomba en proceso de succión.

Sistema de Dosificación Química
  • 7. Amortiguador de pulsaciones: Es utilizado para minimizar la pulsación de la dosificación y reducir la resistencia al paso en tuberías de dosificación largas, otra tarea principal también suprimir de su fuente los posibles golpes de ariete.
Sistema de Dosificación Química
  • 8. Boquilla de inyección: Desarrollado para permitir la inyección de productos químicos en la corriente central del flujo. Esto asegura la dispersión de químicos de una manera más uniforme, proporcionando una mezcla más homogénea en la tubería
Sistema de Dosificación Química

Estas pueden variar según sea la aplicación o requerimiento personalizado del usuario final.

¿Qué es una bomba dosificadora?

Recordemos que las bombas dosificadoras son bombas hidráulicas de desplazamiento positivo, especialmente diseñadas para inyectar pequeñas y constantes cantidades de una sustancia líquida en el seno de un fluido y generalmente, forman parte de un sistema de dosificación.

Los sistemas de dosificación química actúan inyectando productos químicos como el hipoclorito de sodio, ácido sulfúrico, cal hidratada, entre otros, buscando lograr un tratamiento adecuado para ajustar el pH, conductividad, alcalinidad, etc, a los valores requeridos de un proceso determinado.

¿Qué es una bomba dosificadora?

Para lograr esta inyección química de manera correcta y precisa entra en acción una de las partes principales de estos sistemas, las bombas dosificadoras, que extraen una cantidad medida de líquido a su cámara e inyecta el producto químico en un tanque o tubería que contiene el líquido que se está dosificando. Esta es accionada por un motor eléctrico o un actuador de aire, y tiene un controlador que enciende y apaga la bomba y administra el caudal.

Algunos modelos incluyen sistemas de control más sofisticados. El sistema se puede automatizar a demanda, pudiéndose incluir un PLC programable para gestionar el start/stop de bombas en función de las señales recibidas y de los instrumentos locales como transmisores de nivel, caudalímetros, etc.

Este comportamiento de las bombas dosificadoras se puede observar en el diagrama P vs Q, al mismo también se le denomina curva de desempeño, donde se observa que la curva descrita es una línea recta en el valor de caudal que se desea inyectar.

Diagrama Presión Vs Caudal (P vs Q)

Diagrama Presión Vs Caudal (P vs Q)

¿Cómo funciona una bomba dosificadora?

Independientemente de la aplicación o el tipo de la bomba dosificadora, todas comparten un principio de funcionamiento que se divide en 5 secciones:

1.Sección de transmisión de energía

Esta sección se encarga de transmitir la energía a la bomba. En las bombas de motor eléctrico y de solenoide, lo constituyen las partes que transmiten el flujo eléctrico al equipo (por medio de cables); en las bombas neumáticas lo constituye la línea de aire comprimido y en las de energía mecánica, lo constituyen palancas o afines, que llevan la energía a las partes móviles.

2.Sección de transformación de energía

Es la sección encargada de convertir la energía recibida en energía hidráulica, es decir, moviliza las partes capaces de impulsar el fluido. Se convierte la energía eléctrica en mecánica mediante un motor-eje o solenoide-eje, desplazando el diafragma o pistón; lo mismo ocurre con la energía neumática que moviliza el fluido mediante diafragma o pistón; para casos donde la energía es mecánica directamente moviliza los componentes de impulsión.

3.Sección de succión

Está constituida por una serie de partes que conectan al equipo con el tanque o reservorio de material a dosificar, permitiendo realizar la movilización de fluido hasta el interior de la bomba. Generalmente está conformada por tuberías o mangueras.

4.Sección de bombeo

Está conformada por la cámara de flujo de líquido, donde es impulsado el fluido por las partes móviles y comprende el cabezal que permite la entrada y salida del fluido del equipo. En algunos equipos posee perillas o pantallas de interfaz que permiten controlar las condiciones de bombeo.

5.Sección de descarga

Está constituida por partes que conectan al equipo con el punto de dosificación, permite realizar la inyección o dosificación de fluido. Generalmente está conformada por tuberías o mangueras.

Secciones de Bomba Dosificadora

El trabajo conjunto y organizado de estas secciones se resume en una dosificación constante y precisa de material en el punto indicado.

¿Cuáles son los tipos de bombas dosificadoras?

Los tipos de bombas dosificadoras varían según su principio de funcionamiento

Bombas Dosificadoras Peristálticas

Son bombas dosificadoras rotativas usadas para bombear una variedad de fluidos generalmente limpios y viscosos. El rotor está equipado con un conjunto de rodillos unidos a la circunferencia externa, que comprime y descomprime al tubo flexible, esto obliga al fluido ser succionado y bombeado con cada giro del rotor. Pueden ser usadas para alta y baja presión.


Bombas Dosificadoras Peristálticas

Bombas Dosificadoras de Engranajes

Las bombas de ruedas dentadas o engranajes son las bombas dosificadoras con mayor porción del mercado actualmente. Constan de dos ruedas dentadas que se engranan, alojadas en una carcasa. Impulsan al líquido confinándolo entre los dientes de las ruedas y las paredes de la carcasa. Los engranajes pueden ser helicoidales o rectos, y solo uno de ellos ejerce el desplazamiento, mientras que el otro engranaje gira sincrónico con él.

Pueden conseguirse presiones de hasta 500 bar. Los caudales manejados son de nivel medio. Existen dos tipos de bombas de engranaje, de engrane externo y engrane interno.


Bombas Dosificadoras de Engranajes

Bombas Dosificadoras de Diafragma

En su funcionamiento, la parte móvil está constituida por una membrana circular flexible (diafragma) hecha de metal, caucho o plástico, que puede ser accionada mecánica o neumáticamente. La ventaja de estos equipos es que no precisa empaquetadura para evitar la fuga de líquido entre las partes fijas y móviles, por esa razón y al solo circular flujo por ciertas secciones del equipo, las bombas dosificadoras de diafragma son utilizadas para impulsar líquidos tóxicos, abrasivos y para producción de productos limpios.


Bombas Dosificadoras de Diafragma

Los rangos de presiones y flujos de las bombas dosificadoras de diafragma dependen del tipo mecanismo con el que opera la bomba:

  • Neumático
  • Solenoide
  • Motores.

Revisa estos modelos de Bombas dosificadoras tipo Diafragma

Bombas Dosificadoras de Pistón

Son equipos que funcionan mediante un cilindro movido por una biela, el cual comprime el líquido en la cámara de alojamiento o émbolo, el fluido ingresa y sale por válvulas de retención para admisión y descarga respectivamente. Como consecuencia de dicho mecanismo dan un caudal intermitente, puesto que durante la admisión no hay descarga.

Algunos equipos no utilizan pistón como componente móvil sino otros artefactos como levas, entre otros. Son equipos que trabajan exclusivamente, por sus características, con motores eléctricos como mecanismo que moviliza las partes móviles de la bomba.


Bombas Dosificadoras de Pistón

¿Cuáles son las partes de una bomba dosificadora?

De las secciones correspondientes a una bomba dosificadora, se destacan las siguientes partes principales, pueden variar dependiendo del tipo:

  • Válvulas: en los sistemas de dosificación es de gran importancia mantener las presiones de vacío e impulsión en las líneas correspondientes, la función de las válvulas es conservar las presiones en línea y evitar el retorno del fluido en las mismas.
  • Motor: es un dispositivo mecánico que transforma la corriente eléctrica con la que es alimentado, mediante campos magnéticos, en movimiento y permite desplazar las partes móviles del equipo.
  • Solenoide: es un dispositivo electromagnético que transforma la corriente eléctrica con la que es alimentado en movimiento y permite desplazar las partes móviles del equipo.
  • Diafragma: es un disco de plástico, resina o metal que conectado a un eje es expandido y contraído para movilizar un fluido determinado.
  • Pistón/émbolo: es un sistema compuesto por un cilindro (pistón) unido a un eje y un contenedor cilíndrico (émbolo) donde se desplaza. El pistón se desplaza, según su dirección, para crear vacío o aumentar la presión de un fluido que se desea bombear.
  • Cabezal: es la pieza que conecta las líneas de succión y descarga, y constituye la parte de la bomba por donde ingresa el fluido a la bomba y por donde es expulsado de la misma durante la dosificación.

Estructura básica de una bomba dosificadora electromagnética de diafragma

Estructura básica de una bomba dosificadora electromagnética de diafragma

¿Cómo sé si necesito una bomba dosificadora?

Generalmente cuando se requiere alguna de las siguiente actividades, lo más óptimo para el proceso es realizarlo con una bomba dosificadora que maneje el fluido adecuado.

  • Desinfección: Dosificaciones de hipoclorito sódico líquido, dosificaciones de gas cloro.
  • Coagulación: Dosificaciones de sulfato de aluminio en polvo o líquido, policloruro de aluminio líquido.
  • Floculación: Dosificaciones de polielectrolitos.
  • Ajuste de pH: Dosificaciones de soda cáustica, cal hidratada, ácido clorhídrico, ácido sulfúrico.
  • Absorción: Dosificaciones de carbón activo.
  • Anti-incrustante: Dosificaciones de productos especialmente formulados para prevenir incrustaciones en sistemas de ósmosis inversa.
  • Reductor de cloro: Dosificaciones de químicos secuestradores de cloro tales como bisulfito sódico, para proteger membranas de ósmosis inversa.
¿Cómo sé si necesito una bomba dosificadora?

¿Y cómo sé cuál es la bomba dosificadora que necesito?

Para la selección correcta de una bomba dosificadora, lo primordial es hacer 3 preguntas clave:

1.¿Cuál es el caudal y presión?

Caudal: es la cantidad o volumen de fluido que se va a tratar, en un tiempo determinado. O en su defecto, cuál es el caudal del producto que se va a inyectar en la corriente de agua o del fluido a tratar.

Presión: la presión contra la cual se va a inyectar el químico.

2.¿Cuál es la viscosidad?

Viscosidad: es la resistencia que ofrece un fluido al movimiento relativo de sus moléculas. Es importante determinar el tipo de cabezal que se requiere.

3.¿Qué producto vas a dosificar?

El producto a dosificar determina el material del cabezal, en base al equipo que se va a elegir, existen tablas de resistencia química que permiten una elección rápida y confiable de material de acuerdo al producto que se dosificará.

¿Y cómo sé cuál es la bomba dosificadora que necesito?

¿Cuáles son los beneficios del uso de bombas dosificadoras?

Los sistemas con bombas dosificadoras aseguran que los procesos se ejecuten dentro de los parámetros y estándares adecuados, además de evitar problemas e inconvenientes muy costosos.

  • En las piscinas comerciales se requiere de una dosificación de productos químicos para controlar el equilibrio del pH , el nivel de cloro y otros criterios de calidad del agua.
  • En una central eléctrica, los productos químicos de tratamiento se inyectan a la caldera con sistemas de dosificación, y también para completar el agua a presión, pero en pequeñas dosis por ello se realiza mediante bombas dosificadoras de pequeña capacidad especialmente diseñadas para el trabajo demandado.
  • En la industria alimentaria, la dosificación de ingredientes es particularmente importante para garantizar la calidad de la receta, así como su seguridad alimentaria, donde la salud de los consumidores puede estar directamente implicada. La dosificación se realiza en procesos húmedos con bombas dosificadoras pero aún más importante en procesos secos, justo antes del envasado del producto.

Todo esto indica que un sistema con bombas dosificadoras es vital para mantener un correcto control, donde la exactitud en la dosificación y el bajo índice de fallas es lo primordial en las variables de calidad del proceso.

CONCLUSIONES, SOLUCIONES, ADVANCE

En Somos Advance nos dedicamos a la solución de problemas relacionados con el tratamiento de aguas y otras áreas industriales, donde los procesos de dosificación tienen una gran importancia, por la necesidad de calidad, precisión y durabilidad de los equipos encargados de dosificar químicos.

Contamos con la alianza de empresas productoras de equipos de dosificación de mayor prestigio a nivel internacional, como son LMI y MILTON ROY, ambas actualmente forman parte del conglomerado INGERSOLL RAND con sede en Estados Unidos. Otra marca aliada que está especializada en la producción de equipos de dosificación a motor es la compañía argentina DOSIVAC.

Nuestros sistemas de dosificación química y bombas dosificadoras están diseñados para una vida útil más duradera, manejo de una amplia gama de productos químicos, y ofrecen una óptima precisión en la dosificación del proceso requerido.

Estamos comprometidos a entender y optimizar tus procesos de dosificación y que juntos hagamos las cosas bien.

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