Bomba de refuerzo - Booster pump
 Vista frontal de la bomba de refuerzo de oxígeno rusa
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| Usos | Aumentar la presión de un fluido. |
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| Artículos relacionados | Compresor |
Una bomba de refuerzo es una máquina que aumenta la presión de un fluido. Pueden usarse con líquidos o gases, pero los detalles de construcción variarán según el fluido. Un amplificador de gas es similar a un compresor de gas , pero generalmente es un mecanismo más simple que a menudo tiene una sola etapa de compresión y se usa para aumentar la presión de un gas que ya está por encima de la presión ambiental. También se fabrican impulsores de dos etapas. Los impulsores se pueden utilizar para aumentar la presión del gas, transferir gas a alta presión, cargar cilindros de gas y depurar.
Presión del agua
En proyectos de nueva construcción y modernización, las bombas de aumento de presión de agua se utilizan para proporcionar una presión de agua adecuada a los pisos superiores de los edificios de gran altura. La necesidad de una bomba de aumento de presión de agua también puede surgir después de la instalación de un dispositivo de prevención de reflujo (BFP), que actualmente es obligatorio en muchos municipios para proteger los suministros públicos de agua de los contaminantes dentro de un edificio que ingresan al suministro público de agua. El uso de BFP comenzó después de que se aprobó la Ley de Agua Limpia . Estos dispositivos pueden causar una pérdida de 12 PSI y pueden hacer que los fluxómetros en los pisos superiores no funcionen correctamente. Después de que las tuberías han estado en servicio durante un período prolongado, se pueden acumular incrustaciones en las superficies internas, lo que provocará una caída de presión cuando fluya el agua.
Construcción y función del amplificador de presión de agua
Las bombas de refuerzo para la presión del agua doméstica suelen ser bombas centrífugas simples accionadas eléctricamente con una válvula de retención. Pueden ser bombas de velocidad constante que se encienden cuando la presión cae por debajo del punto de ajuste de baja presión y se apagan cuando la presión alcanza el punto de ajuste alto, o bombas de velocidad variable que se controlan para mantener una presión de salida constante.
Las bombas de velocidad constante se encienden mediante un interruptor de baja presión normalmente cerrado y se contentarán con funcionar hasta que la presión aumente para abrir el interruptor de alta presión. Harán un ciclo siempre que se use suficiente agua para causar una caída de presión por debajo del punto de ajuste bajo. Un acumulador en la tubería aguas arriba reducirá los ciclos.
Las bombas de velocidad variable utilizan retroalimentación de presión para controlar electrónicamente la velocidad del motor y mantener una presión de descarga razonablemente constante. La mayoría de las aplicaciones funcionan con corriente alterna y utilizan un inversor para controlar la velocidad del motor.
Las instalaciones que proporcionan agua a edificios de gran altura pueden necesitar refuerzos en varios niveles para proporcionar una presión aceptablemente constante en todos los pisos. En tal caso, se pueden instalar amplificadores independientes en varios niveles, cada uno de los cuales aumenta la presión proporcionada por el siguiente nivel inferior. También es posible aumentar una vez a la presión máxima requerida y luego usar un reductor de presión en cada nivel. Este método se utilizaría si hay un tanque de retención en el techo con alimentación por gravedad al sistema de suministro.
Presion del gas
El aumento de presión de gas se puede utilizar para llenar los cilindros de almacenamiento a una presión más alta que el suministro de gas disponible, o para proporcionar gas de producción a una presión superior a la presión de la línea. Ejemplos incluyen:
- Mezcla de gases respiratorios para buceo subacuático donde el gas se debe suministrar desde cilindros de alta presión, como en el buceo , el reemplazo de equipo de buceo y el buceo con mezcla de gas suministrado desde la superficie , donde los gases componentes se mezclan mediante la adición de presión parcial a los cilindros de almacenamiento, y el La presión de almacenamiento de la mezcla puede ser más alta que la presión disponible de los componentes.
- Sistemas de recuperación de helio , en los que el gas respirable heliox exhalado por un buzo de saturación se envía de regreso a la superficie, se agrega oxígeno para completar la composición requerida y el gas se impulsa a la presión de suministro adecuada, se filtra, se elimina el dióxido de carbono y se elimina el dióxido de carbono . devuelto al panel de distribución de gas para ser suministrado nuevamente al buceador.
- El aire comprimido de taller generalmente se proporciona a una presión adecuada para la mayoría de las aplicaciones, pero algunas pueden necesitar una presión más alta. Un pequeño refuerzo puede ser eficaz para proporcionar este aire.
Construcción y función del amplificador de gas
Las bombas de refuerzo de gas suelen ser compresores de pistón o de émbolo. Un servomotor de acción simple y una etapa es la configuración más simple y comprende un cilindro, diseñado para soportar las presiones de operación, con un pistón que se impulsa hacia adelante y hacia atrás dentro del cilindro. La culata está equipada con puertos de suministro y descarga, a los que se conectan las mangueras o tuberías de suministro y descarga, con una válvula de retención en cada uno, limitando el flujo en una dirección desde el suministro hasta la descarga. Cuando el amplificador está inactivo y el pistón está estacionario, el gas fluirá desde la manguera de entrada, a través de la válvula de entrada hacia el espacio entre la culata y el pistón. Si la presión en la manguera de salida es menor, fluirá hacia afuera y hacia lo que sea que esté conectada la manguera de salida. Este flujo se detendrá cuando se iguale la presión, teniendo en cuenta las presiones de apertura de la válvula.
Una vez que se detiene el flujo, se pone en marcha el amplificador y, a medida que el pistón se retira a lo largo del cilindro, aumentando el volumen entre la culata y la corona del pistón, la presión en el cilindro descenderá y el gas entrará por el puerto de entrada. En el ciclo de retorno, el pistón se mueve hacia la culata, disminuyendo el volumen del espacio y comprimiendo el gas hasta que la presión es suficiente para superar la presión en la línea de salida y la presión de apertura de la válvula de salida. En ese punto, el gas saldrá del cilindro a través de la válvula de salida y el puerto.
Siempre quedará algo de gas comprimido en el cilindro y en los espacios de la culata en la parte superior de la carrera. El gas en este "espacio muerto" se expandirá durante la siguiente carrera de inducción, y solo después de que haya caído por debajo de la presión del gas de suministro, fluirá más gas de suministro hacia el cilindro. La relación entre el volumen del espacio del cilindro con el pistón completamente retirado y el espacio muerto es la "relación de compresión" del servomotor, también denominada "relación de refuerzo" en este contexto. La eficiencia del reforzador está relacionada con la relación de compresión, y el gas solo se transferirá mientras la relación de presión entre el suministro y el gas de descarga sea menor que la relación de refuerzo, y la tasa de suministro disminuirá a medida que aumente la relación de presión de entrada a suministro.
La tasa de suministro comienza muy cerca del volumen barrido cuando no hay diferencia de presión, y cae de manera constante hasta que no hay transferencia efectiva cuando la relación de presión alcanza la relación de impulso máxima.
La compresión del gas provocará un aumento de temperatura. El calor lo lleva principalmente el gas comprimido, pero los componentes de refuerzo también se calentarán al entrar en contacto con el gas caliente. Algunos impulsores se enfrían mediante camisas de agua o aletas externas para aumentar el enfriamiento por convección por el aire ambiente, pero los modelos más pequeños pueden no tener ninguna instalación de enfriamiento especial. Los arreglos de enfriamiento mejorarán la eficiencia, pero su fabricación costará más.
Los propulsores que se utilizarán con oxígeno deben estar fabricados con materiales compatibles con el oxígeno y utilizar lubricantes compatibles con el oxígeno para evitar incendios.
Configuraciones
- Etapa única, efecto simple: hay un cilindro de refuerzo, que presuriza el gas en una dirección del movimiento del pistón y vuelve a llenar el cilindro en la carrera de retorno.
- Una etapa, doble efecto: Hay dos cilindros de refuerzo, que funcionan alternativamente, cada uno presurizando el gas mientras que el otro se está rellenando. Cada uno de los cilindros presuriza el gas alimentado directamente desde el suministro, y el gas entregado de cada uno se combina en las salidas. Los cilindros funcionan en paralelo y tienen el mismo orificio.
- Dos etapas, doble efecto: hay dos cilindros, que funcionan alternativamente, cada uno de los cuales presuriza el gas mientras el otro se rellena, pero la segunda etapa tiene un diámetro interior más pequeño y se llena con el gas presurizado por la primera etapa, y presuriza aún más el gas. . Las etapas operan en serie y el gas pasa por ambas a su vez.
Fuentes de energía
Los impulsores de gas pueden ser accionados por un motor eléctrico , hidráulico , aire de baja o alta presión o manualmente por un sistema de palanca.
Aire comprimido
Los que funcionan con aire comprimido suelen ser sistemas de accionamiento lineal, en los que un cilindro neumático acciona directamente el pistón de compresión, a menudo en una carcasa común, separados por uno o más sellos. Una disposición de accionamiento neumático de alta presión puede utilizar la misma presión que la presión de salida para impulsar el pistón, y un accionamiento de baja presión utilizará un pistón de mayor diámetro para multiplicar la fuerza aplicada.
Aire a baja presión
Una disposición común para los propulsores de aire de baja presión es que los pistones de refuerzo estén acoplados directamente con el pistón de transmisión, en la misma línea central. El cilindro de baja presión tiene un área de sección considerablemente mayor que los cilindros de alta presión, en proporción a la relación de presión entre el accionamiento y el gas reforzado. Un propulsor de acción simple de este tipo tiene un cilindro de refuerzo en un extremo del cilindro de potencia, y un propulsor de doble acción tiene un cilindro de refuerzo en cada extremo del cilindro de potencia, y el vástago del pistón tiene un pistón de transmisión en el medio y un propulsor. pistón en cada extremo.
Los impulsores de oxígeno requieren algunas características de diseño que pueden no ser necesarias en los impulsores para gases menos reactivos. Es necesario asegurarse de que el aire de impulsión, que puede no estar lo suficientemente limpio para un contacto seguro con el oxígeno a alta presión, no pueda filtrarse a través de los sellos hacia el cilindro de refuerzo, o que el oxígeno de alta presión no pueda filtrarse al cilindro de impulsión. Esto se puede hacer proporcionando un espacio entre el cilindro de baja presión y el cilindro de alta presión que se ventila a la atmósfera, y el vástago del pistón está sellado en cada lado por donde pasa a través de este espacio. Cualquier fuga de gas de cualquiera de los cilindros más allá de los sellos de la varilla escapa inofensivamente al aire ambiente.
Un caso especial para los propulsores a gasolina es cuando el propulsor utiliza el mismo suministro de gas para alimentar el propulsor y como el gas que se va a impulsar. Esta disposición es un desperdicio de gas y es más adecuada para su uso para proporcionar pequeñas cantidades de aire a mayor presión donde ya se encuentran disponibles grandes cantidades de aire a menor presión. Este sistema a veces se conoce como un refuerzo "bootstrap".
Alta presión
Eléctrico
Los amplificadores de potencia eléctricos pueden utilizar un variador de frecuencia de motor de CA monofásico o trifásico. La salida de rotación de alta velocidad del motor debe convertirse en un movimiento alternativo de menor velocidad de los pistones. Una forma de hacerlo (Dräger y los impulsores militares rusos KN-3 y KN-4) es conectar el motor a una caja de engranajes de tornillo sin fin con un eje de salida excéntrico que impulsa una biela que impulsa el pistón de dos extremos a través de un muñón central. . Este sistema se adapta bien a un amplificador de doble acción, ya sea con un reforzador de una etapa mediante cilindros conectados en paralelo con el mismo orificio, o cilindros de dos etapas de diferentes orificios conectados en serie. Algunos de estos impulsores permiten desconectar la biela y montar un par de palancas largas para la operación manual en emergencias o cuando no se dispone de energía eléctrica.
Manual
Los propulsores manuales se han fabricado con la configuración descrita anteriormente, ya sea con una sola palanca vertical o con una palanca horizontal de dos extremos con estilo de balancín, y también con dos cilindros montados verticalmente en paralelo, muy parecidos a las bombas de aire de buzo operadas por palanca que se usaban para el estándar inicial . vestido de buceo pero con un calibre mucho más pequeño para permitir que dos operadores generen altas presiones.
Fabricantes
Los amplificadores de gas de alta presión son fabricados por Haskel, MPS Technology, Dräger, Gas Compression Systems y otros. Se fabricaron modelos resistentes y poco sofisticados (KN-3 y KN-4) para las Fuerzas Armadas Soviéticas y los buceadores técnicos utilizan ahora ejemplares excedentes, ya que son relativamente económicos y se suministran con un completo juego de repuestos y herramientas.