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En la sección anterior, analizamos las causas de la cavitación de las bombas centrífugas. A continuación, Anhui Shengshi Datang introducirá medidas para prevenir bomba centrífuga cavitación.

1. Mejoras en el diseño y los materiales

Desde la perspectiva del diseño y los materiales, se pueden tomar las siguientes medidas para prevenir o mitigar los peligros de la cavitación de las bombas centrífugas:

A. Diseño de optimización de brechas: Aumente adecuadamente la holgura entre las piezas móviles, especialmente entre el impulsor y la carcasa de la bomba, y entre el anillo de sellado y el eje, para reducir el riesgo de agarrotamiento por expansión térmica. Las investigaciones demuestran que aumentar la holgura estándar entre un 15 % y un 20 % puede reducir significativamente la probabilidad de agarrotamiento durante la cavitación, con un impacto mínimo en la eficiencia de la bomba.

B. Selección y tratamiento de materiales:

a. Realizar un tratamiento térmico de templado en el eje de la bomba para mejorar su dureza y resistencia al desgaste, reduciendo la deformación y el desgaste durante la cavitación.

b. Seleccione materiales con coeficientes de expansión térmica bajos, como acero inoxidable o aleaciones especiales, para minimizar los cambios de holgura causados ​​por la expansión térmica.

c. Aplique recubrimientos resistentes al desgaste como aleación dura o utilice materiales cerámicos para piezas de fricción clave, como anillos de sello, para mejorar la resistencia al desgaste.

C. Mejoras en el sistema de sellado:

a. Utilice sellos mecánicos que no dependan del medio bombeado para su lubricación, como sellos mecánicos lubricados con gas o sellos mecánicos dobles.

b. Configure los sistemas de lubricación externa para proporcionar lubricación a las caras del sello incluso cuando la bomba esté cavitando.

c. Para los sellos de empaque, utilice empaque autolubricante, como un empaque compuesto que contenga PTFE.

D. Optimización del sistema de cojinetes:

a. Utilice cojinetes autolubricados cerrados para reducir la dependencia de la refrigeración externa.

b. Agregue sistemas de enfriamiento independientes para los cojinetes para garantizar que se mantenga la temperatura normal de los cojinetes incluso durante la cavitación de la bomba.

c. Seleccione cojinetes y lubricantes con mayor tolerancia a la temperatura.

E. Mejoras en el diseño de la cavidad de la bomba:

a. Para aplicaciones especiales, diseñe un espacio de almacenamiento de agua para que la bomba pueda mantener un volumen mínimo de líquido incluso durante una escasez de agua a corto plazo.

b. Las bombas autocebantes suelen estar diseñadas con un volumen de cavidad de bomba mayor y dispositivos especializados de separación de gas y líquido, lo que les permite manejar mejor la cavitación a corto plazo.

La práctica demuestra que un diseño razonable y una selección de materiales pueden reducir el riesgo de daños durante la cavitación de la bomba centrífuga en más del 50%, al tiempo que prolongan la vida útil general del equipo.

2. Aplicación de sistemas de seguimiento y control

Las tecnologías modernas de monitoreo y control proporcionan medios efectivos para prevenir la cavitación de las bombas centrífugas:

A. Sistemas de detección de cavitación:

a. Monitoreo de flujo: Instale un medidor de flujo en la salida de la bomba para alarmar o apagar automáticamente la bomba cuando el caudal caiga por debajo de un valor establecido.

b. Monitoreo de corriente: La carga del motor disminuye durante la cavitación, lo que genera una caída significativa en la corriente; la cavitación se puede detectar monitoreando los cambios de corriente.

c. Monitoreo de presión: Una caída repentina o una fluctuación aumentada en la presión de salida es un indicador clave de cavitación.

d. Monitoreo de temperatura: Los aumentos anormales de temperatura en los sellos mecánicos, cojinetes o el cuerpo de la bomba pueden reflejar indirectamente el estado de cavitación.

B. Sistemas de control de nivel de líquido:

a. Instale sensores de nivel en tanques de agua, sumideros y otras instalaciones de entrada para detener automáticamente la bomba cuando el nivel caiga por debajo de un valor seguro.

b. Para ocasiones especiales, configure una protección de doble nivel: alarma de nivel bajo y apagado forzado de la bomba de nivel muy bajo.

c. Utilice medidores de nivel sin contacto (por ejemplo, ultrasónicos, de radar) para evitar posibles problemas de obstrucción asociados con los interruptores de flotador tradicionales.

C. Sistemas de Control Inteligente Integrados:

a. Integrar múltiples parámetros (flujo, presión, temperatura, nivel) en un sistema PLC o DCS para identificar con mayor precisión el estado de cavitación a través de un juicio lógico.

b. Configure dos niveles de protección: advertencia y alarma de cavitación. El sistema puede intentar ajustar automáticamente las condiciones de funcionamiento durante una advertencia y forzar el apagado durante una alarma.

c. Utilizar sistemas expertos o tecnología de inteligencia artificial para predecir con antelación los posibles riesgos de cavitación mediante el análisis de datos históricos.

D. Monitoreo y gestión remota:

a. Utilizar la tecnología IoT para lograr el monitoreo remoto de las estaciones de bombeo, permitiendo la detección oportuna de anomalías.

b. Establecer modelos de predicción de fallas para proporcionar alertas tempranas de posibles riesgos de cavitación a través del análisis de big data.

c. Establecer sistemas automáticos de registro y generación de informes para registrar los cambios en los parámetros operativos, proporcionando una base para el análisis de fallas.

Los datos muestran que las bombas centrífugas equipadas con sistemas modernos de monitorización y control experimentan un 85 % menos de incidentes de cavitación en comparación con los equipos tradicionales, con costos de mantenimiento significativamente reducidos. El valor de estos sistemas es especialmente evidente en estaciones de bombeo sin supervisión.

3. Procedimientos operativos y gestión del mantenimiento

Los procedimientos operativos científicos y la gestión del mantenimiento son vínculos cruciales para prevenir bomba centrífuga cavitación:

A. Comprobaciones y preparación previas al arranque:

a. Confirme que las válvulas en la línea de succión estén completamente abiertas y que los filtros no estén obstruidos.

b. Verifique el sellado de la carcasa de la bomba y las tuberías para asegurarse de que no haya puntos de fuga de aire.

c. Asegúrese de que la bomba esté completamente cebada y que el aire esté completamente ventilado antes del primer arranque o después de un apagado prolongado.

d. Gire manualmente el eje de la bomba varias vueltas para asegurarse de que gire con flexibilidad y sin resistencia anormal.

B. Procedimientos correctos de arranque y apagado:

a. Abra primero la válvula de succión y luego la válvula de descarga, evitando arrancar contra una válvula de descarga cerrada.

b. Para bombas grandes, comience con la válvula de descarga ligeramente abierta y luego ábrala completamente una vez que el funcionamiento se estabilice.

c. Al detener la bomba, cierre primero la válvula de descarga, luego el motor y finalmente la válvula de succión para evitar el reflujo y el golpe de ariete.

d. Drene el líquido de la carcasa de la bomba inmediatamente después de apagarla en regiones con inviernos fríos para evitar que se congele.

C. Seguimiento y gestión durante la operación:

a. Establecer un sistema de registro operativo para registrar periódicamente parámetros como flujo, presión, temperatura y corriente.

b. Implementar un sistema de rondas de inspección para detectar rápidamente ruidos anormales, vibraciones o fugas.

c. Evite el funcionamiento prolongado con caudales bajos; instale una línea de derivación de caudal mínimo si es necesario.

d. Para sistemas paralelos con múltiples bombas, asegúrese de una distribución de carga razonable entre las bombas para evitar la sobrecarga o cavitación de una sola bomba.

D. Mantenimiento e inspección regulares:

a. Limpie periódicamente los filtros de la línea de succión para evitar obstrucciones.

b. Verifique el estado de los sellos mecánicos o de los sellos de empaque y reemplace rápidamente las piezas viejas o dañadas.

c. Verifique periódicamente la temperatura de los cojinetes y el estado de lubricación, agregando o reemplazando lubricante según sea necesario.

d. Mida periódicamente las holguras de los anillos de sello para asegurarse de que estén dentro de los límites permitidos.

e. Verifique que las tuberías y los orificios de equilibrio estén limpios (aplicable a bombas multietapa).

E. Capacitación y gestión de personal:

a. Brindar capacitación profesional a los operadores y al personal de mantenimiento para mejorar su capacidad de identificar y manejar fallas.

b. Formular sistemas claros de responsabilidad y planes de emergencia para garantizar una respuesta rápida en caso de anomalías.

c. Establecer mecanismos de intercambio de experiencias para resumir y difundir rápidamente las experiencias de manejo de fallas.

La práctica demuestra que los procedimientos operativos adecuados y la gestión del mantenimiento pueden reducir el tiempo de inactividad no planificado de las bombas centrífugas en más del 70%, mejorando significativamente la confiabilidad y la vida útil del equipo.

4. Medidas de respuesta ante situaciones de emergencia

A pesar de las diversas medidas preventivas, la cavitación de las bombas centrífugas aún puede ocurrir en circunstancias especiales. En tales casos, se requieren medidas de respuesta de emergencia para minimizar las pérdidas:

A. Identificación y apagado rápidos:

a. Si se detectan signos de cavitación, como ruido anormal, aumento de la vibración o una caída repentina en la presión de descarga, la bomba debe apagarse inmediatamente para su inspección.

b. Para equipos críticos, se pueden instalar botones de parada de emergencia para detener la bomba inmediatamente al detectar anomalías.

c. No arranque la bomba repetidamente antes de confirmar y eliminar la causa de la cavitación, para evitar agravar el daño.

B. Medidas de enfriamiento de emergencia:

a. Si se detecta que el cuerpo de la bomba está sobrecalentado, pero aún no se han producido daños graves, se pueden tomar medidas de enfriamiento externo, como envolver el cuerpo de la bomba con paños húmedos o aplicar un ligero rocío de agua (teniendo cuidado de evitar los componentes eléctricos).

b. No enfríe inmediatamente los cojinetes sobrecalentados con agua fría, para evitar daños por estrés térmico.

C. Restablecimiento del suministro normal de líquido:

a. Verifique y elimine obstrucciones en la tubería de entrada.

b. Si el nivel de líquido es insuficiente, reponga rápidamente la fuente de agua o baje la altura de instalación de la bomba.

c. Verificar y reparar puntos de fuga de aire en el sistema de tuberías.

D. Monitoreo especial después del reinicio:

a. Al reiniciar la bomba después de un evento de cavitación, preste especial atención a si el sello tiene fugas, si la temperatura del cojinete es normal y si la vibración está dentro de los límites permitidos.

b. Reanude el funcionamiento normal solo después de confirmar que todos los parámetros sean normales.

c. Se recomienda aumentar temporalmente la frecuencia de las rondas de inspección para garantizar el funcionamiento estable del equipo.

E. Evaluación y reparación de daños:

a. Las bombas que hayan experimentado cavitación severa deben someterse a una inspección exhaustiva para evaluar la magnitud del daño.

b. Reemplace los componentes dañados si es necesario, como sellos mecánicos, anillos de sello y cojinetes.

c. Inspeccione el impulsor y la carcasa de la bomba para detectar daños causados ​​por cavitación.

Mediante una gestión de emergencias oportuna y eficaz, se pueden minimizar las pérdidas causadas por cavitación. Las estadísticas demuestran que las medidas de emergencia razonables pueden reducir el tiempo de recuperación de los equipos en más de un 50 % en situaciones de emergencia, a la vez que reducen el riesgo de daños secundarios.