Bombas peristálticas respondem ao desafio do bombeamento multicanal

As bombas peristálticas são a solução flexível e económica para aplicações de transferênica de fluidos multicanal

Introdução às bombas peristálticas multicanal

Os técnicos de investigação laboratorial e as instalações de processo precisam frequentemente de bombear vários canais de fluidos simultaneamente. As soluções económicas e poupadoras de espaço para estas aplicações podem poupar muito tempo e recursos, ao mesmo tempo que melhoram a eficiência do processo.

O controlo síncrono de múltiplos canais pode dar muitas vantagens. Variar a velocidade do motor vai também variar simultânea e proporcionalmente o fluxo em todos os canais. A utilização de um motor de unidade única pode reduzir significativamente o custo por canal. Também pode reduzir os requisitos energéticos totais, o número de peças móveis e o tamanho e requisitos de espaço do sistema de bombeamento. O resultado combinado será um sistema de manuseamento de fluido que é económico para adquirir, operar e manter.

As bombas peristálticas são uma opção extremamente eficiente e económica para o bombeamento multicanal. Bombas peristálticas estão disponíveis com uma ampla gama de cabeças da bomba intercambiáveis, unidades e tubos.

As bombas peristálticas multicanal são usadas com sucesso numa variedade de indústrias incluindo farmacêutica, processamento químico, biotecnologia, processamento alimentar, impressão, agricultura e tratamento de água. As aplicações, para além da transferência geral de fluidos, incluem medição e dispensação.

A grande vantagem das bombas peristálticas é o uso de tubos flexíveis como câmara da bomba. O fluido que é bombeado permanece sempre dentro dos tubos-os tubos são a única parte molhada da bomba. Esta funcionalidade reduz fortemente o risco de contaminação e permite um controlo extraordinário sobre o conteúdo e pureza do fluido e sobre a integridade do seu processo.

Os tempos de manutenção, limpeza e mudança de fluido são minimizados e uma bomba só tem de mudar os tubos para transferir vários fluidos diferentes. As bombas peristálticas permitem uma transferência delicada de fluidos sensíveis e desafiantes, incluindo gases, líquidos viscosos e fluidos de fases mistas, tais como combinações de gás/líquido e sólido/líquido.

A especificação da bomba e os critérios de seleção incluem: taxas de fluxo do fluido, características do fluido, compatibilidade com produtos químicos dos tubos, facilidade de mudança de tubos, flexibilidade no design da bomba (por exemplo, cabeças empilháveis versus cartuchos), precisão geral e precisão entre canais, requisitos de binário e funcionalidades do controlo da unidade. Continue a ler para ver vários destes critérios de seleção em maior detalhe.

Tubos de bomba e características do fluido

A taxa de fluxo e a dinâmica do fluido que atravessa uma bomba peristáltica são afetadas pelas dimensões dos tubos, o design do coletor da bomba, a geometria da base de oclusão do tubo, o número de rolos e pelo diâmetro geral do conjunto de rolos. Como resultado, cada combinação de tubos e tipo de cabeça da bomba exibe um conjunto único de características de desempenho.

Tubos de bomba

O tamanho dos tubos (especificamente o diâmetro interior ou DI) é diretamente proporcional à taxa de fluxo em todas as cabeças da bomba. Tamanhos de tubos maiores e rotores de diâmetro maior têm um volume de "almofada" maior (o espaço do fluido nos tubos entre os rolos adjacentes na cabeça da bomba). Este volume determina o fluxo por revolução da cabeça da bomba.

Para assegurar exatidão, é importante usar tubos de bomba de precisão de alta tolerância e calibrar a bomba. "Alta tolerância" significa que o diâmetro interno e a espessura dos tubos se mantiveram dentro de limites de tolerâncias muito apertados durante o fabrico. As variações mínimas nas dimensões dos tubos traduzem-se diretamente em variações mínimas na taxa de fluxo. Calibrar a bomba; ao ajustar a velocidade do motor, tempo de funcionamento ou oclusão (a força de comprimir aplicada aos tubos); vai reduzir ainda mais a variação e melhorar a repetibilidade. Calibre sempre a bomba sob as condições de aplicação atuais (tipo de fluido, temperatura, etc.).

A maior parte dos tubos têm um período inicial, durante o qual a memória da forma dos tubos e da taxa de fluxo se ajusta e estabiliza. O comprimento deste período inicial varia dependendo do tamanho e do material do tubo. Para maior exatidão, opere uma bomba equipada com novos tubos de bomba durante pelo menos 10 a 15 minutos antes de calibrar o fluxo através de canais individuais.

Coletores

É possível usar os canais do fluxo de bombas multicanal independentemente ou uni-los com conectores Y. Quando se constrói um coletor para obter uma entrada ou saída comum para vários tubos, isso reduz o número de linhas de canalização desde a origem ou para os recipientes recetores. Quando os canais no lado da descarga estão combinados, a taxa de fluxo aumenta. Com uma cabeça da bomba de desvio especial, é possível reduzir a pulsação do fluxo através da combinação de canais. Lembre-se de usar um tubo de diâmetro maior no lado do monocanal do coletor (a montante ou a jusante da bomba), de modo a minimizar a cavitação da bomba e a contrapressão.

Os conjuntos dos tubos de duplo Y que usam tubos de silicone platina curada Masterflex® estão disponíveis para essas aplicações.

Tipo de fluidos

As considerações sobre os fluidos são as mesmas para aplicações de bomba simples e multicanal. Os fluidos aquosos pouco viscosos deslocam-se facilmente por muitos tamanhos de tubos diferentes. Os fluidos muito viscosos podem requerer tubos de diâmetro maior e uma velocidade de bombeamento relativamente inferior (rpm). Os tubos com um rácio mais alto de espessura para diâmetro interior (tubos espessos) vão criar uma maior altura de sucção (relativamente aos tubos finos do mesma DI) e recomendam-se mais fluidos viscosos.

Tipos de cabeças de bombas peristálticas

Três tipos de cabeças de bomba adaptam-se facilmente a aplicações multicanal: cabeças monocanais empilháveis, cabeças multicanal e cabeças de cartuchos. As cabeças e cartuchos multicanal proporcionam um número máximo de canais de tubos num espaço relativamente pequeno.

Frequentes mudanças de tubos afetam muito a configuração da bomba e os tempos de manutenção. Algumas cabeças da bomba empilháveis têm de ser desmanteladas ou removidas da unidade para substituir os tubos. Outros estilos de cabeças empilháveis, incluindo as bombas Masterflex® Easy-Load® e a maior parte das cabeças da bomba de cartucho e multicanal são mais fáceis de configurar e assistir. Os operadores podem remover e substituir os tubos sem desmantelar a cabeça da bomba.

Cabeças de bomba monocanais empilháveis

Pode adicionar ou remover cabeças monocanais empilháveis conforme necessário para diferentes aplicações. As cabeças da bomba empilháveis são, por isso, populares para aplicações que requerem a flexibilidade para reconfigurar frequentemente o design da bomba. As cabeças empilháveis são privilegiadas para tamanhos de tubos maiores e quando a aplicação implica uma elevada altura de sucção e/ou pressão de descarga.

Duas ou quatro cabeças empilhadas podem ser normalmente montadas numa unidade, dependendo da velocidade da unidade e da potência. A cabeça da bomba de duplo canal Masterflex® L/S® Easy-Load® II pode dar-lhe até 8 canais com quatro cabeças empilhadas numa única unidade.

Pode montar cabeças da bomba individuais com outras do mesmo tipo ou com cabeças da bomba que aceitam um alcance diferente do tamanho do tubo. Isto é muito vantajoso para aplicações de fluxo proporcionais, uma vez que permite misturar e corresponder tamanhos de tubos ou estilos de cabeças da bomba para obter as taxas de fluxo proporcionais necessárias. São possíveis taxas de fluxo proporcionais superiores a 100:1.

As cabeças da bomba empilháveis que incorporam um design de rolos de desvio limitam o carregamento do binário no circuito da unidade quando se montam duas ou mais cabeças da bomba juntas. As cabeças empilhadas com rolos de desvio permitem volumes ligeiramente diferentes de canal para canal quando usado para menores tempos de dispensação/volumes baixos (dependendo da posição final dos rolos). Esta limitação desaparece quando as bombas trabalham continuamente ou com volumes de dispensação de várias centenas de mililitros ou mais.

Cabeças da bomba multicanal

As cabeças multicanal são a mais recente opção para aplicações de múltiplos canais. Estas cabeças da bomba combinam muitas das melhores funcionalidades tanto das cabeças de cartucho como das cabeças monocanal empilhadas.

Estas cabeças oferecem um fluxo de pulsação relativamente baixo de dois, quatro ou oito canais sem cartuchos. Também são empilháveis até 32 canais dependendo do tamanho e formulação do tubo a potência da unidade. O fluxo entre canais é síncrono sem ajuste da oclusão. Estas funcionalidades conferem às cabeças multicanal a flexibilidade de configuração de cabeças monocanais empilhadas, bem como o fluxo síncrono e a capacidade do canal de cabeças do cartucho.

As cabeças da bomba multicanal Masterflex® L/S® estão disponíveis para tubos de microfuros e para tamanhos de tubos Masterflex® L/S®.

Cabeças da bomba de cartucho

As cabeças da bomba de cartucho aceitam um número máximo predeterminado de canais—qualquer número destes canais pode ser usado até à capacidade da cabeça e unidade. As cabeças da bomba de cartucho estão disponíveis separadamente ou integradas no design da bomba. As cabeças do cartucho Masterflex® L/S® são modulares e podem ser montadas na maior parte das unidades^® L/S^® . Até 12 canais individuais montados numa única cabeça com taxas de fluxo tão baixas como 0,0005 mL/min por canal.

As bombas de cartucho têm rolos longos que transportam um fluido síncrono entre os cartuchos. Estas cabeças da bomba também têm um número maior de rolos do que as cabeças de canal único, o que resulta num menor fluxo de pulsação e maior exatidão com baixos volumes e baixas taxas de fluxo. Estas bombas são recomendadas para aplicações de transferênica de fluidos de volume/taxa de fluxo baixa.

As cabeças de cartucho com oclusão ajustável oferecem a maior exatidão entre canais de todos os tipos de bombas. Os ajustes finos à oclusão em canais individuais podem efetivamente compensar quaisquer pequenas variações nas dimensões dos tubos que levam ligeiras variações de fluxo.

Seleção da unidade da cabeça da bomba

Selecione uma unidade com binário (e/ou potência) e velocidade suficientes para satisfazer os requisitos de fluxo da cabeça da bomba. As unidades que operam a baixas velocidades oferecem normalmente um binário maior e podem acionar um número maior de cabeças empilhadas e canais de tubos.

As unidades de velocidade fixa são ideais para aplicações básicas de transferência. As diferentes velocidades e rácios de engrenagens proporcionam uma gama de saídas de binário e os diferentes tamanhos de tubos permitem diferentes taxas de fluxo.

As unidades de velocidade variável permitem-lhe ajustar a taxa de fluxo simultaneamente para todos os canais com a taxa de fluxo nos canais secundários proporcionais ao primeiro canal. É possível uma ampla gama de taxas de fluxo rates se ajustar a velocidade da unidade e se selecionar diferentes tamanhos de tubos.

As unidades digitais proporcionam a maior exatidão e controlo de velocidade repetível e, por isso, refletem a máxima precisão de taxa de fluxo. Dependendo das funcionalidades e nível de desempenho, as unidades digitais também apresentam a taxa de fluxo, a velocidade da bomba (rpm), o volume de dispensação e o volume cumulativo (volume total dispensado sobre múltiplos ciclos de dispensação. Note que a apresentação da taxa de fluxo/volume é normalmente apenas para um canal, a não ser que tenha sido integrado um número de fluxómetros no sistema.

Aplicações de fluido

As bombas de velocidade e oclusão fixa são populares pela repetibilidade da sua taxa de fluxo, carregamento consistente de tubos e facilidade de uso geral. Usada com tubos extrudidos de precisão, estas bombas podem transportar fluidos com uma precisão de 3 a 5% entre canais. Este grau de desempenho é adequado à transferência de fluidos volumosos, permutadores térmicos e transferência de tinta em aplicações de impressão, só para mencionar alguns. Os sistemas de bombas de velocidade fixa Masterflex^® I/P^® classificados para lavagem para aplicações de processo estão disponíveis em configurações de 3 e 4 canais.

As cabeças da bomba de cartucho e multicanal são apreciadas para a amostragem, dispensação e medição de fluidos. Os rolos síncronos proporcionam um transporte coordenado do fluido entre cada canal na cabeça da bomba. As cabeças multicanal transportam fluxo entre canais com precisões entre 1,5 e 2%. Com a oclusão ajustável, as cabeças da bomba de cartucho podem transportar fluxo entre canais com uma precisão de 1%. A dispensação e medição precisas, as técnicas analíticas na pesquisa e garantia de qualidade, e a amostragem e monitorização ambiental requerem este elevado nível de desempenho e precisão.

Resumo

As bombasperistálticas oferecem uma combinação única de características de manuseamento de fluido e flexibilidade de configuração para múltiplas aplicações de canais. Uma variedade de tamanhos de tubos intercambiáveis, materiais de tubos, cabeças da bomba e unidades permitem-lhe personalizar o seu sistema de bombeamento ao preço mais económico possível. Os sistemas de bombeamento peristálticos multicanal estão a ser adaptados a uma grande variedade de aplicações com enormes poupanças no que diz respeito ao tempo, espaço e recursos

 

Escrito por Phil Nyren, Product Manager Fluidics