Una bomba de diafragma es una bomba de desplazamiento positivo que mueve una cantidad fija de agua por ciclo. Las bombas de diafragma utilizan un diafragma flexible para forzar el fluido a través de la bomba y se aplican principalmente en la fase de recuperación.

Las bombas de diafragma están disponibles con accionamiento mecánico/eléctrico, neumático e hidráulico. Las bombas de diafragma comerciales están disponibles en una amplia gama de tamaños, capacidades y materiales. La variedad de materiales, los distintos tipos de actuadores y las geometrías de las bombas de diafragma permiten, en general, bombear una amplia gama de líquidos además de agua potable, incluidos lodos de distintas viscosidades, grados de corrosividad, contenido de sólidos y otras características. Las bombas de diafragma también están disponibles en versiones diseñadas específicamente para la extracción de fluidos en pozos subterráneos profundos.

Consideraciones de diseño

Las bombas de diafragma funcionan mediante la expansión y contracción de un diafragma que se utiliza para mover un líquido, por ejemplo para transportar agua a la superficie. Estas bombas son una opción robusta para fluidos espesos o viscosos, pero no suelen ser viables si se necesitan caudales elevados. Debe tenerse muy en cuenta la compatibilidad del material con el líquido bombeado. Por lo general, los fabricantes ofrecen varias opciones de material para el cuerpo de la bomba y el diafragma que se adaptan a la mayoría de los tipos de líquidos bombeados, por lo que debe consultarse su compatibilidad.

Todas las bombas de desplazamiento positivo son capaces de generar grandes presiones en el lado de descarga, por lo que hay que tener cuidado de que estas bombas no funcionen contra válvulas cerradas o bloqueos sin un método de protección de las válvulas y accesorios aguas abajo; de lo contrario, la presión seguirá aumentando en el sistema hasta que el motor se sobrecargue o falle la tubería aguas abajo más débil. Las bombas de diafragma también pueden operarse manualmente, mediante impulso del motor, o de forma neumática o hidráulica. La bomba Vergnet Hydro es un ejemplo de bomba de diafragma para pozos profundos accionada a pie con un pedal, y tiene una elevación máxima recomendada de 60 metros. El movimiento del pistón se transmite hidráulicamente a través de una manguera flexible hacia una membrana de goma situada en el elemento de bombeo, y la expansión y contracción del diafragma se utiliza para enviar agua a la superficie. La altura de aspiración está limitada por la presión atmosférica, el diseño de la bomba y el material y la disposición de la tubería de succión. La bomba seleccionada debe evaluarse en función de los requisitos de altura de succión.

Materiales

Las bombas de diafragma están disponibles en una amplia gama de materiales metálicos y no metálicos. Debe consultarse al fabricante o a un especialista para determinar la compatibilidad del material con el fluido bombeado y el medioambiente. Las opciones para accionar las bombas de diafragma incluyen motores eléctricos, aire comprimido o fluido hidráulico.

Aplicabilidad

Las bombas de diafragma no son adecuadas para el bombeo de agua a gran escala para uso comunitario. En cambio, son más útiles para caudales pequeños y controlados, para dosificar productos químicos y líquidos corrosivos (por ejemplo, cloro) o para bombear agua con partículas sólidas (por ejemplo, para bombear agua con un alto porcentaje de sólidos en suspensión, como cuando se deshidrata, o para la recirculación de lodos durante la perforación de pozos de sondeo). Como hay opciones que no dependen de la energía eléctrica, el desagüe con bombas de diafragma puede conseguirse con aire comprimido, si hay disponible.

Operación y mantenimiento

El principio de operación de las bombas de diafragma es sencillo y su mantenimiento es fácil. Las bombas de diafragma suelen tener menos piezas que se desgastan en comparación con otras bombas con conjuntos giratorios y cojinetes. Las bombas de diafragma accionadas por motor tendrán algunas piezas mecánicas de desgaste, pero las bombas de diafragma accionadas neumática o hidráulicamente no tienen piezas de desgaste aparte de la membrana flexible que se mueve mediante un diferencial de presión entre el fluido bombeado y el fluido actuante. Muchas bombas de diafragma están diseñadas con las válvulas de entrada y salida como partes integrantes de la bomba. Debe consultarse al fabricante para determinar la vida útil prevista de la membrana y las piezas de desgaste en función de las condiciones de servicio, el ciclo de trabajo y los fluidos bombeados.

Salud y seguridad

Siempre deben seguirse las mejores prácticas de seguridad en torno a los equipos mecánicos. El aire comprimido y la energía hidráulica pueden reducir los riesgos eléctricos, pero aun así pueden ser peligrosos o mortales si se manipulan incorrectamente.
Cuando se bombeen productos químicos, se debe llevar el equipo de protección individual adecuado y se deben seguir las instrucciones del fabricante. Si se emplean bombas accionadas por motor, deben evaluarse los riesgos potenciales para la salud derivados de las emisiones del motor.

Costos

El costo de las bombas de diafragma pequeñas depende del material seleccionado. Para caudales pequeños (<5 l/s), los precios suelen oscilar entre varios cientos y varios miles de dólares estadounidenses. Las opciones estándar de termoplástico y aluminio suelen ser más baratas, mientras que los componentes termoplásticos especializados o de aleación de acero inoxidable suelen ser los más caros. Las bombas termoplásticas o de aluminio pueden ser relativamente asequibles y resistentes en comparación con otras opciones de bombeo comerciales. Las opciones de fuente de alimentación de la bomba deben tenerse en cuenta en el costo. El aire comprimido suministrado por un compresor de gas proporciona flexibilidad para bombear sin energía eléctrica, pero puede añadir costos de operación en comparación con las opciones accionadas por motor eléctrico.

Consideraciones medioambientales y sociales

Los usuarios finales de un sistema de suministro de agua no suelen interactuar con estas bombas. Debe tenerse en cuenta la complejidad de la operación y el mantenimiento del sistema, pero siempre se requiere personal formado y capacitado.
Para las bombas de diafragma más pequeñas y sencillas, como la bomba manual Vergnet, se requerirá una formación y O&M mínimos. En el caso de las bombas accionadas por motor, las principales consideraciones medioambientales se refieren al uso de consumibles (lubricantes, aceite, productos químicos) y fuentes de energía. Debe existir un plan para la contención y eliminación adecuadas de los consumibles. Para sistemas de bombeo más pequeños, la energía solar o los sistemas híbridos con paneles solares son factibles y suelen tener un menor impacto ambiental y un corto período de amortización.