La operación exitosa de una bomba centrífuga, resulta cuando el fluido de succión tiene suficiente energía para empujar el líquido y llevarlo hasta el interior de la bomba.
Esta energía inicial que se genera en la succión de la bomba es propia de cada sistema, es la energía que de acuerdo con las condiciones de operación, instalación, diseño y características del fluido a bombear se transfiere al fluido para que este pueda llegar al impulsor de la bomba y esta así pueda operar correctamente.
Energía inicial en la succión
La carga hidrostática positiva en la succión de la bomba es la energía disponible del fluido en la brida de succión de la bomba. A esta energía se le denomina Cabeza Hidrostática neta positiva de succión, esta se divide en dos conceptos:
- NPSHA: disponible
- Relacionado con el sistema
- Puede ser calculado
- NPSHR: requerido
- Proporcionado por el fabricante de la bomba
- Con base en datos de ensayos empíricos
El NPSHa se puede analizar y calcular de acuerdo con la siguiente formula:
- ha = Presión absoluta
- Presión barométrica en un tanque abierto
- Presión absoluta en un tanque cerrado
- hvpa = Carga de presión de vapor a la temperatura del fluido
- hst = Altura estática, diferencia de elevación desde el nivel del líquido hasta la línea central de la bomba
- hfs = Pérdidas de líneas
- hv = Carga de velocidad (pequeña, a menudo no tomada en cuenta)
Como se puede observar en la ecuación, esta relaciona especificaciones puntuales de las características del fluido, diseño mecánico del proceso y pérdidas relacionadas.
En el diseño de sistemas de bombeo, es indispensable siempre validar que el sistema efectivamente cuente con la energía de poder llevar el fluido a la succión de la bomba. Cuando la energía del proceso es menor a las especificaciones mínimas de operación requeridas por la bomba, se presenta el fenómeno de Cavitación.
La cavitación es el fenómeno en el cual se pasa un fluido en estado liquido a estado gaseoso, bajando la presión hasta el punto especifico denominado Presión de Vapor, punto en el cual aparece la primera burbuja. La presión de vapor es la presión en la cual un fluido en estado líquido pasa a estado gaseoso.
La formación de burbujas en una bomba centrifuga se origina debido a la baja presión que se presenta en el ojo del impulsor (B), esta baja presión genera una depresión tal que al fluido se puede llevar al punto de presión de vapor, haciendo que la fase liquida pase a fase gaseosa, generando burbujas las cuales en el momento de una recuperación de presión se presenta una implosión de estas las cuales son las responsables de los daños catastróficos en los internos de la bomba.
Estrategias para lograr reducir o eliminar la cavitación en la bomba:
- Aumentar la NPSHA
- Aumentar la presión de la succión del recipiente
- Disminuir la temperatura de succión (presión de vapor)
- Disminuir las pérdidas de línea
- Aumentar altura manométrica
- Disminuir la NPSHr
- Añadir un inductor
- Operar cerca del BEP
- Seleccione una unidad de más baja velocidad
Una de las soluciones que se presenta en las bombas centrífugas API610 de Sundyne a esta situación, es un análisis de Ingenieria y de diseño en donde al impulsor se le integra un inductor, el cual ayuda a que en el ojo del impulsor no se presente una depresión debido a la alta velocidad de giro de este.
Efecto del inductor en la bomba
Como se puede observar en la gráfica, el efecto del inductor es muy positivo ya que se reduce considerablemente la región de baja presión, evitando que el fluido pueda llegar a al punto o presión de vapor en el cual se presenta el fenómeno de cavitación.
Iván Darío Rico Bravo
Gerente Unidad de Negocio Equipo Rotativo
