¿Qué es una bomba de diafragma?
Una bomba de diafragma es un tipo de bomba de desplazamiento positivo que emplea una membrana flexible (diafragma) como su componente principal para mover y presurizar un fluido. Estas bombas son adecuadas para aplicaciones de baja presión y bajo caudal, y pueden manejar diversos tipos de gases, líquidos y lodos.
Bomba de Diafragma
Dato interesante: la bomba de diafragma recibe su nombre del diafragma que utiliza para bombear el fluido. Las bombas suelen nombrarse según la parte que genera la acción de bombeo, como la bomba de engranajes o la bomba de pistón. Lo mismo ocurre con las válvulas, que generalmente se nombran según el mecanismo que utilizan para abrir y cerrar, como la válvula de bola o la válvula de compuerta.
¿Cuáles son las partes principales de una bomba de diafragma?
Una bomba de diafragma se compone de relativamente pocas partes principales, que son:
- Válvulas de retención (de succión y descarga)
- Cámara de bombeo
- Diafragma
- Colector de succión
- Colector de descarga
Partes de la Bomba de Diafragma
Las bombas de diafragma suelen ser operadas neumáticamente, pero también pueden ser accionadas eléctricamente o mecánicamente. Las bombas eléctricas requieren motores eléctricos, mientras que las neumáticas necesitan una válvula de distribución de aire. Este artículo se centra en las bombas de diafragma accionadas por aire debido a su prevalencia.
Dato interesante: las válvulas de 'retención' también se conocen como válvulas de 'check', 'unidireccionales', 'de pie', entre otros términos, ¡pero todos significan lo mismo!
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¿Cómo funciona una bomba de diafragma?
Las bombas de diafragma requieren aire comprimido, corriente eléctrica o movimiento mecánico para operar; el siguiente ejemplo asume el uso de aire comprimido, ya que es el medio más común. Existen bombas de diafragma simples y dobles, siendo las dobles más comunes por su mayor eficiencia (debido a su movimiento de doble acción).
Animación de la Bomba de Diafragma
Dato interesante: las bombas de doble acción descargan fluido en ambas direcciones (bidireccional). Las bombas de acción simple descargan fluido en una sola dirección (unidireccional). Los pistones hidráulicos y los cilindros neumáticos a menudo utilizan un diseño de acción simple o doble.
Bombas de Acción Simple y Doble
Operación de la Bomba de Diafragma
El aire comprimido (típicamente 6-7 bar/87-101psi) se conecta a una bomba de diafragma doble mediante mangueras o tuberías. Un pistón neumático (distribuidor de aire) suministra aire comprimido al espacio detrás de uno de los diafragmas mientras simultáneamente descarga aire del otro; esto es posible porque ambos diafragmas están montados en un eje común, es decir, cuando uno se mueve, el otro también lo hace. El aire descargado generalmente se expulsa a través de un silenciador para reducir el ruido y eliminar el chorro de aire a alta presión que se descarga intermitentemente.
Si se descarga aire, el diafragma afectado se contrae y adquiere una forma cóncava. Si se suministra aire, el diafragma afectado se expande y adquiere una forma convexa. A medida que el diafragma cambia de forma, se genera una presión positiva (forma convexa) o presión negativa (forma cóncava) dentro de la cámara de bombeo. El fluido es succionado o descargado de la bomba debido a las diferencias de presión creadas dentro de las cámaras de bombeo. Se utilizan válvulas de retención para asegurar que el flujo a través de la bomba ocurra solo en una dirección.
Operación de la Bomba de Diafragma
Materiales de Construcción de la Bomba de Diafragma
La carcasa de la bomba suele fabricarse de aluminio o algún tipo de material polimérico, como PTFE; el aluminio hace que la bomba sea ligera, mientras que los materiales poliméricos proporcionan resistencia a la corrosión.
Los diafragmas pueden fabricarse de goma, elastómero termoplástico (TPE) o politetrafluoroetileno (PTFE).
Ventajas y Desventajas de la Bomba de Diafragma
Las bombas de diafragma son muy versátiles y, por lo tanto, se utilizan en muchas industrias para diversas aplicaciones; son:
- Ideales para operar en entornos corrosivos o bombear fluidos corrosivos, ya que sus componentes pueden seleccionarse para ser resistentes a la corrosión.
- Pueden diseñarse para ser intrínsecamente seguras, es decir, no son una fuente de ignición en ambientes explosivos o inflamables.
- Pueden operar incluso si están parcial o totalmente sumergidas (siempre que el escape de aire esté por encima del nivel del líquido).
- Son autocebantes (las bombas de desplazamiento positivo son autocebantes, por lo tanto, también lo son las bombas de diafragma).
- Debido a su tamaño, estas bombas son ligeras y portátiles.
- Contienen pocas partes y requieren poco mantenimiento.
Dato interesante: el término 'autocebante' significa que una bomba tiene la capacidad de bombear aire.
Anotaciones del Modelo 3D
Válvula de Retención
Las válvulas de retención permiten el flujo en una sola dirección. A medida que el diafragma se mueve, la presión creada dentro de la carcasa levantará la bola de su asiento y permitirá el flujo, o presionará la bola contra su asiento y detendrá el flujo. El efecto que el diafragma tiene sobre cada válvula depende de la orientación de la válvula de retención (la válvula de retención superior opera en la dirección opuesta a la válvula de retención inferior).
Válvula de Retención de Tipo Swing Check
Succión
El fluido entra en la bomba a través de esta conexión. Las bombas de diafragma son bombas de desplazamiento positivo; por lo tanto, pueden bombear gas, líquido o vapor.
Descarga
El fluido se descarga de la bomba a través de esta conexión.
Membrana del Diafragma
El diafragma es accionado a través de un pistón neumático. Cuando se aplica presión neumática a un lado del pistón, el diafragma cambia a una forma cóncava. Cuando se aplica presión neumática al otro lado del pistón, el diafragma cambia a una forma convexa. A medida que el diafragma cambia de forma, se crea una presión positiva (convexa) o negativa (cóncava) entre las dos válvulas de retención; el fluido es succionado o descargado de la bomba debido a la diferencia de presión creada. Las membranas de los diafragmas suelen estar construidas de material de goma gruesa.
Válvulas Neumáticas
Las válvulas neumáticas dentro de la carcasa del diafragma distribuyen aire a cada lado del pistón. A medida que el aire se distribuye a cada lado del pistón, la dirección del pistón cambia, y también lo hace la forma del diafragma (de convexa a cóncava, etc.).
Recursos Adicionales
https://www.tacmina.com/learn/basics/01.html
https://www.verderliquids.com/us/en/pumps-by-principle/diaphragm-pump/how-do-diaphragm-pumps-work