Una bomba dosificadora mueve un volumen preciso de líquido en un período de tiempo específico y proporciona un caudal volumétrico preciso . [1] El suministro de fluidos en caudales ajustables y precisos a veces se denomina dosificación . El término "bomba dosificadora" se basa en la aplicación o el uso, más que en el tipo exacto de bomba utilizada, aunque algunos tipos de bombas son mucho más adecuados que la mayoría de los otros tipos de bombas. [2]
Aunque las bombas dosificadoras pueden bombear agua , a menudo se utilizan para bombear productos químicos , soluciones u otros líquidos. Muchas bombas dosificadoras están diseñadas para bombear a una alta presión de descarga . Por lo general, están diseñadas para medir caudales que son prácticamente constantes (cuando se promedian a lo largo del tiempo) dentro de un amplio rango de presión de descarga (salida). Los fabricantes proporcionan a cada uno de sus modelos de bombas dosificadoras una presión de descarga máxima contra la cual se garantiza que cada modelo podrá bombear. Un ingeniero, diseñador o usuario debe asegurarse de que las clasificaciones de presión y temperatura y los materiales húmedos de la bomba sean compatibles para la aplicación y el tipo de líquido que se bombea.
La mayoría de las bombas dosificadoras tienen un cabezal de bomba y un motor . El líquido que se bombea pasa por el cabezal de la bomba, entra por una línea de entrada y sale por una línea de salida. El motor suele ser un motor eléctrico que acciona el cabezal de la bomba.
Algunas bombas dosificadoras se pueden utilizar para dosificar . Una bomba dosificadora está diseñada para suministrar un caudal continuo, mientras que una bomba dosificadora está diseñada para suministrar una cantidad total precisa.
Muchas bombas dosificadoras funcionan con pistones. Las bombas de pistón son bombas de desplazamiento positivo que pueden diseñarse para bombear a caudales prácticamente constantes (promediados en el tiempo) frente a una amplia gama de presiones de descarga, incluidas presiones de descarga altas de miles de psi .
Las bombas dosificadoras accionadas por pistón funcionan comúnmente de la siguiente manera: hay un pistón (a veces llamado émbolo), generalmente cilíndrico, que puede entrar y salir de una cámara de forma correspondiente en el cabezal de la bomba. Las líneas de entrada y salida están unidas a la cámara del pistón. Hay dos válvulas de retención , a menudo válvulas de retención de bola, unidas al cabezal de la bomba, una en la línea de entrada y la otra en la línea de salida. La válvula de entrada permite el flujo desde la línea de entrada hasta la cámara del pistón, pero no en la dirección inversa. La válvula de salida permite el flujo desde la cámara hasta la línea de salida, pero no en sentido inverso. El motor mueve repetidamente el pistón dentro y fuera de la cámara del pistón, lo que hace que el volumen de la cámara se vuelva repetidamente más pequeño y más grande. Cuando el pistón se mueve hacia afuera, se crea un vacío. La baja presión en la cámara hace que el líquido ingrese y llene la cámara a través de la válvula de retención de entrada, pero una presión más alta en la salida hace que la válvula de salida se cierre. Luego, cuando el pistón se mueve hacia adentro, presuriza el líquido en la cámara. La alta presión en la cámara hace que la válvula de entrada se cierre y fuerza a la válvula de salida a abrirse, forzando la salida del líquido por la salida. Estas carreras alternas de succión y descarga se repiten una y otra vez para medir el líquido. En la parte posterior de la cámara, hay una empaquetadura alrededor del pistón o un sello en forma de rosquilla con un resorte tipo esfínter en forma de toroide en el interior que comprime el sello alrededor del pistón. Esto mantiene la presión del fluido cuando el pistón se desliza hacia adentro y hacia afuera y hace que la bomba sea hermética. La empaquetadura o los sellos pueden desgastarse después de un uso prolongado y pueden reemplazarse. La tasa de medición se puede ajustar variando la longitud de la carrera por la que el pistón se mueve hacia adelante y hacia atrás o variando la velocidad del movimiento del pistón.
Una bomba de un solo pistón suministra líquido a la salida solo durante la carrera de descarga. Si las carreras de succión y descarga del pistón ocurren a la misma velocidad y el líquido se dosifica la mitad del tiempo que la bomba está funcionando, entonces la tasa de dosificación general promediada a lo largo del tiempo es igual a la mitad del caudal promedio durante la carrera de descarga. Algunas bombas de un solo pistón pueden tener un movimiento lento y constante del pistón para la descarga y un movimiento de retracción rápido para rellenar el cabezal de la bomba. En tales casos, la tasa de dosificación general es prácticamente igual a la tasa de bombeo durante la carrera de descarga.
Las bombas que se utilizan en cromatografía de alta presión, como la cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC) y la cromatografía iónica, son muy similares a las pequeñas bombas dosificadoras de pistón. Para lograr resistencia al desgaste y a los productos químicos, como los disolventes, etc., los pistones suelen estar hechos de zafiro artificial y las válvulas de retención de bola tienen bolas de rubí y asientos de zafiro. Para producir buenos cromatogramas, es conveniente que el caudal de bombeo sea lo más constante posible. Se utiliza una bomba de un solo pistón con recarga rápida o un cabezal de bomba doble con carreras de pistón coordinadas para proporcionar un caudal de bombeo lo más constante posible.
Para evitar fugas en el empaque o sello, particularmente cuando un líquido es peligroso, tóxico o nocivo, se utilizan bombas de diafragma para la dosificación. Las bombas de diafragma tienen un diafragma a través del cual se transmite el movimiento repetido de compresión/descompresión. El líquido no penetra a través del diafragma, por lo que el líquido dentro de la bomba está sellado del exterior. Este movimiento cambia el volumen de una cámara en el cabezal de la bomba de modo que el líquido entra a través de una válvula de retención de entrada durante la descompresión y sale a través de una válvula de retención de salida durante la compresión, de manera similar a las bombas de pistón. También se pueden fabricar bombas de diafragma que descargan a una presión bastante alta. Las bombas dosificadoras de diafragma suelen estar accionadas hidráulicamente .
Las bombas peristálticas utilizan rodillos accionados por motor que se desplazan a lo largo de un tubo flexible y lo comprimen para impulsar el líquido que se encuentra en su interior. Aunque las bombas peristálticas se pueden utilizar para medir a presiones más bajas, el tubo flexible tiene un nivel de presión limitado que puede soportar.
La presión máxima nominal de una bomba dosificadora es en realidad la parte superior del rango de presión de descarga que se garantiza que la bomba bombeará a un caudal razonablemente controlable. La bomba en sí es un dispositivo de presurización que a menudo puede superar su presión nominal, aunque no se garantiza que lo haga. Por este motivo, si hay alguna válvula de cierre aguas abajo de la bomba, se debe colocar una válvula de alivio de presión en el medio para evitar la sobrepresión de la tubería o la línea de tuberías en caso de que la válvula de cierre se cierre inadvertidamente mientras la bomba está en funcionamiento. El ajuste de la válvula de alivio debe estar por debajo de la presión máxima nominal que la tubería, los tubos o cualquier otro componente que se encuentre allí podrían soportar.
Los líquidos son muy poco compresibles. Esta propiedad de los líquidos permite que las bombas dosificadoras descarguen líquidos a alta presión. Dado que un líquido solo se puede comprimir ligeramente durante una carrera de descarga, se ve obligado a salir del cabezal de la bomba. Los gases son mucho más compresibles. Las bombas dosificadoras no son buenas para bombear gases. A veces, una bomba dosificadora o similar debe cebarse antes de su funcionamiento, es decir, llenar el cabezal de la bomba con el líquido que se va a bombear. Cuando entran burbujas de gas en el cabezal de la bomba, el movimiento de compresión comprime el gas pero tiene dificultades para expulsarlo del cabezal de la bomba. La bomba puede dejar de bombear líquido con burbujas de gas en el cabezal de la bomba, aunque mecánicamente la bomba esté realizando los movimientos, comprimiendo y descomprimiendo repetidamente las burbujas. Para evitar este tipo de "bloqueo de vapor", los disolventes de cromatografía suelen desgasificarse antes del bombeo.
Si la presión en la salida es inferior a la presión en la entrada y se mantiene así a pesar del bombeo, esta diferencia de presión abre ambas válvulas de retención simultáneamente y el líquido fluye a través del cabezal de la bomba sin control desde la entrada hasta la salida. Esto puede suceder tanto si la bomba está funcionando como si no. Esta situación se puede evitar colocando una válvula de retención diferencial de presión positiva con la clasificación correcta aguas abajo de la bomba. Una válvula de este tipo solo se abrirá si se supera una diferencia de presión nominal mínima a través de la válvula, algo que la mayoría de las bombas dosificadoras de alta presión pueden superar fácilmente.