Las bombas peristálticas dan respuesta al reto del bombeo multicanal

Las bombas de tubos peristálticas son la solución flexible y económica para las aplicaciones de transferencia de fluidos multicanal

Introducción a las bombas peristálticas multicanal

Los técnicos de los laboratorios de investigación y centros de proceso a menudo deben bombear varios canales de fluido a la vez. Las soluciones asequibles y compactas para estas aplicaciones pueden ahorrar tiempo y recursos considerables, a la vez que pueden mejorar enormemente la eficiencia del proceso.

El control sincrónico de múltiples canales puede aportar diversas ventajas. La variación de la velocidad del motor variará simultánea y proporcionalmente al caudal en todos los canales. El uso de un motor de accionamiento único puede reducir notablemente el coste por canal. También puede reducir los requisitos energéticos totales, el número de piezas móviles y los requisitos de tamaño y espacio del sistema de bombeo. El resultado combinado será un sistema de gestión de fluidos asequible y económico de manejar y mantener.

Las bombas de tubos peristálticas son una opción extremamente eficiente y rentable para el bombeo de múltiples canales. Las bombas peristálticas están disponibles en una gran selección de cabezales de bomba, accionamientos y tubos intercambiables.

Las bombas peristálticas multicanal se utilizan exitosamente en diversas industrias, incluyendo la de productos farmacéuticos, el procesamiento químico, la biotecnología, el procesamiento de alimentos, la impresión, la agricultura y el tratamiento de aguas. Entre las aplicaciones, además de la transferencia general de fluidos, se incluyen la medición y dispensación.

La ventaja más importante de la bomba peristáltica es el uso de tubos flexibles a modo de cámara de bombeo. El fluido que se bombea permanece dentro de los tubos en todo momento: los tubos son la única pieza mojada de la bomba. Esta característica reduce notablemente el riesgo de contaminación y le ofrece un control extraordinario sobre el contenido y la pureza del fluido, y sobre la integridad de su proceso.

Los tiempos de mantenimiento, limpieza e intercambio de fluidos se minimizan y una bomba puede transferir varios fluidos distintos simplemente con cambiar los tubos. La bomba peristáltica ofrece una transferencia respetuosa de fluidos sensibles o que suponen un desafío, incluidos los gases, líquidos viscosos y fluidos de fase mixta, como combinaciones de gas/líquido y sólido/líquido.

Entre las especificaciones de la bomba y los criterios de selección se incluyen: tasas de flujo del fluido, características del fluido, compatibilidad de los tubos con productos químicos, facilidad de cambio de los tubos, flexibilidad en el diseño de la bomba (por ejemplo, cabezales apilables versus cabezales de cartucho), precisión global y precisión entre canales, requisitos de par y características del control del accionamiento. Siga leyendo para hacerse una idea de estos criterios de selección con más detalle.

Características de los tubos de bomba y del fluido

La tasa de flujo y la dinámica del fluido a través de una bomba peristáltica se ven afectadas por las dimensiones de los tubos, el diseño del colector de la bomba, la geometría del alojamiento de oclusión del tubo, el número de rodillos y el diámetro global del conjunto de rodillos. Como resultado, cada combinación de tipo de tubos y tipo de cabezal de bomba posee un conjunto único de características de rendimiento.

Tubos de bomba

El tamaño de los tubos (específicamente el diámetro interior o DI) es directamente proporcional a la tasa de flujo de todos los cabezales de la bomba. Los tamaños de tubo más grandes y mayores diámetros de los rotores poseen un mayor volumen «cojín» (el espacio para el fluido en los tubos entre los rodillos adyacentes en el cabezal de la bomba). Este volumen determina el caudal por revolución del cabezal de la bomba.

Para garantizar la precisión, es importante utilizar tubos de bomba de precisión de elevada tolerancia y calibrar la bomba. «Elevada tolerancia» significa que el diámetro interior y el grosor de pared de los tubos se han mantenido en unos límites de tolerancia muy estrechos durante su fabricación. Las variaciones mínimas en las dimensiones de los tubos se traducen directamente en variaciones mínimas en la tasa de flujo. Calibración de la bomba; ajustando la velocidad del motor, el tiempo de funcionamiento o la oclusión (fuerza de aplastamiento aplicada a los tubos) se seguirá reduciendo la variación y mejorará la repetibilidad. Calibre siempre la bomba en las condiciones de aplicación reales (tipo de fluido, temperatura, etc.).

La mayoría de los materiales para tubos tienen un periodo de prueba de funcionamiento, durante el cual la memoria de la forma de los tubos y la tasa de flujo del fluido se ajustan y estabilizan. La duración de este periodo de prueba de funcionamiento varía en función del tamaño y el material de los tubos. Para una elevada precisión, haga funcionar una bomba equipada con nuevos tubos de bomba como mínimo de entre 10 y 15 minutos antes de calibrar el caudal de cada uno de los canales.

Colectores

Se pueden utilizar los canales de caudal de bombas multicanal de forma independiente, o agruparlos con conectores en Y. Cuando se construye un colector para disponer de una entrada o salida comunes para diversos tubos, se reduce el número de plomadas del origen o al recipiente receptor. Cuando se combinan los canales en el lado de descarga, la tasa de flujo aumenta. Con un cabezal de bomba de desplazamiento especial, una combinación de canales puede reducir la pulsación del caudal. Recuerde utilizar tubos de mayor diámetro en el lado de un solo canal del colector (tanto en las aguas arriba o aguas abajo de la bomba) para minimizar la cavitación y contrapresión de la bomba.

Hay disponibles conjuntos de tubos de doble Y que utilizan tubos de silicona curados al platino de Masterflex® para estas aplicaciones.

Tipo de fluido

Las consideraciones relativas al fluido son las mismas para las aplicaciones de un solo canal y de múltiples canales. Los fluidos de baja viscosidad similares al agua se mueven fácilmente a través de tubos de muchos tamaños diferentes. Los fluidos de viscosidad más elevada pueden requerir tubos de mayor diámetro y una velocidad de bombeo relativamente más lenta (rpm). Los tubos con una mayor relación entre el grosor de pared y el diámetro interior (tubos de pared gruesa) generarán una altura de aspiración mayor (en comparación con los tubos de pared delgada del mismo DI) y están recomendados para fluidos más viscosos.

Tipos de cabezales de bombas peristálticas

Hay tres tipos de cabezales de bomba que se adaptan fácilmente a las aplicaciones multicanal: cabezales apilables de un solo canal, cabezales multicanal y cabezales de cartucho. Los cabezales multicanal y de cartucho ofrecen el número máximo de canales de tubo en un espacio relativamente pequeño.

Los cambios frecuentes de tubos afectan notablemente a los tiempos de configuración y mantenimiento de la bomba. Algunos cabezales de bomba apilables deben desmontarse o retirarse del accionamiento para poder cambiar los tubos. Otros estilos de cabezal apilable, entre ellos, los de las bombas Masterflex® Easy-Load® y la mayoría de los cabezales con bomba de cartucho y multicanal son más fáciles de configurar y reparar. Los operarios pueden retirar y sustituir los tubos sin tener de desmontar el cabezal de la bomba.

Cabezales de bomba apilables de un solo canal

Usted puede añadir o retirar cabezales apilables de un solo canal en función de las necesidades de la aplicación. Es por ello que los cabezales de bomba apilables son populares para aquellas aplicaciones que requieren flexibilidad y la reconfiguración frecuente del diseño de la bomba. Se prefieren los cabezales apilables para tamaños de tubo mayores, y cuando la aplicación requiere una altura de elevación o presión de descarga elevadas.

Normalmente se pueden montar de dos a cuatro cabezales apilados en un accionamiento en función del rango de velocidades y la potencia del accionamiento. El cabezal de bomba de doble canal Masterflex® L/S® Easy-Load® II puede ofrecer hasta 8 canales con cuatro cabezales apilados en un único accionamiento.

Usted puede montar cabezales de bomba individuales con otros del mismo tipo o con cabezales de bomba que acepten un rango diferente de tamaños de tubo. Esta es una ventaja valiosa para aplicaciones de caudal proporcional, ya que le permite mezclar y combinar tamaños de tubo y estilos de cabezal de bomba para obtener las tasas de flujo requeridas. Son posibles tasas de flujo proporcionales superiores a 100:1.

Los cabezales de bomba apilables que incorporan un diseño de rodillos desplazados limitan el par impuesto en el circuito del accionamiento cuando se montan juntos dos o más cabezales de bomba. Los cabezales apilables con rodillos de desplazamiento ofrecen volúmenes ligeramente diferentes de canal a canal cuando se utilizan para breves tiempos de dispensación/volúmenes bajos (en función de la posición final de los rodillos). Esta limitación desaparece cuando las bombas funcionan continuamente o con volúmenes de dispensación de varios cientos de milímetros o más.

Cabezales de bomba multicanal

Los cabezales multicanal son la opción más novedosa para aplicaciones de múltiples canales. Estos cabezales de bomba combinan muchas de las mejores características de los cabezales de cartucho y los cabezales apilables de un solo canal.

Estos cabezales ofrecen un caudal de pulsación relativamente bajo: de dos, cuatro u ocho canales sin cartuchos. También pueden apilarse para hasta 32 canales en función del tamaño de los tubos, su fórmula y la potencia del accionamiento. El flujo entre canales es sincrónico sin ajuste de la oclusión. Estas características dan a los cabezales multicanal la flexibilidad de configuración de los cabezales apilables de un solo canal, así como el flujo sincrónico y la capacidad de los canales de los cabezales de cartucho.

Los cabezales de bomba multicanal Masterflex® L/S® están disponibles para los tubos de microorificio y para los tamaños de tubo Masterflex® L/S®.

Cabezales de bomba de cartucho

Los cabezales de bomba de cartucho aceptan un número máximo predeterminado de canales: se puede utilizar cualquier número de canales en función de la capacidad del cabezal y el accionamiento. Los cabezales de bomba de cartucho están disponibles por separado o integrados en el diseño de la bomba. Los cabezales de cartucho Masterflex® L/S® son de tipo modular y pueden montarse en la mayoría de los accionamientos Masterflex^® L/S^® . Hasta 12 canales individuales montados en un cabezal único con tasas de flujo tan bajas como 0,0005 ml/min por canal.

Las bombas de cartucho tienen rodillos largos que ofrecen un suministro sincrónico del fluido entre los cartuchos. Estos cabezales de bomba también tienen un mayor número de rodillos que los cabezales de un solo canal, lo que se traduce en un caudal de pulsación más bajo y una mayor exactitud en volúmenes y tasas de flujo bajos. Estas bombas están recomendadas para aplicaciones de bajo volumen/transferencia de fluidos con tasas de flujo bajas.

Los cabezales de cartucho con oclusión ajustable ofrecen la máxima exactitud entre canales de todo tipo de cabezal de bomba. Los ajustes precisos a la oclusión en canales individuales pueden compensar eficazmente cualquier variación menor en las dimensiones de los tubos que conllevan ligeras variaciones de caudal.

Selección del accionamiento para el cabezal de la bomba

Seleccione un accionamiento con par (o potencia) y velocidad suficientes para cumplir con los requisitos de caudal y del cabezal de la bomba. Los accionamientos que funcionan en un rango de velocidades inferior normalmente ofrecen un mayor par y pueden accionar un mayor número de cabezales apilados y canales de tubos.

Los accionamientos de velocidad fija son adecuados para las aplicaciones de transferencia básicas. Las diferentes velocidades y relaciones de transmisión ofrecen un rango de salidas de par y los diferentes tamaños de tubo permiten distintas tasas de flujo.

Los accionamientos de velocidad variable le permiten ajustar la tasa de flujo simultáneamente para todos los canales con la tasa de flujo en los canales secundarios en proporción con el primer canal. Es posible conseguir un rango muy amplio de tasas de flujo ajustando la velocidad del accionamiento y seleccionando diferentes tamaños de tubo.

Los accionamientos digitales ofrecen el control de velocidad más preciso y repetible y, por lo tanto, la máxima exactitud de la tasa de flujo. En función de las características y el nivel de rendimiento, los accionamientos digitales también ofrecen la visualización de la tasa de flujo, la velocidad de bombeo (rpm), el volumen de dispensación (volumen total dispensado mediante múltiples ciclos de dispensación). Preste atención a que la visualización de la tasa de flujo/volumen será normalmente la de una canal, a menos que se hayan incorporado varios caudalímetros en un sistema.

Aplicaciones de fluido

Las bombas de velocidad fija y oclusión fija son populares por la repetibilidad de la tasa de flujo, la carga consistente del tubo y la facilidad de uso general. Utilizadas con tubos extruidos de precisión, estas bombas pueden suministrar fluidos con una exactitud de entre el 3 y 5 % entre canales. Este nivel de rendimiento es adecuado para la transferencia de fluidos a granel, intercambiadores de calor y transferencia de tinta en aplicaciones de impresión, solo por nombrar algunas. Hay disponibles sistemas de bombeo de velocidad fija completos Masterflex^® I/P^® que disponen de lavado para aplicaciones de proceso en configuraciones de 3 y 4 canales.

Los cabezales de bomba de cartucho y multicanal son populares para el muestreo, la dispensación y la medición precisos de los fluidos. Los rodillos sincrónicos ofrecen un suministro coordinado del fluido entre cada canal al cabezal de la bomba. Los cabezales multicanal suministran exactitudes de caudal entre canales en el rango de entre el 1,5 y 2 %. Con oclusión ajustable, los cabezales de bomba de cartucho pueden suministrar exactitudes de caudal del 1 % entre canales. La dispensación y medición precisas, las técnicas analíticas en la investigación y la garantía de calidad, y el muestreo y monitorización ambiental requieren un elevado nivel de rendimiento y precisión.

Resumen

Las bombas de tubos peristálticas ofrecen una combinación única de características de gestión de fluidos y flexibilidad de configuración para aplicaciones de múltiples canales. Una serie de tamaños de tubo intercambiables, materiales de tubo, cabezales de bomba y accionamientos le permiten personalizar su sistema de bombeo al precio más económico posible. Los sistemas de bombeo peristáltico multicanal se adaptan a una gran variedad de aplicaciones con ahorros inmensos en tiempo, espacio y recursos

 

Escrito por Phil Nyren, Product Manager Fluidics