Diafragma de alto rendimiento

Principios de las bombas dosificadoras,Parte IV:Diafragma de alto rendimiento.

El sistema hidráulico con diafragma de alto rendimiento, HPD (en inglés), combina las mejores características de los sistemas hidráulicos tradicionales en un solo diseño con tecnología de avanzada. Las características del funcionamiento y la simplicidad para operarlo lo convierten en la mejor bomba para tener en cuenta principalmente en todas las aplicaciones de las bombas dosificadoras.

El funcionamiento del HPD es similar al del diafragma circular, en cuanto a que se acciona hidráulicamente y utiliza la misma forma y diafragma. Es similar a un diafragma tubular encuanto a que el fluido del proceso tiene un camino "directo y a través" del sistema hidráulico. Los bajos requerimientos de NPSH son similares a los de un extremo líquido con él pistónempacado. Pero las principales ventajas del HPD son las características exclusivas del diseño que lo distinguen de los diseños tradicionales.

El diseño de un extremo liquido con diafragma requiere de un sistema de relleno para compensar el fluido hidráulico que corre por el pistón o a través de la válvula de purga, durante el normal funcionamiento.

El fluido hidráulico también se expulsa de la cámara a través de la válvula de alivio interna cuando el sistema experimenta una presión excesiva y, por lo tanto, también debe serreaprovisionada.

El HPD (diafragma de alto rendimiento) cuenta con un Sistema de Relleno Accionado Mecánicamente (MARS, en inglés), que ofrece una serie de ventajas con respecto a lossistemas de relleno tradicionales. Para comprender las ventajas de MARS, primero deben conocerse los sistemas de relleno tradicionales.

Los diseños tradicionales utilizan un sistema que rellena la cámara cuando se produce un vacío ante la imposibilidad del diafragma de moverse más allá del plato de retención hidráulica.

Además, rellena cuando la succión se encuentra momentánea o permanentemente escasa de alimentación, debido a un cierre accidental de la válvula, NPSH insuficiente u otras situaciones similares. Cuando esto sucede, la cámara de fluido hidráulico se sobrellena, porque se produce un vacío a pesar de que el diafragma no pudo desplazarse hacia atrás. Para evitar la ruptura del diafragma debido al sobrellenado de aceite hidráulico, un plato de retención del lado proceso detiene el movimiento hacia adelante del diafragma y obliga a la válvula hidráulica de alivio a que se abra, expulsando así el exceso de fluido.

El plato de retención es un disco cóncavo (en realidad, cóncavo convexo) que sostiene al diafragma y limita su desplazamiento. La placa tiene una serie de agujeros perforados quepermiten que el fluido entre en contacto con el diafragma. La forma y el tamaño de estos agujeros requieren de un cuidadoso diseño, para mantener la resistencia del plato de retenciónque se necesita para soportar la fuerza que se ejerce sobre el diafragma con la presión de funcionamiento.

El plato de retención no ocasiona problemas durante el bombeo, ya que el fluido hidráulico atraviesa fácilmente sus agujeros. Sin embargo, el plato de retención lado proceso que se necesita para los extremos líquidos tradicionales con diafragma circular, establece limitaciones en los tipos de fluidos a procesar que la bomba puede manejar (como los lodos) dado que deben atravesar también los agujeros del plato de retención. El plato del lado del proceso también produce una pérdida de presión que aumenta los requisitos de NPSH del sistemahidráulico.

El sistema MARS elimina la necesidad de la presencia del plato de retención del lado del proceso asegurando que el fluido hidráulico solo pueda recargarse cuando el diafragmase haya vuelto a ubicar en el plato de retención del lado hidráulico. El diafragma presiona contra la válvula MARS, que sólo después permite que una válvula de vástago se abra por elvacío formado por insuficiencia en el fluido hidráulico insuficiente.

Por consiguiente, el sobrellenado hidráulico es imposible. Al eliminar el plato de retención del lado del proceso, el pasaje directo del líquido del proceso hace que el HPD constituya una elección perfecta para lodos y materiales viscosos. Además, disminuye los requerimientos de NPSH de la bomba, ya que se elimina la pérdida de presión a través del plato de retención del lado del proceso.

El sistema MARS también simplifica el arranque del HPD. A diferencia de otros extremos líquidos, no es necesario ajustar la válvula de relleno. Además, dado que el fluido hidráulico de HPD no puede sobrellenarse, no es necesario realizar procedimientos delicados para sincronizar los balances de fluido hidráulico (una tarea difícil que requieren los extremos líquidos con diafragmas tubulares y dobles). Con el HPD, sencillamente llenar el depósito y se arranca.

Tecnología de avanzada del sistema hidráulico
Diafragma compuesto premoldeado HPD

El HPD cuenta con un diafragma circular compuesto premoldeado de elastómero/teflón. Del lado del proceso, se utiliza la resistencia química del teflón. Del lado hidráulico, el elastómero transmite los factores mecánicos y elásticos adecuados.

El diafragma compuesto elimina los problemas inherentes a los diafragmas puramente de teflón. El teflón tiende a detener el flujo cuando se comprime entre dos partes metálicas (como aquellas que se necesitan para sellar el lado hidráulico del lado del proceso).

El diafragma compuesto HPD cuenta con una junta tórica integral alrededor del perímetro del diafragma, que proporciona un mejor sellado entre el fluido hidráulico y el de proceso que los materiales de diafragma convencionales. El HPD puede manejar presiones de hasta 3025 psi y temperaturas de hasta 300˚F (con modificaciones especiales).

Sistema operativo MARS

Figura 1

El diafragma (A) y el pistón (C) se encuentran completamente hacia adelante. La válvula Mars (B), en posición hacia adelante, mantiene la válvula de vástago (D) cerrada evitando que la línea de relleno de aceite hidráulico ingrese a la cámara.

Figura 2

El diafragma (A) y el pistón (C) se encuentran completamente hacia atrás. La válvula Mars (B) también se encuentra hacia atrás, debido a la posición del diafragma, liberando así al vástago (D) para que se abra de ser necesario. El vástago (D) se muestra cerrado, lo que indica que no es necesaria la recarga de aceite hidráulico.