domingo, 25 de diciembre de 2011

Bombas de Circulación del Mosto o Vino


BOMBAS DE CIRCULACIÓN DEL MOSTO O VINO

Las bombas aunque han ayudado a mejorar enormemente la calidad global de la enología mundial, se tiende a evitar su uso si se elaboran vinos de gama alta. En este caso las bodegas edifican para aprovechar al máximo el efecto de la gravedad. La impulsión del mosto o vino por las conducciones preparadas al efecto, puede realizarse por medio de la gravedad cuando existan desniveles suficientes, o bien por medio de contrapresión con un gas comprimido que suele ser aire, producido por un compresor central y acumulado en un depósito pulmón de capacidad suficiente y a una presión entre 0,5 a 2,0 bar, utilizando tuberías de diámetro entre 20 a 30 mm, o por último y de manera más frecuente, mediante el empleo de bombas mecánicas.

Las bombas para transportar y elevar líquidos son unas de las máquinas más importantes y frecuentes que se pueden encontrar en las bodegas, utilizándose desde el transporte de la vendimia, pasando por el movimiento de vinos en los sucesivos trasiegos entre recipientes, o como medio de alimentación de diversas máquinas, como por ejemplo filtros, centrífugas, llenadoras, etc. Las bombas alimentarias de uso enológico deben cumplir las siguientes condiciones:

- Funcionamiento en régimen continuo, sin choques ni turbulencias.
- Polivalencia en el movimiento de mostos cargados de turbios o de vino limpios.
- Funcionamiento estanco, impidiendo la total entrada de aire en el mosto o vino  transportado.
- Capacidad de regulación de caudales y presiones.
- Bombas siempre impulsoras, pero también con capacidad de aspiración o autoaspirantes.
- Maquinaria fácil de limpiar, sobre todo en su interior sobre los restos de mosto o vino.
- Construcción con materiales inertes a los mostos o vinos, y resistentes frente a posibles corrosiones por los ácidos.
- Instalación sobre ruedas o carretilla para facilitar su transporte en la bodega.

Las bombas enológicas se dividen en dos grandes grupos: las volumétricas y las centrífugas o rotativas sin válvulas. A su vez, dentro de las primeras se subdividen en otros dos apartados: las de émbolo o pistones con válvulas, y las rotativas volumétricas sin válvulas.

Generalmente las bombas funcionan con una o dos velocidades, por lo que la regulación del caudal o de la presión no es posible, salvo que se acuda a la instalación de algún dispositivo especial. La solución de cerrar parcialmente una válvula del circuito para estrangular el paso del líquido, no es una buena solución por forzar las condiciones de trabajo de la bomba y maltratar el líquido impulsado. En otras ocasiones se coloca un dispositivo “by pass” o de retorno exterior colocada entre la salida y la entrada de la bomba, y con una válvula de regulación intermedia, de manera que cuando ésta permanece cerrada, circula el líquido en su totalidad, o por el contrario de abrirse totalmente, todo el fluido impulsado retorna a la aspiración; mientras que con una apertura parcial se consigue regular el caudal impulsado, retornando parte del líquido a la aspiración. En este caso también existe un cierto maltrato del mosto o vino que recircula dentro de la bomba.

El mejor sistema de regulación de caudal, consiste en hacer variar la velocidad de giro o del movimiento de lo órganos de impulsión de las bombas, haciéndolo mediante reguladores de velocidad por variación de frecuencia de los motores eléctricos. Las limitaciones de giro vienen impuestas por la velocidad de régimen del motor como máxima, y como mínima por las condiciones de refrigeración del motor por el ventilador que lleva acoplado; aunque existen modelos que llevan otro pequeño motor independiente para asegurar esta ventilación y así permitir el giro del motor a velocidades muy bajas.

BOMBAS VOLUMÉTRICAS        
          
Las bombas de pistones son máquinas  donde uno o varios émbolos se mueven dentro de los correspondientes cilindros, en un movimiento alternativo de aspiración e impulsión, accionados por un motor eléctrico y otros mecanismos de transmisión. Dos válvulas de aspiración e impulsión situadas en la parte inferior de los cilindros, permiten el movimiento del líquido a impulsos; pudiendo ser amortiguado mediante una cámara de expansión o de compensación de presión situada a la salida de la válvula de impulsión, donde se coloca un presostato para regular o limitar la presión de funcionamiento de la máquina. Las válvulas suelen estar construidas por unas bolas de goma situadas dentro de unos asientos perforados por donde circula el líquido.

Estas bombas generalmente disponen de unos o dos pistones con cilindros ambos actualmente construidos en acero inoxidable, con rendimientos que oscilan entre los 5.000 a 100.000 litros por hora, potencias entre 1,5 a 15,0 kw, y a unas presiones máximas de 2,0 a 2,5 bar; funcionado frecuentemente a dos velocidades, y reversibles para poder invertir el sentido de la circulación. Son las bombas enológicas por excelencia, por su polivalencia en el transporte de mostos o vinos limpios e incluso bastante cargados de turbios, y con capacidad autoaspirante. En contra se las acusa de funcionar a golpes o emboladas, pudiendo ser el movimiento amortiguado por la citada cámara de compensación de presión, o por modelos de más de un cilindro que regularizan su marcha.

Las bombas de membrana funcionan de una manera similar a las de pistón, donde una membrana elástica metálica o de goma se deforma por un mecanismo de movimiento alternativo, que provoca una aspiración o compresión dentro una cámara  provista de dos válvulas de aspiración e impulsión, también construidas generalmente de bolas de goma o de acero inoxidable. Este tipo de bombas son autoaspirantes y no son muy adecuadas para transportar grandes volúmenes de líquidos, debiendo éstos estar bastante limpios. Sin embargo tienen una importante aplicación como bomba dosificadora de clarificantes, tierras fósiles, etc. donde haciendo variar a voluntad la amplitud del recorrido de la membrana se puede regular exactamente el caudal del líquido dosificado. Además, las bombas de membrana están indicadas para el manejo de líquidos de forma cuidadosa, donde la entrada de aire es prácticamente imposible, e incluso pudiéndose esterilizar con cierta facilidad. 

Las bombas de pistones rotativos o lobulares, también llamadas de perfiles conjugados, se componen de dos piezas giratorias de goma alimentaria tipo perbunan, con un perfil especial de dos a tres lóbulos o más, que engranadas giran en sentido contrario dentro de una cámara; produciéndose un movimiento del fluido sin la ayuda de válvulas. Son bombas autoaspirantes de elevado caudal hasta 45.000 litros / hora y presiones máximas de 20 bar, provocan grandes turbulencias, de construcción muy robusta, y por lo tanto indicadas para el transporte de líquidos muy cargados de sólidos, como fangos, lías, e incluso vendimia estrujada.

Las bombas de rodete o estrella flexible son máquinas de una gran sencillez, donde un rodete de neopreno en forma de estrella de al menos seis radios flexibles, gira dentro de una cámara cilíndrica de bronce o de acero inoxidable, con una tubuladura de entrada situada en un lado de la misma y otra de salida colocada en la parte contraria. La cámara tiene un estrechamiento entre ambas tuberías, que obliga a la deformación de los radios del rodete cuando pasan por esta zona, lo que provoca una impulsión cuando se comprimen justamente sobre la tubería de impulsión, y una aspiración cuando recuperan su posición sobre la tubería de aspiración de la bomba. Los extremos de los radios del rodete rozan contra las paredes de la cámara cilíndrica, formándose una cámara de líquido entre dos radios, que es transportado desde la tubería de aspiración hasta la conducción de impulsión.

Existe por lo tanto un rozamiento entre el rodete y las paredes interiores de la cámara de la bomba, pudiendo subir su temperatura cuando trabaja en vacío y degradarse cuando se alcanzan los 40º a 75º C. La sustitución del rodete es muy sencilla, basta simplemente con abrir una de las bases de la cámara cilíndrica.

Estas bombas son autoaspirantes, permitiendo la circulación de líquidos bastante cargados de sólidos, con caudales desde 5.000 a 100.000 litros / hora, con potencias respectivas de 1,5 a 12,5 kw, pudiendo alcanzarse unas presiones de hasta 2,0 a 3,0 bar, y con un movimiento continuo sin impulsos, que las equipara e incluso aventajan a las bombas de pistones. Su utilización más extendida en la industria enológica se encuentra para las operaciones de remontado de mostos en vinificación de vendimias tintas; aunque pueden utilizarse para otras operaciones de transporte.

Las bombas de engranajes, también llamadas de ruedas dentadas, se utilizan muy poco en el movimiento de líquidos como el mosto o el vino, siendo de gran utilidad en líquidos muy viscosos, aunque siempre en ausencia de sólidos que reducen sensiblemente su vida útil. Dos engranajes de material sintético giran en sentido contrario dentro de una cámara ajustada, produciéndose una compresión del fluido que resulta atrapado entre los dientes de los engranajes. Son bombas de giro relativamente lento, entre 250 a 1.500 r.p.m., pudiéndose alcanzar presiones de hasta 8  bar, y caudales moderados de hasta 15.000 litros / hora.

Las bombas de tornillo excéntrico, también llamadas de desplazamiento positivo, e incluso de tipo Mohno según la primera patente de éstas máquinas, son máquinas muy similares a las bombas de vendimia de este mismo tipo. El rotor giratorio es un tornillo sinfín de un filete y un gran paso de rosca, construido en acero inoxidable, estando animado por dos movimientos, uno principal de giro sobre su propio eje longitudinal, y otro excéntrico que se desplaza sobre el citado eje, gracias a dos articulaciones situadas en el accionamiento. El estator es una pieza fija que contiene el rotor antes señalado, construido de un material blando y elástico, que en su interior lleva un hueco en forma de tornillo de doble filete, estando ambos desplazados 180º y con el doble paso de rosca que el rotor. El contacto entre estos elementos se hace mediante una línea ondulada llamada “línea hermética”, que cierra la zona de aspiración de la impulsión de la bomba, por lo que estas máquinas no precisan de válvulas. El fluido entra por la parte trasera del conjunto estator–rotor, saliendo impulsado hacia la parte delantera del mismo.

Las bombas de tornillo son autoaspirantes, pudiendo elevar en aspiración hasta 8 metros de altura, con un caudal que puede llegar en bombas enológicas hasta los 25.000 litros a la hora, y a una presión máxima de 12 bar, siendo esta presión independiente del número de revoluciones. Aunque son perfectamente capaces de mover mostos o vinos limpios, su mayor utilización se centra en el transporte de líquidos cargados, como fangos o heces, e incluso también para vendimia estrujada con un diámetro más elevado. Estas bombas no deben de funcionar en vacío, porque debido a la fricción entre el rotor y el estator, la temperatura puede elevarse hasta límites de degradación del material sintético del estator, perdiendo la bomba rendimiento y pudiendo incluso llegar a quedar bloqueada. Existen diferentes dispositivos de seguridad para solucionar este problema. La reparación es sin embargo muy sencilla, bastando con sacar hacia delante el estator, para sustituirlo por un nuevo repuesto, fijándolo luego al cuerpo de la bomba por medio de unos espárragos atornillados.

BOMBAS CENTRÍFUGAS

Las bombas centrífugas o rotativas son máquinas que funcionan sin válvulas, donde uno o más rotores nervados giran a elevadas revoluciones acoplados directamente al motor de accionamiento dentro de una carcasa cerrada con dos orificios, uno de admisión situado a continuación del eje de giro, y otro de impulsión colocado tangencialmente y normalmente hacia arriba respecto del rotor. El material utilizado en la construcción de estas bombas es el acero inoxidable, sobre todo en las partes que están en contacto con los líquidos a transportar.

Son máquinas muy sencillas y relativamente baratas, donde la presión y el caudal dependen del número de revoluciones de la bomba, con caudales muy elevados cuando las presiones son bajas, y viceversa, aumentando la presión cuando el caudal es alto. No son autoaspirantes, por lo que deben ser cebadas o bien trabajar por debajo del nivel del líquido a transportar; tampoco permiten su funcionamiento con líquidos cargados de turbios, pero su rendimiento caudal / potencia es excelente. En bombas centrífugas aplicadas a la industria enológica, es normal disponer de máquinas con una potencia máxima de 12 kW, con una presión máxima de 5 a 7 bar a 3.000 r.p.m. y un caudal de hasta 30.000 litros / hora. La relación entre estos parámetros vienen definidos por las características de las diferentes bombas y mediante las llamadas “curvas características”.

Estas bombas no son muy utilizadas en las bodegas, motivado por su falta de autoaspiración, y además por introducir en el vino o mosto transportado una gran cantidad de aire, bien procedente de un mal acoplamiento en la tubería de aspiración o bien a través de la junta existente entre la carcasa y el eje de giro. En la actualidad ambos problemas están superados, existiendo bombas centrífugas autoaspirantes, también llamadas de anillo líquido o con otros dispositivo que cumplan el mismo cometido y que evitan la entrada de aire mediante sistemas de cierre totalmente herméticos.

Las llamadas bombas centrífugas de dos o más niveles, también llamadas bombas reguladoras, son máquinas que agrupan dos o más rodetes, pudiendo conectarse entre ellos en serie o en paralelo; en el primer caso se suman los caudales de los rodetes y con la presión que ejerce uno de ellos, o en el segundo caso, se suman las presiones de los rodetes y con el caudal que produce uno de ellos.

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