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Cómo mantener el rendimiento de la bomba anterior

Las aplicaciones de bombeo representan más del 20% del consumo mundial de energía del motor eléctrico y los propietarios de plantas concienzudos han estado tratando de maximizar la eficiencia de este equipo durante muchos años. Esta tarea se hace más difícil para equipos más antiguos para los cuales la información de especificación completa ya no está disponible o no se ha reapropiado para una nueva tarea.

Jerry Ruc, experimentado ingeniero de campo con Sulzer, observa algunas causas comunes de bajo rendimiento y sugiere métodos para mejorar la eficiencia.

Muchas de las bombas que están en operación hoy en día fueron construidas en los 1960 y 70, lo cual es un testimonio del diseño original y la habilidad de adaptar la bomba a las demandas operativas de la aplicación. Una bomba correctamente especificada funcionará de manera confiable durante décadas, con solo un mínimo de reparaciones necesarias. Es esencial que los diseñadores coincidan con las condiciones que abarcan todo el sistema, generalmente denominado curva del sistema. El punto de trabajo de la bomba (punto de diseño) es solo un punto en esa curva del sistema.

A medida que las condiciones de operación evolucionan con el tiempo, la demanda de bombeo también exige cambios, esto puede incluir un cambio en el flujo, las características del medio o el trabajo. Sin embargo, el hecho de que una bomba sea capaz de operar en los bordes exteriores de la curva del sistema no significa que no habrá consecuencias en términos de rendimiento o confiabilidad.

Por este motivo, los fabricantes establecen el flujo operativo mínimo y enumeran todas las condiciones de diseño limitantes, tales como el cabezal de succión positiva neta (NPSHR), flujo máximo y otros. Es importante comprender las consecuencias de marcar los flujos de la bomba, lo que significa medir las condiciones de funcionamiento y calcular el punto en el que la bomba funcionará en la curva del sistema.

Esto se puede ilustrar con un reciente proyecto de reparación que fue completado por uno de los centros de servicio de Sulzer. Se trajo una bomba de alimentación de caldera de etapas múltiples para su reparación y quedó inmediatamente claro que la bomba había sufrido daños severos. Una inspección inicial mostró que el sello del lado de succión, varios impulsores, manguitos y componentes estacionarios habían sido destruidos. La evidencia indicó que la bomba había sido operada en o cerca del flujo de cierre.

Cuando una bomba opera en un sistema de alimentación de caldera, a menudo se encuentran depósitos de óxido de hierro en la carcasa. En este caso, los depósitos estuvieron ausentes en las primeras tres etapas de la bomba pero intactos en las últimas etapas. Esto indicó que la bomba había experimentado una condición donde la energía de entrada de los impulsores había convertido el agua en vapor antes de que tuviera la oportunidad de salir de la bomba. La creación de vapor en una bomba es una condición violenta que induce vibraciones considerables y puede conducir a la erosión de la superficie.

Normalmente, las pérdidas por fricción en una bomba se convierten en unos pocos grados de calor y se descargan en el flujo de agua. Con un flujo muy bajo o nulo, esta energía se acumula en la bomba y, finalmente, la entrada de calor al líquido aumenta hasta una cantidad que supera su presión de vapor y se convierte en dos fases: líquido y gas. A medida que la entrada de energía aumenta, el líquido se calienta hasta el punto de transformación y se convierte por completo en la fase gaseosa.

Operar una bomba bajo estas circunstancias es claramente ineficiente y se deben tomar medidas para evaluar adecuadamente los requisitos de flujo mínimo de una instalación, junto con el trabajo de reparación para indicar cuándo no se cumple esta condición. De esta forma, se mejorará el rendimiento y la confiabilidad de la bomba.

Las posibles causas de la falla de la bomba en este ejemplo se revisaron con el propietario de la planta, que deseaba evitar casos similares en el futuro. Se destacaron varios problemas, incluido un malentendido sobre la velocidad de flujo requerida de la bomba. Predominantemente, la planta basa los cálculos en las tasas de vapor, por lo que estos se convirtieron en flujos de agua y se representaron en la curva de funcionamiento de la bomba. Esto estableció que la bomba no solo operaba cerca del punto de flujo mínimo, sino que su curva de operación de la bomba era bastante plana en la región de flujo inferior.

Para empeorar las cosas, la bomba fallida se descarga en un colector, junto con otras bombas similares; esto crea un sistema de bombeo paralelo diseñado para aumentar el flujo del sistema. El acto de equilibrio de un sistema operativo paralelo es garantizar que cada bomba funcione de forma equitativa en términos de flujo. La válvula de control principal proporcionará la contrapresión necesaria para ubicar las bombas en sus curvas, pero esto funciona suponiendo condiciones iguales en el punto de succión. Después de todo, una bomba centrífuga es un dispositivo de presión diferencial, lo que significa que una succión más baja generará una presión de descarga menor, lo que colocará la bomba en un punto ligeramente diferente de su curva.

Las bombas ajustan automáticamente su flujo de salida para que coincida con la contrapresión con las diferencias de presión más o menos en la tubería y la entrega de succión a cada una, de modo que la resistencia total en la unión de los dos en la descarga es igual. Típicamente, las pequeñas diferencias son toleradas con bastante facilidad por la bomba. El problema surge cuando el punto de operación requerido cambia y se retrocede en la curva, más cerca de la parte plana de la curva.

En este punto, la 'bomba más débil' puede ser empujada hacia la región operativa inestable. Esta bomba se percibe como más débil por una serie de razones tales como una menor presión y flujo de succión, una mayor restricción de la tubería de descarga y ciertamente el desgaste de las holguras internas que afectan la eficiencia. Por este motivo, muchos ingenieros de confiabilidad estructuran sus equipos por posición, número de serie, horas de funcionamiento y número de arranques, entre otros factores. Su objetivo es garantizar que las bombas sean iguales en el sistema y que una no tendrá una ventaja sobre ninguna otra.

La clave para un sistema de bombeo paralelo exitoso es usar bombas con la curva característica de la misma forma y para garantizar entornos operativos idénticos para cada una de las bombas. Esto se logra mejor utilizando el mismo modelo de bomba con los mismos embellecedores del impulsor, y ambos se ajustan mecánicamente a los mismos estándares OEM, incluidas las piezas de desgaste internas y las holguras de diseño.

Al usar la misma fuente de succión para cada bomba, la presión de succión en el punto de entrada de cada bomba será la misma. La tubería de succión debe tener el mismo tamaño de línea y longitud para cada bomba, mientras que las válvulas también deben ser del mismo tamaño y tipo, y de esta manera las pérdidas de fricción son iguales para cada bomba.

Una vez direccionado el lado de succión, la tubería de descarga debe aumentar al tamaño de la línea completa tan pronto como sea posible después de la bomba y, si es posible, las tuberías de descarga deben ser simétricas desde las bombas hasta el punto en que vuelvan a unirse las líneas. Finalmente, un aspecto esencial que a menudo se pasa por alto es la línea de flujo mínimo, que debería requerirse para cada bomba. Esto garantiza que siempre se satisfaga la condición de flujo mínimo, protegiendo a la bomba contra el sobrecalentamiento y el daño posterior.

Muchos procesos industriales utilizan una variedad de diseños de bombas, a menudo de varios fabricantes diferentes, por lo que lograr una revisión integral del rendimiento de la instalación puede ser difícil. Como especialista independiente, los ingenieros de Sulzer ofrecen una gran experiencia que puede identificar problemas potenciales y proporcionar un análisis detallado de las instalaciones existentes y propuestas.

Es esencial que los ingenieros de proceso y mantenimiento revisen el diseño del sistema de bombeo en caso de un cambio en el proceso para garantizar que siga siendo adecuado en las nuevas condiciones de operación. Los fabricantes de bombas y los proveedores de mantenimiento especializados, como Sulzer, pueden proporcionar información detallada sobre las bombas existentes y realizar modificaciones en los sistemas actuales para ofrecer el máximo rendimiento y fiabilidad. Además, el asesoramiento experto de ingenieros de bombas experimentados puede ayudar a los operadores a maximizar la flexibilidad del sistema y garantizar un servicio continuo durante muchos años.

Informador de la industria de procesos

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