¿Qué bomba está revolucionando la transferencia de fluidos a baja temperatura? Presentamos la bomba centrífuga criogénica

Si trabaja en industrias como el procesamiento de GNL, la fabricación de semiconductores o la investigación médica, sabe lo complicado que es mover fluidos a baja temperatura, como nitrógeno líquido, oxígeno líquido o gas natural licuado. Estos fluidos deben permanecer súper fríos y las bombas normales simplemente no pueden soportar temperaturas extremas sin averiarse o perder eficiencia. Pero últimamente, una nueva bomba ha llamado la atención en estos campos: labomba centrífuga criogénica. Se supone que resolverá los grandes problemas que han afectado a la transferencia de fluidos a baja temperatura durante años. Pero, ¿qué hace que esta bomba sea tan diferente de las que hemos usado antes? Echemos un vistazo más de cerca.

Primero, hablemos de por qué fallan las bombas normales cuando se trata de fluidos criogénicos. La mayoría de las bombas están construidas con materiales que se vuelven quebradizos cuando las temperaturas caen por debajo de -100°C, y sus sellos a menudo tienen fugas porque el frío hace que las piezas se encojan o se deformen. Eso significa averías frecuentes, desperdicio de líquidos e incluso riesgos para la seguridad, ya que algunos fluidos a baja temperatura pueden ser peligrosos si se escapan. El equipo detrás de la bomba centrífuga criogénica pasó tres años estudiando estos temas, hablando con más de 300 ingenieros y gerentes de planta de todo el mundo para descubrir exactamente qué se necesitaba.

Lo primero que arreglaron fueron los materiales. Elbomba centrífuga criogénicautiliza una mezcla de aleaciones especiales: aleación de titanio para el impulsor y acero inoxidable con níquel añadido para el cuerpo de la bomba. Estos materiales no se vuelven quebradizos ni siquiera a temperaturas tan bajas como -269°C (¡cerca del cero absoluto!). Hablé con un técnico de mantenimiento en una planta de GNL que ha usado la bomba durante seis meses y me dijo: "Solíamos reemplazar las piezas de la bomba cada dos meses debido a los daños causados ​​por el frío. ¿Con ésta? No se ha roto nada todavía. Es como si ni siquiera notara el frío".

Luego está el sistema de sellado, probablemente el mayor dolor de cabeza de las bombas criogénicas normales. La bomba centrífuga criogénica utiliza un sello mecánico doble con un circuito de enfriamiento incorporado. En lugar de que el sello se seque o tenga fugas cuando hace frío, el circuito de enfriamiento mantiene el sello a una temperatura constante, por lo que permanece hermético. En una fábrica de semiconductores que visité, solían perder alrededor del 5% de su nitrógeno líquido cada mes debido a fugas. Desde que se cambió a esta bomba, esa pérdida se ha reducido a menos del 0,5%. Esto supone un gran ahorro: el nitrógeno líquido no es barato y su desperdicio se acumula rápidamente.

La eficiencia es otra gran victoria. Las bombas centrífugas normales pierden mucha potencia cuando mueven fluidos fríos; por lo general, solo tienen un 60 % de eficiencia. Pero la bomba centrífuga criogénica tiene un impulsor rediseñado (la parte que gira para mover el fluido) que está diseñado para funcionar con fluidos espesos y fríos. Las pruebas muestran que tiene una eficiencia del 85%, lo que significa que utiliza menos energía para mover la misma cantidad de líquido. Un laboratorio médico que utiliza oxígeno líquido para congeladores me dijo que su factura de energía por la bomba se ha reducido en un 30% desde que cambiaron. "No sólo estamos ahorrando dinero", dijo el director del laboratorio. "También utilizamos menos electricidad, lo que es mejor para el medio ambiente. Es beneficioso para todos".

La durabilidad es otra cosa que destaca. El equipo sometió la bomba centrífuga criogénica a algunas pruebas difíciles: 10.000 horas de uso continuo a -196°C (la temperatura del nitrógeno líquido), más 500 ciclos de calentamiento y enfriamiento (de frío a temperatura ambiente y viceversa) para simular el uso en el mundo real. Después de todo eso, la bomba seguía funcionando como nueva. La mayoría de las bombas criogénicas normales sólo duran unas 2000 horas en esas condiciones. "Solíamos tener que cerrar la planta durante un día cada tres meses para reemplazar las bombas", dijo un gerente de una planta química que utiliza la bomba. "¿Ahora? No hemos cerrado por problemas con las bombas en un año. Eso significa más tiempo de producción, lo que significa más dinero para nosotros".

En este momento, la bomba centrífuga criogénica se está utilizando en algunas instalaciones de renombre. Una terminal de GNL en Asia lo utiliza para transferir gas natural licuado desde tanques de almacenamiento a barcos; dicen que ha reducido su tiempo de transferencia en un 20% porque puede mover más fluido más rápido. Un centro de investigación espacial la utiliza para mover hidrógeno líquido (que es incluso más frío que el nitrógeno líquido) para pruebas de combustible para cohetes, y dicen que la precisión de la bomba les ha ayudado a obtener datos más precisos de sus experimentos. "No podemos permitirnos errores con el combustible para cohetes", afirmó un investigador del lugar. "Esta bomba es confiable; sabemos que hará exactamente lo que necesitamos, cada vez".

El equipo detrás de la bomba centrífuga criogénica tampoco ha terminado todavía. Me dijeron que están trabajando en una versión más pequeña para laboratorios que necesitan mover pequeñas cantidades de fluidos criogénicos, como los laboratorios de biotecnología que almacenan muestras en nitrógeno líquido. También están agregando un monitor inteligente: un sensor que rastrea la temperatura, presión y velocidad de la bomba y envía alertas a un teléfono o computadora si algo anda mal. "Queremos que su uso sea aún más fácil para las personas", afirmó el ingeniero principal. "Nadie quiere comprobar una bomba cada hora. Con el monitor, pueden ver cómo funciona desde su escritorio".

Al fin y al cabo, la bomba centrífuga criogénica está cambiando las reglas del juego porque resuelve problemas reales y cotidianos de las personas que trabajan con fluidos a baja temperatura. Es lo suficientemente resistente para el frío, no gotea, usa menos energía y dura más que cualquier otra bomba que existe. A medida que más plantas, laboratorios y fábricas lo prueben, creo que se convertirá en el estándar para la transferencia de fluidos criogénicos. No se trata sólo de una mejor bomba, sino que también hace que los trabajos sean más fáciles, más seguros y más asequibles. Y en industrias donde cada pequeño error puede costar tiempo y dinero, eso es un gran problema.