Análisis de repuestos para bombas centrífugas

bombas centrífugas Las bombas centrífugas se utilizan ampliamente en la producción industrial y en sistemas de ingeniería para el transporte de diversos fluidos. Sin embargo, durante su funcionamiento, suele producirse un fenómeno que afecta gravemente al rendimiento y la vida útil de la bomba: la cavitación. La cavitación no solo reduce la eficiencia de las bombas centrífugas, sino que también provoca daños serios en componentes clave como los impulsores, e incluso puede llevar a la inutilización total del equipo. Por lo tanto, estudiar y comprender las causas de la cavitación en las bombas centrífugas es de gran importancia para el diseño racional, la correcta instalación y el funcionamiento seguro de las bombas. Abajo, Anhui Shengshi Datang te proporcionaremos una introducción detallada.1. Concepto básico de cavitaciónLa cavitación se refiere al fenómeno por el cual, al fluir el líquido a través del impulsor de la bomba, la presión local cae por debajo de la presión de vapor saturado del líquido a su temperatura de operación, causando la vaporización parcial del líquido y la formación de numerosas burbujas de vapor diminutas. Cuando estas burbujas son transportadas por el flujo de líquido a una región de mayor presión, la presión circundante aumenta rápidamente, provocando que las burbujas colapsen instantáneamente y se condensen nuevamente en líquido. El colapso de estas burbujas genera intensas ondas de choque y altas temperaturas localizadas, que impactan la superficie del impulsor, causando corrosión por fatiga o desprendimiento del metal. Este es el fenómeno de cavitación en las bombas centrífugas.La cavitación se produce por la acción combinada de la dinámica de fluidos y la termodinámica. Su causa fundamental es la distribución desigual de la presión dentro del líquido. Cuando la velocidad del flujo local es demasiado alta o el diseño geométrico es inadecuado, la presión local disminuye, lo que desencadena un proceso cíclico de vaporización y colapso de burbujas.2. Causa principal de la cavitaciónLa causa principal de la cavitación en las bombas centrífugas es que la presión local del líquido dentro de la bomba cae por debajo de la presión de vapor saturado del líquido a esa temperatura. En una bomba centrífuga, el líquido fluye desde la tubería de succión hacia la entrada del impulsor. A medida que el conducto de flujo se contrae gradualmente, la velocidad del líquido aumenta y, en consecuencia, la presión estática disminuye. Cuando la presión local cae hasta la presión de vapor saturado del líquido, este comienza a vaporizarse, generando burbujas de vapor. Estas burbujas son transportadas hacia la región de alta presión, cerca del centro y la salida del impulsor, donde colapsan rápidamente debido a la alta presión. Las ondas de choque de alta energía liberadas durante el colapso de las burbujas provocan erosión del metal en la superficie del impulsor, aumento de la vibración de la bomba, mayor ruido y problemas como la reducción del caudal y la altura de elevación.3. Principales factores que provocan la cavitacióna. Elevación por succión excesiva: Si la bomba se instala a una altura excesiva o el nivel de líquido en la succión es demasiado bajo, la presión en el lado de succión disminuye. A medida que el líquido fluye hacia la entrada del impulsor, la presión cae aún más. Cuando desciende por debajo de la presión de vapor saturado, se produce la vaporización. Si la altura de succión supera la NPSH (Altura Neta Positiva de Succión) admisible, la cavitación es inevitable.b. Resistencia excesiva de la línea de succión: Una tubería de succión demasiado larga, estrecha, con demasiados codos o con una válvula parcialmente cerrada provoca importantes pérdidas de presión por fricción y locales. La menor presión en el extremo de succión genera una caída de presión adicional en la entrada del impulsor, lo que aumenta la probabilidad de cavitación. Además, las fugas de aire o un sellado deficiente en la tubería de succión pueden introducir gas en el líquido, lo que agrava la cavitación.c. Temperatura del líquido excesivamente alta: Un aumento en la temperatura de un líquido eleva significativamente su presión de vapor saturado, lo que facilita su vaporización. Por ejemplo, la presión de vapor saturado del agua es relativamente baja a temperatura ambiente, pero aumenta considerablemente a altas temperaturas. Incluso si la presión de succión permanece constante, la temperatura puede dar lugar a la vaporización, lo que desencadena la cavitación.d. Baja presión de entrada o presión ambiental reducida: Cuando la presión en la fuente de succión de la bomba disminuye —por ejemplo, debido a una bajada del nivel de líquido, un vacío en el recipiente de suministro o una baja presión atmosférica ambiental (por ejemplo, a grandes altitudes)— la presión en el puerto de succión se vuelve insuficiente, lo que facilita que el líquido se vaporice en la entrada del impulsor.e. Diseño o instalación incorrectos de la bomba: El diseño estructural de la bomba influye directamente en su comportamiento ante la cavitación. Por ejemplo, un diámetro de entrada del impulsor demasiado pequeño, un ángulo de ataque de las palas inadecuado o una superficie rugosa del impulsor pueden provocar un flujo de líquido inestable, lo que conlleva una brusca caída de presión local. Asimismo, no respetar los requisitos de NPSH (NPSHr) especificados por el fabricante durante la instalación, o instalar la bomba a una altura excesiva, también puede provocar cavitación.f. Condiciones de funcionamiento inadecuadas: Cuando la bomba funciona con caudales que se desvían del punto de diseño, funciona durante períodos prolongados con un caudal bajo o durante ajustes repentinos de las válvulas, la distribución de presión del fluido cambia, lo que también puede causar vaporización y cavitación localizadas.4. Efectos y peligros de la cavitaciónLos peligros de la cavitación para bombas centrífugas se manifiestan principalmente en los siguientes aspectos:a. Daños en la superficie metálica: Las ondas de choque de alta presión generadas por el colapso de las burbujas provocan erosión por picaduras en la superficie del impulsor. A largo plazo, esto puede ocasionar fatiga del material, desprendimiento de material e incluso perforación del impulsor.b. Degradación del rendimiento: La cavitación produce una reducción significativa del caudal, la altura manométrica y la eficiencia, alterando las curvas características de la bomba.c. Vibración y ruido: Las fuerzas de impacto generadas por la cavitación provocan vibraciones mecánicas y ruido de alta frecuencia, lo que afecta al funcionamiento estable del equipo.d. Vida útil reducida: El funcionamiento prolongado en condiciones de cavitación acelera el desgaste mecánico, reduciendo la vida útil de los cojinetes, los sellos y el impulsor.5. Medidas para prevenir la cavitaciónPara prevenir o mitigar la cavitación, se deben tomar medidas desde las perspectivas del diseño, la instalación y el funcionamiento:a. Seleccione una altura de instalación razonable para asegurar una presión suficiente en el lado de succión, haciendo que el NPSH disponible (NPSHa) sea mayor que el NPSH requerido de la bomba (NPSHr).b. Optimizar la tubería de succión acortando su longitud, reduciendo el número de codos, aumentando el diámetro de la tubería, manteniendo las válvulas de succión completamente abiertas y evitando la entrada de aire.c. Controlar la temperatura del líquido mediante enfriamiento o disminución de la temperatura del tanque de almacenamiento para reducir la presión de vapor saturado del líquido.d. Aumentar la presión de entrada, por ejemplo, instalando una bomba de refuerzo, presurizando la superficie del líquido o colocando el recipiente del líquido a una mayor altura.e. Mejorar la estructura del impulsor mediante el uso de materiales y geometrías con buenas propiedades anticavitación, como la adición de un inductor o la optimización del ángulo de entrada de la pala.f. Mantenga la bomba funcionando cerca de su punto de diseño., evitando el funcionamiento prolongado a caudales bajos u otras condiciones de funcionamiento anormales.En resumen, la cavitación en las bombas centrífugas se debe principalmente a una presión del líquido demasiado baja en la entrada del impulsor, inferior a su presión de vapor saturado, lo que provoca la vaporización y el posterior colapso de las burbujas. Entre los factores específicos que contribuyen a este fenómeno se incluyen una altura de succión excesiva, una resistencia a la succión excesiva, una temperatura elevada del líquido, una baja presión de entrada y un diseño u operación inadecuados. La cavitación no solo afecta al rendimiento de la bomba, sino que también causa graves daños al equipo. Por lo tanto, tanto en el diseño como en la operación, debe hacerse hincapié en la prevención y el control de la cavitación. Mediante una configuración racional del sistema, la optimización de los parámetros estructurales y la mejora de las condiciones de operación, se logra un funcionamiento seguro y eficiente de la bomba. Se puede garantizar el funcionamiento de las bombas centrífugas.