En las industrias alimentaria, cosmética, farmacéutica y de procesamiento de productos densos, el transporte de fluidos de alta viscosidad representa un desafío técnico importante. Productos con consistencias similares a la miel espesa, pastas, cremas, concentrados o pulpas pueden presentar viscosidades de entre 4.000 y 8.000 cP, dependiendo de su composición y temperatura.
Bombas lobulares
Estos fluidos ofrecen una elevada resistencia al movimiento, generan mayores pérdidas de carga y pueden exigir un alto torque al sistema de bombeo. Además, su comportamiento puede cambiar significativamente cuando aumenta o disminuye la temperatura.
Para manipularlos de forma eficiente, es necesario utilizar bombas de desplazamiento positivo correctamente seleccionadas, junto con sistemas automatizados de limpieza CIP que permitan eliminar los residuos adheridos sin desmontar continuamente los equipos.
Imagen 1 — Referencia visual: Bomba lobular INOXPA SLR-A diseñada para el transporte suave y eficiente de fluidos viscosos, preservando sus características durante el bombeo.
Alta viscosidad y desplazamiento positivo
La viscosidad representa la resistencia interna que presenta un fluido al movimiento. Cuanto mayor sea su valor, más energía será necesaria para transportarlo a través de tuberías, válvulas y equipos de proceso.
A diferencia de las bombas centrífugas, cuyo rendimiento puede disminuir considerablemente cuando aumenta la viscosidad, las bombas rotativas de desplazamiento positivo trasladan un volumen definido de producto en cada revolución.
Dentro de esta categoría se encuentran las bombas lobulares, que utilizan dos rotores sincronizados para transportar el fluido desde la aspiración hasta la descarga.
Un ejemplo es la bomba lobular SLR-A de INOXPA, desarrollada principalmente para el transporte de pasta de aceituna, orujo y alperujo. Su aplicación en productos alimentarios, cosméticos o farmacéuticos debe evaluarse de acuerdo con los materiales de construcción, los elastómeros, el tipo de sellado, el acabado superficial y los requisitos sanitarios del proceso.
Funcionamiento de una bomba lobular
La bomba lobular funciona mediante dos lóbulos instalados sobre ejes independientes y sincronizados por medio de engranajes.
Los lóbulos giran dentro de la cámara de bombeo sin entrar en contacto entre sí. Al separarse en el lado de aspiración, generan un aumento de volumen y una reducción parcial de presión, lo que permite la entrada del producto.
Posteriormente, el fluido queda contenido en los espacios formados entre los lóbulos y el cuerpo de la bomba. A medida que los rotores continúan girando, el producto es desplazado hacia el lado de impulsión.
Esta operación permite transportar fluidos viscosos a velocidades relativamente bajas, reduciendo la agitación excesiva y facilitando el manejo de productos sensibles.
La SLR-A puede trabajar con viscosidades recomendadas de hasta 100.000 mPa·s, equivalentes numéricamente a 100.000 cP. Sin embargo, este valor depende de las características del producto, la temperatura, la velocidad de giro, la presión diferencial y el sistema de sellado utilizado.
Asimismo, el fabricante establece una presión diferencial máxima de 7 bar y una presión máxima de trabajo de 10 bar. Estos valores corresponden a límites técnicos y no deben interpretarse como condiciones normales para todas las aplicaciones.
El punto de operación siempre debe definirse mediante las curvas de funcionamiento y las recomendaciones específicas del fabricante.
Imagen 2 — Referencia visual: Principio de funcionamiento de una bomba lobular, donde el producto se desplaza desde la succión hasta la descarga mediante las cavidades formadas entre los rotores y el cuerpo de la bomba.
Influencia de la temperatura en la viscosidad
La temperatura puede modificar considerablemente el comportamiento de muchos fluidos viscosos.
En determinados productos, el calentamiento reduce la viscosidad y facilita el bombeo. Esto puede disminuir el torque requerido, las pérdidas de carga y el consumo de potencia del motor.
Sin embargo, no todos los fluidos reaccionan de la misma forma. Algunos productos son sensibles al calor y pueden experimentar alteraciones en su textura, estabilidad, composición química o calidad microbiológica.
Por esta razón, la temperatura de bombeo debe establecerse considerando:
- La viscosidad real del producto.
- La temperatura máxima permitida.
- La estabilidad térmica del fluido.
- La compatibilidad de juntas y sellos.
- Las condiciones sanitarias del proceso.
El calentamiento no debe utilizarse únicamente como una solución mecánica sin comprobar previamente su efecto sobre el producto.
Control de velocidad y protección del motor
El transporte de fluidos altamente viscosos puede aumentar el torque requerido por la bomba y provocar una sobrecarga del motor.
Cuando se presenta esta condición, pueden adoptarse medidas como reducir la velocidad de giro, disminuir la presión diferencial, aumentar el diámetro de las tuberías o simplificar el recorrido hidráulico.
El uso de un variador de frecuencia permite ajustar las revoluciones de la bomba según el caudal requerido y las características del producto.
Reducir las RPM puede ayudar a:
- Disminuir el consumo de potencia.
- Reducir la generación de calor.
- Evitar la sobrecarga del motor.
- Limitar el desgaste de los componentes.
- Proteger productos sensibles al esfuerzo mecánico.
No obstante, la velocidad debe mantenerse dentro del rango recomendado para garantizar una alimentación adecuada de la bomba y evitar irregularidades en el flujo.
Diseño de las tuberías
La instalación hidráulica es uno de los factores más importantes en sistemas destinados a productos viscosos.
Las tuberías deben ser cortas, directas y contar con la menor cantidad posible de codos, restricciones, válvulas y cambios bruscos de dirección.
En la aspiración se recomienda utilizar un diámetro suficientemente amplio para reducir la velocidad del producto y las pérdidas de carga.
Siempre que sea posible, la bomba debe instalarse cerca del depósito de alimentación y por debajo del nivel del líquido. Esta disposición proporciona una carga estática positiva y facilita el llenado de la cámara de bombeo.
Las tuberías también deben contar con soportes independientes. El peso o la desalineación de las líneas no debe transmitirse hacia las conexiones de la bomba.
Una instalación inadecuada puede provocar:
- Alimentación insuficiente.
- Cavitación.
- Vibraciones.
- Reducción del caudal.
- Sobrecarga del motor.
- Desgaste prematuro de sellos y rodamientos.
Imagen 3 — Referencia visual: Instalación recomendada para fluidos viscosos mediante aspiración inundada, tubería de succión amplia y corta, y soportes independientes para evitar esfuerzos sobre la bomba.
Autocebado de productos viscosos
Para iniciar correctamente el proceso de autocebado, la cámara de la bomba debe contener suficiente líquido para llenar los espacios internos y crear la diferencia de presión necesaria.
En fluidos viscosos no se recomienda utilizar válvulas de pie que generen restricciones importantes en la aspiración, ya que pueden dificultar el llenado inicial y aumentar las pérdidas de carga.
Cuando la bomba se encuentra instalada por encima del nivel del producto, debe evaluarse cuidadosamente la altura de aspiración, la viscosidad, la velocidad de giro y la resistencia de la tubería.
En aplicaciones críticas, una instalación con aspiración inundada suele ofrecer mayor estabilidad y seguridad operacional.
Protección contra sobrepresiones
Una bomba lobular es un equipo de desplazamiento positivo. Esto significa que continuará desplazando producto mientras el eje permanezca en movimiento.
Si la tubería de descarga se bloquea o una válvula permanece cerrada, la presión puede incrementarse rápidamente y superar la capacidad mecánica de la bomba o de las tuberías.
Por esta razón, el sistema debe contar con una válvula de seguridad, una válvula de alivio o algún mecanismo equivalente de protección contra sobrepresiones.
La presión de apertura debe ajustarse considerando:
- La viscosidad del producto.
- Las revoluciones de la bomba.
- La presión admisible de las tuberías.
- El tipo de sello instalado.
- La presión máxima del equipo.
- Las condiciones reales del proceso.
Durante la operación, las válvulas principales de aspiración y descarga deben permanecer completamente abiertas.
Nunca debe utilizarse una válvula de descarga parcialmente cerrada como método permanente para controlar el caudal de una bomba de desplazamiento positivo.
Limpieza CIP de residuos viscosos
Después del proceso de bombeo, los productos densos pueden permanecer adheridos a las paredes de las tuberías, la cámara de bombeo, los tanques y los accesorios.
El sistema CIP, conocido como Cleaning In Place o limpieza en sitio, permite limpiar los equipos mediante la circulación controlada de agua y soluciones químicas sin realizar un desmontaje completo.
Imagen 4 — Referencia visual: Representación de los cuatro factores fundamentales de un proceso CIP: acción mecánica, temperatura, concentración química y tiempo.
La eficiencia del proceso depende principalmente de cuatro variables:
Acción mecánica
En las tuberías, la acción mecánica se obtiene mediante la velocidad y la turbulencia de la solución de limpieza.
Para la bomba SLR-A, INOXPA recomienda una velocidad mínima de circulación de 1,8 m/s, un número de Reynolds superior a 100.000 y una presión comprendida entre 1 y 2,5 bar durante el ciclo CIP.
Estos parámetros favorecen el desprendimiento de los residuos acumulados en las superficies internas.
En tanques, la acción mecánica puede generarse mediante bolas de limpieza, cabezales rotativos u otros dispositivos de impacto.
Temperatura
El aumento controlado de la temperatura ayuda a reducir la viscosidad de los residuos y mejora la acción de los detergentes.
La temperatura debe mantenerse dentro de los límites permitidos por los elastómeros, sellos, materiales del equipo y características del producto procesado.
Como referencia para la SLR-A, el fabricante contempla soluciones de limpieza a aproximadamente 70 °C.
Concentración química
Los productos químicos deben seleccionarse según la naturaleza del residuo.
Las soluciones alcalinas suelen utilizarse para eliminar grasas, proteínas y materia orgánica. Las soluciones ácidas se emplean principalmente para remover depósitos minerales e incrustaciones.
Como referencia, el fabricante indica:
- Solución alcalina de hidróxido de sodio al 1 % en peso y aproximadamente 70 °C.
- Solución ácida de ácido nítrico al 0,5 % en peso y aproximadamente 70 °C.
Estas concentraciones deben considerarse referencias generales. La receta definitiva debe validarse según el producto procesado, los materiales de la instalación, los requisitos microbiológicos y los procedimientos internos de la planta.
Tiempo
La solución de limpieza debe permanecer en circulación durante el tiempo necesario para alcanzar el nivel de higiene requerido.
Un tiempo insuficiente puede dejar residuos adheridos. Sin embargo, extender excesivamente el ciclo no siempre mejora el resultado y puede incrementar innecesariamente el consumo de agua, energía y productos químicos.
Después de las etapas alcalinas o ácidas debe realizarse un enjuague final con agua limpia para eliminar cualquier residuo químico.
Sistemas CIP automatizados
Los sistemas CIP pueden configurarse como unidades móviles, estaciones manuales o instalaciones fijas completamente automatizadas.
Dependiendo del proceso, pueden incluir:
- Tanques para agua y soluciones químicas.
- Bombas de circulación.
- Intercambiadores de calor.
- Instrumentos de temperatura.
- Medidores de caudal.
- Sensores de conductividad.
- Control automático de concentraciones.
- Válvulas neumáticas.
- Registro de datos y trazabilidad.
- Recuperación de agua y soluciones químicas.
La automatización permite repetir los ciclos bajo condiciones controladas y verificar que las variables críticas se mantengan dentro de los valores establecidos.
Esto ayuda a reducir errores humanos, optimizar el consumo de recursos y asegurar la trazabilidad del proceso de limpieza.
Imagen 5 — Referencia visual: Estación CIP automatizada con tanques de almacenamiento, colector de válvulas neumáticas y panel HMI para el control y monitoreo del proceso de limpieza.
Mantenimiento de la bomba
Las bombas que transportan productos viscosos están sometidas a esfuerzos importantes. Por ello, deben inspeccionarse periódicamente los sellos, juntas, lóbulos, engranajes, rodamientos y sistemas de protección.
El nivel de aceite de la bomba SLR-A debe revisarse semanalmente o cada 150 horas de funcionamiento.
El primer cambio de aceite debe realizarse después de las primeras 150 horas. Los cambios posteriores se recomiendan cada 2.500 horas o, como mínimo, una vez al año bajo condiciones normales.
Para temperaturas ambientales comprendidas aproximadamente entre 5 y 50 °C, el fabricante recomienda lubricantes SAE 90 o ISO VG 220.
También debe verificarse regularmente:
- La presencia de fugas.
- El estado de los sellos.
- La temperatura de los rodamientos.
- El ruido de los engranajes.
- Las vibraciones.
- La presión de descarga.
- El consumo eléctrico del motor.
Cualquier cambio significativo puede indicar desalineación, desgaste, lubricación deficiente, obstrucciones o condiciones de operación inadecuadas.
Desmontaje y ajuste de los lóbulos
Cuando el sistema CIP no proporciona el nivel de limpieza requerido, puede ser necesario desmontar la bomba.
Esta intervención debe realizarla personal capacitado, asegurándose previamente de que:
- La bomba esté detenida.
- La alimentación eléctrica esté desconectada.
- Las tuberías estén vacías.
- No exista presión interna.
- El equipo no pueda arrancar accidentalmente.
- Los componentes se encuentren a una temperatura segura.
Durante el reensamblaje deben conservarse las posiciones de las piezas y respetarse las tolerancias indicadas por el fabricante.
La SLR-A utiliza arandelas de ajuste disponibles en espesores de 0,1, 0,15 y 0,2 mm. Estas arandelas permiten alcanzar las holguras necesarias entre los lóbulos y el cuerpo de la bomba.
Estos espesores no representan directamente la separación final entre los componentes. Son elementos de regulación que deben combinarse según las tolerancias establecidas.
Después del montaje, el eje debe girarse manualmente para comprobar que los lóbulos no se toquen entre sí ni rocen el cuerpo de la bomba.
Un ajuste incorrecto puede provocar desgaste acelerado, contaminación del producto, daños en los rotores o fallos mecánicos graves.
Conclusión
El manejo de fluidos con viscosidades de entre 4.000 y 8.000 cP requiere una evaluación integral del sistema.
No basta con seleccionar una bomba capaz de transportar productos densos. También deben considerarse la temperatura real del fluido, la presión diferencial, las RPM, el torque, las pérdidas de carga, el diseño de la aspiración y los procedimientos de limpieza.
Las bombas lobulares ofrecen una solución eficiente para numerosas aplicaciones viscosas gracias a su principio de desplazamiento positivo y a su capacidad para trabajar a velocidades controladas.
La bomba SLR-A de INOXPA constituye una alternativa especialmente desarrollada para pasta de aceituna, orujo y alperujo. Su utilización en otros productos debe validarse técnicamente según las exigencias del proceso.
Cuando una bomba lobular se integra con una estación CIP correctamente diseñada, es posible mejorar la continuidad de producción, reducir las intervenciones manuales, controlar el consumo de agua y productos químicos y mantener condiciones higiénicas más consistentes.
La clave está en seleccionar, instalar, operar y limpiar el sistema como una unidad completa, evitando utilizar los valores máximos de presión, viscosidad o temperatura como condiciones universales de funcionamiento.
