Bombas peristálticas: guía definitiva sobre su funcionamiento, aplicaciones y selección

Las aplicaciones de manipulación de fluidos en diversas industrias enfrentan numerosos desafíos, desde mantener la esterilidad hasta bombear fluidos viscosos o corrosivos. Elegir la bomba incorrecta puede provocar contaminación, fugas y mantenimiento frecuente, lo que resulta en costosos tiempos de inactividad y una menor eficiencia.

Las bombas peristálticas ofrecen una solución única para estos desafíos, gracias a su principio de funcionamiento distintivo que garantiza un flujo suave y sin pulsaciones sin contacto entre la bomba y el fluido. Al emplear un diseño simple pero efectivo, las bombas peristálticas superan las limitaciones de los tipos de bombas tradicionales, lo que las hace ideales para una amplia gama de aplicaciones.

En esta guía completa, nos adentraremos en el mundo de las bombas peristálticas y exploraremos sus componentes, tipos y principios de funcionamiento. También analizaremos sus ventajas, desventajas y consideraciones clave para seleccionar la bomba adecuada para su aplicación específica.

¿Qué es una bomba peristáltica?

Una bomba peristáltica es un tipo de bomba de desplazamiento positivo que utiliza la compresión y relajación alternas de un tubo flexible para mover líquidos. La acción de bombeo es similar a la peristalsis, la contracción y relajación de los músculos que ayuda a mover los alimentos a través del tracto digestivo. Este mecanismo de bombeo único permite que las bombas peristálticas manipulen una amplia variedad de líquidos de manera suave y eficiente.

Concepto de desplazamiento positivo

Las bombas peristálticas pertenecen a la categoría de bombas de desplazamiento positivo. En una bomba de desplazamiento positivo, se desplaza o mueve un volumen fijo de fluido con cada ciclo de funcionamiento de la bomba. Esto se logra atrapando una cierta cantidad de fluido y obligándolo a fluir a través de la bomba hacia la tubería de descarga. Las bombas de desplazamiento positivo proporcionan un caudal constante a una velocidad determinada, independientemente de la presión de descarga, lo que las hace ideales para aplicaciones que requieren una dosificación o medición precisa.

Componentes de las bombas peristálticas

Los componentes principales de una bomba peristáltica incluyen:

• Tubos flexibles: el corazón de una bomba peristáltica es el tubo flexible a través del cual se bombea el fluido. Los tubos suelen estar hechos de materiales como silicona, PVC u otros elastómeros que pueden soportar la compresión y relajación repetidas.
• Rotor y rodillos/zapatas: El rotor es un componente circular con dos o más rodillos o zapatas adheridos a su circunferencia. A medida que el rotor gira, los rodillos o zapatas comprimen el tubo flexible, creando un sello entre los lados de succión y descarga de la bomba.
• Carcasa de la bomba: La carcasa o alojamiento de la bomba encierra el rotor y los tubos, lo que proporciona protección y soporte. La carcasa también incluye los puertos de entrada y salida del fluido.
• Motor: Las bombas peristálticas funcionan con un motor eléctrico, que puede ser de corriente alterna o continua según la aplicación. La velocidad del motor determina el caudal de la bomba.

Cómo funcionan las bombas peristálticas

La acción de bombeo en una bomba peristáltica se logra mediante los siguientes pasos:

1. El tubo flexible se inserta en la carcasa de la bomba, formando un bucle alrededor del rotor.
2. A medida que el rotor gira, los rodillos o zapatas acopladas a él comprimen el tubo, creando un sello entre los lados de succión y descarga.
3. La rotación del rotor hace que el punto de compresión se desplace a lo largo del tubo, atrayendo el fluido detrás de la sección comprimida y empujándolo hacia adelante.
4. A medida que el rotor continúa girando, se aspira nuevo fluido hacia el tubo mientras que el fluido extraído anteriormente se descarga de la bomba.

Este proceso se repite continuamente, creando un flujo constante de fluido a través de la bomba. El caudal es proporcional a la velocidad del rotor y al tamaño de la tubería.

Tipos de bombas peristálticas

Hay tres tipos principales de bombas peristálticas:

Bombas de tubo

Las bombas de tubo, también conocidas como bombas peristálticas de laboratorio o de bajo caudal, son el tipo más común. Utilizan tubos flexibles de diámetro pequeño (normalmente de menos de 8 mm) y están diseñadas para caudales y presiones más bajos. Las bombas de tubo se utilizan ampliamente en aplicaciones de laboratorio, médicas y biotecnológicas para la dosificación y medición precisas de fluidos.

Bombas de manguera

Las bombas peristálticas industriales o de alto caudal utilizan mangueras reforzadas de mayor diámetro (normalmente de 10 a 25 mm) y están diseñadas para caudales y presiones más elevados. Las mangueras suelen estar fabricadas con materiales como Norprene o Marprene, que ofrecen mayor durabilidad y resistencia a los productos químicos. Las bombas peristálticas se utilizan habitualmente en aplicaciones industriales como el tratamiento de aguas residuales, el procesamiento químico y la minería.

Bombas microfluídicas

Las bombas microfluídicas son bombas peristálticas especializadas diseñadas para manipular volúmenes extremadamente pequeños de fluidos, generalmente en el rango de microlitros o nanolitros. Estas bombas utilizan componentes miniaturizados y tubos de diámetro muy pequeño (a menudo, menos de 1 mm). Las bombas microfluídicas se utilizan en aplicaciones como el descubrimiento de fármacos, los diagnósticos en el punto de atención y los dispositivos de laboratorio en un chip.

Cálculos de caudal para bombas peristálticas

El caudal de una bomba peristáltica se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:

Q = n × V

Dónde:

• Q = Caudal (mL/min)
• n = Velocidad del rotor (rpm)
• V = Volumen por revolución (mL/rev)

El volumen por revolución depende del tamaño de la tubería y de la cantidad de rodillos o zapatas del rotor. Los fabricantes suelen proporcionar tablas o calculadoras de caudal para ayudar a los usuarios a determinar el tamaño de tubería y la velocidad del rotor adecuados para el caudal deseado.

Ventajas de las bombas peristálticas

Manipulación cuidadosa de fluidos

La acción de bombeo peristáltica es suave y no invasiva, lo que la hace adecuada para manipular fluidos delicados, como cultivos celulares, sangre y otras muestras biológicas. El fluido solo entra en contacto con el interior del tubo, lo que minimiza el riesgo de contaminación o daños.

Bajo mantenimiento

Las bombas peristálticas tienen pocas piezas móviles y el fluido solo entra en contacto con los tubos, lo que reduce el desgaste de los componentes de la bomba. Esto da como resultado menores requisitos de mantenimiento y una vida útil más prolongada en comparación con otros tipos de bombas.

Flujo reversible

Al invertir la dirección del rotor, las bombas peristálticas pueden cambiar fácilmente la dirección del flujo de fluido. Esta capacidad bidireccional es útil en aplicaciones que requieren vaciar líneas o eliminar obstrucciones.

Autocebante

Las bombas peristálticas son autocebantes, lo que significa que pueden extraer líquido de una fuente incluso cuando la bomba está seca. Esto elimina la necesidad de cebado manual o sistemas de cebado adicionales.

Capacidad de funcionamiento en seco

A diferencia de otros tipos de bombas, las bombas peristálticas pueden funcionar en seco sin sufrir daños. Si se agota el suministro de fluido, la bomba puede seguir funcionando sin riesgo de agarrotamiento o sobrecalentamiento.

Desventajas de las bombas peristálticas

Capacidad de presión limitada

Las bombas peristálticas suelen tener capacidades de presión más bajas en comparación con otras bombas de desplazamiento positivo, como las bombas de engranajes o de pistón. La presión máxima está limitada por la resistencia del material de la tubería y la fuerza de compresión de los rodillos.

Flujo pulsante

La acción de bombeo peristáltico crea una ligera pulsación en el flujo del fluido, especialmente a velocidades bajas. Esta pulsación se puede minimizar utilizando más rodillos o una zona de compresión más larga, pero puede no ser adecuada para aplicaciones que requieran un flujo extremadamente suave.

Desgaste de los tubos

La compresión y relajación repetidas de los tubos pueden provocar su desgaste con el tiempo, lo que requiere un reemplazo periódico. La vida útil de los tubos depende de factores como el material, las propiedades del fluido y las condiciones de funcionamiento.

Menor eficiencia

Las bombas peristálticas suelen tener una menor eficiencia energética en comparación con otros tipos de bombas debido a la fricción entre los rodillos y los tubos. Esto puede generar un mayor consumo de energía y mayores costos operativos.

Aplicaciones de las bombas peristálticas

Dosificación de productos químicos

Las bombas peristálticas se utilizan ampliamente para la dosificación de productos químicos en el tratamiento de agua y aguas residuales, piscinas y procesos industriales. Proporcionan una dosificación precisa y repetible de productos químicos como cloro, reguladores de pH y floculantes.

Biomédica y farmacéutica

En aplicaciones médicas y biotecnológicas, las bombas peristálticas se utilizan para tareas de manipulación de fluidos, como la circulación sanguínea, la diálisis y la administración de medicamentos. Su suave acción de bombeo y su capacidad para manipular fluidos delicados las hacen muy adecuadas para estas aplicaciones.

Alimentos y bebidas

Las bombas peristálticas se utilizan en el procesamiento de alimentos y bebidas para tareas como la dosificación de ingredientes, la inyección de sabor y la transferencia de productos. Las bombas pueden manipular fluidos viscosos como jarabes y pastas, y su diseño sanitario ayuda a mantener la calidad del producto.

Impresión y suministro de tinta

En la industria de la impresión, las bombas peristálticas se utilizan para los sistemas de suministro de tinta en impresoras de inyección de tinta y otros equipos de impresión digital. El control preciso del flujo y la capacidad de manipular tintas pigmentadas las convierten en una opción popular para esta aplicación.

Cómo seleccionar la bomba peristáltica adecuada

Al elegir una bomba peristáltica para una aplicación específica, se deben considerar varios factores clave:

Requisitos de caudal y presión

El primer paso es determinar el caudal y la presión de descarga necesarios para la aplicación. Esto ayudará a delimitar el tamaño de la bomba y el diámetro de la tubería necesarios. Consulte las tablas de caudal del fabricante o utilice sus herramientas de dimensionamiento en línea para seleccionar una bomba que cumpla con sus requisitos.

Viscosidad del fluido

La viscosidad del fluido que se bombea es otro factor importante a tener en cuenta. Los fluidos con mayor viscosidad requieren motores más potentes y pueden limitar el caudal máximo que se puede alcanzar. Asegúrese de que la bomba sea capaz de manejar el rango de viscosidad de su aplicación.

Compatibilidad química del fluido con los materiales de la bomba

Los tubos y otras partes húmedas de la bomba deben ser compatibles con el fluido que se bombea. Consulte las tablas de resistencia química proporcionadas por el fabricante para asegurarse de que el material de los tubos pueda soportar el fluido sin degradarse ni lixiviarse. Tenga en cuenta factores como la temperatura, la concentración y el tiempo de exposición al evaluar la compatibilidad.

Comparación de bombas peristálticas con otros tipos de bombas

Problemas comunes y solución de problemas

• Falla de los tubos: si se rompen o pierden, detenga la bomba inmediatamente y reemplácelos. Verifique si hay signos de desgaste, obstrucción o ataque químico.
• Caudal reducido: una disminución del caudal puede indicar un bloqueo en el tubo o un rotor desgastado. Inspeccione el tubo para ver si tiene torceduras u obstrucciones y límpielo o reemplácelo según sea necesario. Verifique el rotor para ver si tiene signos de desgaste y reemplácelo si es necesario.
• Funcionamiento ruidoso: un ruido inusual durante el funcionamiento puede indicar un problema con la bomba. Verifique que no haya residuos en el cabezal de la bomba, un rotor flojo o cojinetes desgastados. Consulte la guía de resolución de problemas del fabricante para obtener instrucciones específicas.
• Sobrecalentamiento del motor: si el motor se sobrecalienta, puede indicar un problema con el suministro eléctrico o una obstrucción en la bomba. Verifique que el voltaje y la corriente sean los adecuados e inspeccione los tubos y el rotor para detectar obstrucciones o atascos. Deje que el motor se enfríe antes de volver a encenderlo.