La serie Danfoss APP 11-13 representa un punto de referencia en la tecnología de bomba de pistón axial de alta presión, diseñada específicamente para aplicaciones críticas de tratamiento de agua. Esta robusta bomba de alta presión RO está diseñada para manejar medios desafiantes como el agua de mar, el agua salada y las aguas residuales, ofreciendo un rendimiento excepcional en los sistemas de osmosis inversa (RO), descarga líquida cero (ZLD) y descarga líquida mínima (MLD). A diferencia de las bombas hidráulicas convencionales que utilizan fluidos a base de aceite, la APP 11-13 utiliza el agua bombeada en sí misma para la lubricación, eliminando completamente el riesgo de contaminación por aceite en la corriente de proceso. Con su eficiencia superior, construcción duradera y requisitos mínimos de mantenimiento, esta serie de bombas ofrece una solución fiable y sostenible para plantas de desalinización, tratamiento de agua industrial y varios sistemas de purificación de agua en contenedores o móviles en todo el mundo.

1 Visión general del producto y principio operativo

La Danfoss APP 11-13 es una bomba de desplazamiento positivo de pistón axial, parte de la familia más amplia de bombas APP de Danfoss. Su principio central de funcionamiento implica un bloque de cilindro giratorio que contiene múltiples pistones. Estos pistones están alineados con una placa de oscilación estacionaria. A medida que el bloque de cilindro gira, los pistones oscilan dentro de sus orificios debido al ángulo fijo de la placa oscilante. Esta acción alterna crea un ciclo repetitivo de extracción de fluido durante la fase de aumento de volumen y de presurización durante la fase de disminución de volumen. El resultado es un flujo de salida altamente estable y continuo. Un diferenciador clave de las bombas centrífugas es que esta bomba de alta presión RO proporciona un desplazamiento fijo por revolución. Esto significa que el caudal es directamente proporcional a la velocidad del eje y permanece en gran parte inalterado por los cambios en la presión de descarga, lo que garantiza un rendimiento consistente a través de las diversas demandas del sistema. Esta serie incluye modelos específicos como APP 11/1500 y APP 13/1200, que comparten características comunes de plataforma pero están optimizados para diferentes caudales y presiones nominales para satisfacer las necesidades específicas de la aplicación.

2 Especificaciones técnicas y datos de rendimiento

La serie Danfoss APP 11-13 está definida por un conjunto de rigurosas especificaciones técnicas que garantizan su capacidad en aplicaciones de agua de alta presión. Las bombas están diseñadas para una presión de salida continua máxima de hasta 120 bar (1740 psig) para ciertos modelos, lo que las convierte en una bomba de pistón axial de alta presión de alta intensidad. El desplazamiento nominal varía a través de la serie, con modelos como el APP 11/1500 que tienen un desplazamiento geométrico de 137,4 cm³ / rev, mientras que el APP 13/1200 está nominado a 197,5 cm³ / rev. Esto influye directamente en su salida de flujo, que puede variar de aproximadamente 80 litros por minuto hasta aproximadamente 225 litros por minuto, dependiendo del modelo específico y su velocidad operativa.

El rango de velocidad operativa para estas bombas es típicamente entre 700 RPM y 1500 RPM, lo que proporciona flexibilidad en el diseño del sistema de accionamiento. Requieren condiciones específicas de presión de entrada para funcionar correctamente y evitar la cavitación, con un rango de presión de entrada continuo de 2 a 5 bar y una presión máxima de entrada de 10 bar. Las bombas están diseñadas para funcionar con temperaturas medias entre 2°C y 50°C y pueden funcionar en temperaturas ambientales de 0°C a 50°C. Con un nivel de presión acústica de 85 dBA y un diseño compacto y resistente, la serie APP 11-13 está construida para una integración fiable en varios diseños de sistema. Las conexiones de bomba están estandarizadas con puertos roscados M42 métricos tanto para entrada como para salida, simplificando el diseño y la instalación de tuberías.

3 Características de diseño y construcción

3.1 Selección robusta de materiales para entornos corrosivos

La longevidad y la fiabilidad de la bomba de alta presión APP 11-13 RO están arraigadas en su extenso uso de materiales altamente resistentes a la corrosión. Los componentes humedecidos críticos, incluido el cuerpo de la válvula, están construidos de acero dúplex (EN1.4462 / UNS S31803) y en algunos casos de acero súper dúplex (EN1.4410 / UNS S32750). Estos aceros inoxidables avanzados ofrecen una resistencia excepcional a las picaduras y al agrietamiento de la corrosión por tensión inducida por cloruro, lo que es primordial cuando se manejan medios agresivos como el agua de mar o las aguas residuales. Además, los componentes clave de desgaste están hechos de PEEK (poliéter éter cetona) reforzado con fibra de carbono, un polímero de alta resistencia conocido por sus excelentes características de desgaste y resistencia a la corrosión. El sello del eje utiliza NBR (caucho de nitrilo butadieno), seleccionado adecuadamente para la compatibilidad con los medios bombeados. Esta selección estratégica de materiales garantiza una larga vida útil y minimiza el riesgo de fallas prematuras en algunos de los entornos operativos más desafiantes.

3.2 Válvula de lavado integrada y sistema de lubricación

Una característica destacada de la serie APP 11-13 es su válvula de lavado integrada. Esta válvula permite que el fluido circule desde la entrada de la bomba a su salida cuando la unidad no está funcionando. Esta función evita el estancamiento, protege los componentes internos durante los períodos de espera y asegura que la bomba esté inmediatamente lista para funcionar. Más importante aún, el diseño de la bomba elimina por completo la necesidad de aceite lubricante. En su lugar, utiliza el agua de proceso bombeada para lubricar las zapatillas de pistón y otras superficies de rodamiento internas. Este diseño sin aceite es una ventaja crítica en RO y otros procesos de tratamiento de agua, ya que elimina por completo el riesgo de contaminación del agua del producto por fugas de lubricantes. Esto no solo salvaguarda la integridad del proceso, sino que también reduce la necesidad de inventario de aceite, manejo y eliminación.

4 Áreas de aplicación y soluciones industriales

La bomba de pistón axial de alta presión Danfoss APP 11-13 es la piedra angular de numerosos sistemas críticos de tratamiento de agua en todo el mundo. Su aplicación principal es en sistemas de ósmosis inversa (RO) de alta presión, particularmente en plantas de desalinización de agua de mar (SWRO) y ósmosis inversa de agua salada (BWRO). Aquí, la capacidad de la bomba para suministrar un flujo estable y de alta presión es esencial para empujar el agua a través de membranas semipermeables para separar sales e impurezas. La construcción resistente a la corrosión de la bomba la hace ideal para la naturaleza desafiante de la alimentación de agua de mar.

Más allá de la desalinización estándar, esta serie de bombas también se despliega en sistemas avanzados de descarga líquida cero (ZLD) y descarga líquida mínima (MLD). Estos sistemas están diseñados para recuperar casi todo el agua de las aguas residuales industriales, dejando solo residuos sólidos. La fiabilidad y la capacidad de alta presión de la APP 11-13 son cruciales para concentrar las corrientes de residuos hasta su estado final. Los ejemplos de aplicación se extienden a soluciones en contenedores para hoteles, centros turísticos y complejos residenciales en áreas costeras; sistemas móviles para organizaciones humanitarias y militares; sistemas marinos para barcos y yates; y plataformas offshore en la industria del petróleo y el gas. Esta versatilidad demuestra la adaptabilidad de la bomba a configuraciones operacionales diversas y a menudo remotas.

5 Ventajas operativas y beneficios económicos

5.1 Eficiencia energética superior y bajos costes operativos

El diseño de pistón axial de la Danfoss APP 11-13 es inherentemente más eficiente que las tecnologías de bombas centrífugas, especialmente en aplicaciones de alta presión. Esta bomba de alta presión RO puede lograr eficiencias operacionales que superan el 90%, lo que se traduce directamente en un menor consumo de energía. Para operaciones continuas como plantas de desalinización a gran escala, esta ventaja de eficiencia da como resultado un ahorro sustancial en los costos de electricidad, que constituyen una parte significativa del gasto total del ciclo de vida. La característica de desplazamiento positivo de la bomba asegura que el flujo se suministra de manera consistente independientemente de la presión, evitando las pérdidas de energía asociadas con válvulas de estrangulación o líneas de derivación que son comunes en sistemas de bombas centrífugas. Esta alta eficiencia también contribuye a una huella de carbono reducida, apoyando los objetivos de sostenibilidad.

5.2 Reducción del mantenimiento y alta fiabilidad

La APP 11-13 está diseñada para un mantenimiento mínimo y un tiempo de actividad máximo. Su diseño sencillo, con menos componentes en comparación con soluciones alternativas, mejora la fiabilidad general. Cuando se opera dentro de los parámetros técnicos especificados por Danfoss, la bomba puede lograr intervalos de mantenimiento de hasta 8.000 horas. Además, el diseño permite un servicio de campo sencillo sin la necesidad de herramientas especializadas, lo que reduce tanto el tiempo de mantenimiento como los costos. La combinación de materiales robustos y resistentes a la corrosión y un sistema de lubricación libre de aceite elimina los fallos comúnmente asociados con la degradación del material y la contaminación con aceite. Esto lleva a una vida útil general más larga y un costo total de propiedad más bajo, ya que los tiempos de inactividad no planificados y los reemplazos frecuentes de piezas se reducen significativamente.

6 Notas de integración y implementación de sistemas

La implementación exitosa de la bomba APP 11-13 requiere una atención cuidadosa al diseño del sistema y los componentes auxiliares. La filtración adecuada es crítica para proteger los componentes de precisión de la bomba de las partículas abrasivas. Se recomienda encarecidamente un filtro principal clasificado para eliminar partículas mayores de 10 m m con una eficiencia del 99,98% aguas arriba de la bomba. Para prevenir la cavitación, que puede causar daños graves, la presión de entrada debe mantenerse dentro del rango especificado de presión continua de 2 a 5 bares. La instalación de un interruptor de protección de baja presión en el lado de succión es una práctica común para proteger la bomba.

La bomba ofrece opciones de instalación flexibles, que admiten montaje horizontal y vertical, lo que ayuda a los diseñadores de sistemas a optimizar el diseño para aplicaciones con espacio limitado. Su diseño compacto y ligero, en relación con su rendimiento, facilita aún más la integración. Debido a su pulsación de presión mínima, el APP 11-13 típicamente no requiere un amortiguador de pulsos, lo que simplifica el sistema y reduce los costos de instalación. Si la bomba debe ser accionada por un accionamiento de frecuencia variable (VFD) para el control de velocidad, es esencial seleccionar un VFD de par constante para trabajos pesados. Los VFD estándar de tipo bomba y ventilador pueden no ser capaces de proporcionar el par de arranque requerido y pueden dar lugar a problemas operativos.

Preguntas frecuentes (FAQ)

1. ¿Se describe con precisión la APP 11-13 de Danfoss como una bomba hidráulica?

Aunque funciona sobre un principio de pistón axial común a las bombas hidráulicas, la APP 11-13 está diseñada específicamente como una bomba de pistón axial de alta presión para aplicaciones de agua. La distinción crítica es que utiliza el agua bombeada para la lubricación, a diferencia de las bombas hidráulicas tradicionales que utilizan aceite. Esto la convierte en una "bomba de agua de alta presión" en lugar de una bomba hidráulica convencional, y es únicamente adecuada para procesos donde la contaminación por aceite es inaceptable, como en la producción de agua potable.

2. ¿Qué hace que los materiales utilizados en esta bomba de alta presión RO sean tan duraderos?

La bomba utiliza aceros inoxidables dúplex y súper dúplex para componentes humedecidos críticos. Estas aleaciones proporcionan una resistencia excepcional al picado inducido por cloruro y al agrietamiento por corrosión por tensión, que son modos de falla comunes en entornos de agua marina. Los componentes como pistones y zapatillas están hechos de PEEK reforzado con fibra de carbono, un polímero de alta resistencia y baja fricción que ofrece una excelente resistencia al desgaste y es impermeable a la corrosión. Esta selección de materiales es la base para la larga vida útil de la bomba y su capacidad para manejar medios agresivos.

3. ¿Cómo se compara la eficiencia de esta bomba de desplazamiento positivo con una bomba centrífuga en servicio RO?

En aplicaciones RO de alta presión, las bombas de desplazamiento positivo como la APP 11-13 son significativamente más eficientes que las bombas centrífugas. Las bombas centrífugas experimentan una caída en la eficiencia a presiones más altas, mientras que las bombas de pistón axial mantienen una alta eficiencia, a menudo más del 90%, en todo su rango operativo. Esto se debe a que entregan una cantidad fija de fluido por revolución, minimizando las pérdidas de energía. Para una planta de RO, esta eficiencia se traduce directamente en un menor consumo de energía para la misma producción de agua purificada, lo que la convierte en una solución más rentable y sostenible.

4. ¿Cuáles son las consideraciones clave para emparejar esta bomba con un accionamiento de frecuencia variable (VFD)?

Es crucial utilizar un VFD de torsión constante pesado. La APP 11-13, como una bomba de desplazamiento positivo, presenta una carga de par constante al motor, lo que significa que el requisito de par es independiente de la velocidad. Los VFD estándar de "bomba y ventilador" están diseñados para cargas de par variables (donde el par es proporcional al cuadrado de la velocidad) y carecen de la capacidad actual para iniciar y ejecutar este tipo de bomba de manera fiable, lo que podría conducir a viajes de VFD o parada del motor. Siempre consulte con el fabricante del VFD para garantizar la compatibilidad.

5. ¿Puede la serie APP 11-13 manejar la operación paralela para la expansión del sistema?

Sí, estas bombas son adecuadas para el funcionamiento paralelo. Esto permite que múltiples unidades de bomba trabajen juntas en un colector de alta presión común para satisfacer los requisitos de flujo del sistema aumentados. Esta escalabilidad proporciona una flexibilidad significativa para los diseñadores de sistemas, lo que permite la expansión de la capacidad sin un rediseño completo del sistema. El funcionamiento paralelo también ofrece beneficios potenciales de redundancia para aplicaciones críticas donde el funcionamiento continuo es esencial, ya que una bomba puede ser desconectada para el mantenimiento sin detener todo el proceso.