Guía científica para la selección de bombas químicas y diseño de tuberías

En industrias como la petroquímica, la química fina, la farmacéutica y la protección del medio ambiente, las bombas químicas sirven como equipo central de transferencia de fluidos. La cientificidad de su selección y la racionalidad del diseño de las tuberías están directamente relacionadas con la seguridad, estabilidad y costos operativos de todo el conjunto de equipos. Sin embargo, muchas empresas suelen pasar por alto detalles en aplicaciones prácticas, lo que provoca frecuentes fallos en los equipos, consumo excesivo de energía e incluso accidentes de seguridad. Desde la perspectiva de un investigador profesional, este artículo reconstruye sistemáticamente la lógica central de la selección de bombas químicas y el diseño de tuberías, y proporciona puntos clave para la toma de decisiones.

I. Piedras angulares deBomba químicaSelección

El paso principal en la selección de bombas no es apresurarse a consultar los manuales del producto, sino volver al proceso en sí y captar con precisión los datos en las cinco dimensiones siguientes:

1. Equilibrio dinámico de caudal y altura: la selección de la bomba debe basarse en el caudal máximo proporcionado por el proceso, teniendo en cuenta el caudal normal. Para el cabezal, se debe agregar un margen del 5% al ​​10% al valor calculado para hacer frente a situaciones prácticas como el envejecimiento de las tuberías y bloqueos locales. Es crucial no seleccionar bombas basándose únicamente en "condiciones normales de funcionamiento", ya que esto no dará como resultado ningún margen de ajuste para el sistema.
2. Propiedades del medio: factores decisivos para la selección del material: el nombre, la concentración, la temperatura, la densidad, la viscosidad, el contenido de partículas sólidas y la corrosividad del medio son detalles críticos. En particular, la corrosividad química determina directamente el material de la bomba y la forma de sellado.
3. Sistema de tuberías: clave oculta para el costo y la eficiencia: Se debe obtener un plano completo del diseño de la tubería, que incluya la altura de entrega del líquido, la distancia, la dirección, las especificaciones de la tubería, la longitud, el material y la cantidad de accesorios de tubería. Estos datos son la base para calcular la altura del sistema y verificar la altura de succión positiva neta (NPSHr) requerida, y son clave para evitar la cavitación.
4. Consideración integral de las condiciones de operación: ¿La operación es continua o intermitente? ¿Cuáles son la temperatura y presión ambiente? ¿Cuál es la altitud? ¿La bomba es fija o móvil? Estas condiciones afectan la selección de la configuración de la bomba, el nivel de protección del motor y el esquema de enfriamiento.
5. Prioridad de seguridad y protección ambiental: Para medios tóxicos, dañinos, inflamables, explosivos o costosos, las fugas son absolutamente inaceptables. Esto orienta directamente la elección hacia bombas sin fugas.

II. Combinación de materiales para medios corrosivos

• Ácido sulfúrico: el acero al carbono funciona bien a temperaturas inferiores a 80 ℃ y concentraciones >80 %, pero no es adecuado para flujos de alta velocidad; Se recomiendan bombas de hierro fundido con alto contenido de silicio, Alloy 20 o revestidas de flúor.
• Ácido clorhídrico: Casi ningún metal puede resistirlo; Se prefieren bombas magnéticas de polipropileno o bombas perfluoroplásticas.
• Ácido nítrico: el acero inoxidable 304 es la opción convencional; El titanio se recomienda para condiciones de trabajo de alta temperatura.
• Ácido acético: el acero inoxidable 316 es adecuado para ácido acético diluido a alta temperatura; para altas concentraciones o medios que contienen impurezas, se deben considerar los fluoroplásticos o aceros de alta aleación.
• Soluciones alcalinas (NaOH): el acero al carbono común es económico y práctico; Se puede seleccionar titanio o acero inoxidable de alta aleación para condiciones de alta temperatura y alta concentración.
• Agua con amoníaco: El cobre y las aleaciones de cobre están prohibidos; otros materiales son generalmente aplicables.
• Agua de mar/salmuera: el acero inoxidable 316 tiene mejor resistencia a la corrosión por picaduras; El acero al carbono debe combinarse con revestimientos anticorrosivos.
• Alcoholes, cetonas, ésteres, éteres: Básicamente no corrosivos, pero se debe prestar atención al efecto de hinchamiento de las cetonas/ésteres en los sellos de caucho; se deben usar sellos de caucho fluorado o PTFE.

III. Diseño de sistemas de tuberías

Cuatro principios del diseño de tuberías:

1.Selección del diámetro de la tubería económicamente racional

• Diámetro de tubería demasiado pequeño → alta velocidad de flujo → alta resistencia → mayor demanda de altura → mayor potencia → mayores costos operativos
• Un diámetro de tubería demasiado grande → alta inversión inicial → más espacio

Se recomienda equilibrar tecnología y economía mediante cálculos hidráulicos.

2.Minimizar codos y accesorios

El radio de los codos debe ser de 3 a 5 veces el diámetro de la tubería y el ángulo debe ser ≥90° tanto como sea posible para evitar corrientes parásitas y pérdidas de presión causadas por giros bruscos.

3.Las válvulas y válvulas de retención deben instalarse en el lado de descarga

• Las válvulas de control se utilizan para ajustar los puntos de operación;
• Las válvulas de retención evitan la inversión de la bomba o el impacto del golpe de ariete causado por el reflujo cuando la bomba está apagada.

4.Verificar la cabeza de succión neta positiva (NPSH)

Combine la altura de succión del líquido, la posición del nivel del líquido, la longitud de la tubería y los accesorios para garantizar que la altura de succión positiva neta disponible sea mayor que la altura de succión positiva neta requerida por la bomba.

Estrategias de enfriamiento para ambientes de alta temperatura

• <120 ℃: la mayoría de las bombas químicas pueden lograr autolubricación y enfriamiento.
• 120~300℃: Se debe instalar una cavidad de enfriamiento en la tapa de la bomba, equipada con un sello mecánico doble, y la presión del líquido de enfriamiento debe ser ligeramente mayor que la presión media.
• 300 ℃: Adopte una estructura de soporte central + sello mecánico de fuelle metálico.

Conclusión

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