Cómo hacer funcionar una bomba autocebante: pasos de puesta en marcha, tiempo de cebado y solución de fallos

Cómo una bomba autocebante realmente saca el aire de la línea de succión

Una bomba autocebante sin sello de la serie WFB que levanta agua a 4 metros de un sumidero normalmente alcanza el flujo total en 45 a 90 segundos. Si la presión de descarga sigue siendo estable después de tres minutos, pare el motor. Una bomba que sigue persiguiendo una fuga de aire se calentará, desgastará sus piezas giratorias y aún así no entregará nada, y la causa se encuentra en el lado de succión en la gran mayoría de los casos.

La razón por la que domina el lado de succión es simple. Una bomba autocebante no es una bomba de vacío. No tiene ningún dispositivo de tratamiento de aire independiente montado a su lado. Utiliza el líquido que ya está dentro de su propia carcasa para arrastrar el aire fuera del tubo de succión en pasadas repetidas. Cualquier cosa que deje volver a entrar aire, o que reduzca el volumen de líquido disponible para esos pases, ralentiza el proceso o lo detiene por completo.

Dentro de la carcasa hay una cámara de cebado de gran tamaño que rodea y se encuentra encima del impulsor. Antes del primer arranque hay que llenar esa cámara de líquido a través del tapón de cebado hasta llegar al nivel marcado o desbordar. Ese líquido almacenado es la única herramienta que tiene la bomba para mover el aire.

Cuando el motor arranca, el impulsor arroja el líquido almacenado hacia afuera. La presión en el ojo del impulsor cae por debajo de la presión atmosférica, por lo que se aspira aire de la línea de succión y se mezcla con el líquido. La mezcla es empujada hacia la cámara de separación en el lado de descarga, donde se desacelera, el aire se separa y escapa a través de la conexión de descarga, y el líquido vuelve a caer al ojo del impulsor para ser arrojado nuevamente. Cada pasada elimina parte de la columna de aire en la línea de succión. Cuando la línea está llena de líquido, el cebado se completa y la presión de descarga aumenta hasta el punto de trabajo.

Ese ciclo explica tres cosas que los operadores suelen equivocarse. El tiempo de cebado es proporcional al volumen de aire que se debe eliminar, por lo que una línea de succión larga o sobredimensionada tarda más que una directa corta. Una pequeña fuga de aire que nunca se mostraría en una prueba de presión puede agregar un minuto o más, porque la bomba sigue llenando la misma tubería. Y el nivel de líquido en la carcasa importa tanto como cualquier pieza mecánica, porque una carcasa medio llena tiene menos pasadas disponibles por minuto.

Un diseño sin sello elimina una de las mayores fuentes de problemas. En WFB y bombas autocebantes no selladas similares, el eje no pasa a través de la pared de la carcasa en un sello giratorio, por lo que no hay una cara del sello mecánico que pueda rayarse, ni un casquillo que gotee ni una cavidad del sello para purgar el aire. En las bombas que utilizan un sello mecánico, el sello es un elemento de desgaste normal y se convierte en una vía de aire una vez que las caras se desgastan.

La diferencia aparece en la puesta en servicio. el bomba autocebante automática no sellada La familia está diseñada para tareas en las que la línea de succión es larga, la bomba se ubica sobre la superficie del líquido y no hay nadie disponible para recargar la carcasa en cada turno.

El rendimiento del cebado se puede medir y vale la pena escribir los números en el registro de puesta en servicio. La siguiente tabla proporciona rangos realistas para agua limpia a 20 grados Celsius con la carcasa cargada al nivel marcado y la línea de succión un tamaño más grande que la entrada de la bomba.

Comprobaciones previas al arranque que deciden si la bomba se ceba o no

La mayoría de las fallas de cebado se crean antes de encender el motor. Seis controles tardan unos diez minutos y eliminan la mayoría de ellos.

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Dos de estas comprobaciones merecen un lugar permanente en la rutina del operador: el nivel de la carcasa y la estanqueidad de la línea de succión. Entre ellos suman el grueso de las llamadas que empiezan con una bomba que no saca agua.

La secuencia inicial, paso a paso

El procedimiento siguiente es adecuado para una bomba autocebante horizontal en un sumidero húmedo con una válvula de pie, que cubre la mayoría de las tareas de drenaje, transferencia y aguas residuales. Las instalaciones verticales y de eje largo siguen la misma lógica con las válvulas dispuestas de forma diferente.

1. Confirme que la bomba esté cargada al nivel marcado. Si la carcasa se ha drenado desde la última ejecución, llénela nuevamente a través del tapón de cebado.
2. Abra completamente la válvula de succión y déjela abierta. Estrangular el lado de succión de una bomba autocebante provoca cavitación y ralentiza el ciclo de extracción de aire.
3. Abra la válvula de descarga entre un cuarto y un tercio. El aire sale de la carcasa más fácilmente contra una contrapresión baja.
4. Verifique que la línea de descarga no esté llena de líquido bajo presión de otra fuente. Una descarga presurizada puede empujar el agua hacia la carcasa e inundar la cámara de cebado.
5. Arranque el motor y observe el amperímetro en lugar de la tubería. Durante el manejo del aire, la corriente se encuentra casi sin carga; A medida que llega el líquido, sube hacia el punto de trabajo.
6. Escuche el cambio de nota. Una mezcla de aire y líquido produce un sonido áspero y creciente, y se vuelve constante y silencioso cuando sale el último aire.
7. Observe el manómetro de presión de descarga. Debería comenzar a subir dentro del período de cebado esperado según la tabla anterior.
8. Si no hay aumento de presión dentro de tres a cinco minutos, detenga el motor e investigue. Seguir funcionando sin flujo de líquido calienta la carcasa y daña las juntas, los cojinetes y los anillos de desgaste.
9. Una vez que se establece el flujo, abra la válvula de descarga lentamente hasta el punto de trabajo. Ajustar el flujo con la válvula de descarga, nunca con la válvula de succión.
10. Registre el vacío de succión, la presión de descarga y la corriente del motor en el punto de trabajo. Compárelos con la curva publicada para el modelo de bomba.
11. Verifique el área del sello y el casquillo. Un sello mecánico no debe mostrar ningún chorro visible y un casquillo empacado debe gotear lenta y constantemente en lugar de secarse.
12. Después de treinta minutos de funcionamiento estable, verifique la temperatura de la carcasa del cojinete con la mano o con un termómetro de contacto y escuche si hay nuevas vibraciones o ruidos.

Cómo se ve lo normal en los medidores

Los registros de puesta en servicio solo son útiles si el operador sabe qué lecturas indican un funcionamiento saludable. En una bomba que levanta 4 m de agua limpia en su punto de diseño, el siguiente patrón es típico.

• Vacuómetro de succión: lectura constante entre 0,02 y 0,05 MPa, sin fluctuaciones rápidas. Un indicador que oscila con fuerza sugiere que la bomba está aspirando bocanadas de aire.
• Manómetro de descarga: estable en o cerca de la presión de diseño, con una ligera caída a medida que aumenta el flujo a través de la válvula de descarga abierta.
• Amperímetro: en o por debajo de la corriente de carga completa de la placa de identificación, estable una vez finalizado el cebado. Una lectura que aumenta lentamente durante una ejecución generalmente significa que el líquido se está calentando o que la descarga está demasiado acelerada.
• Flujo: dentro de más o menos el diez por ciento de la cifra de diseño cuando se mide en el punto de trabajo.
• Sonido y vibración: uniforme, sin los crujidos que indican cavitación ni los golpes rítmicos que indican problemas de rodamiento o alineación.
• Área de sellado: seco sobre sello mecánico, o goteo controlado sobre prensaestopas.

La desviación de ese patrón es la primera advertencia que da una bomba autocebante. El aumento del vacío con la caída de la presión de descarga indica un filtro bloqueado o una válvula de succión parcialmente cerrada. La caída del vacío con la presión de descarga sin cambios generalmente significa que el nivel de la fuente de succión ha bajado y la bomba está comenzando a aspirar aire. Corriente ascendente con puntos de flujo sin cambios debido al arrastre mecánico o una viscosidad del líquido mayor que la que se seleccionó para la bomba.

¿Por qué el tiempo de cebado varía después de la puesta en servicio?

Una bomba que se cebó en 60 segundosegundos durante la puesta en servicio y ahora tarda cuatro minutos no ha cambiado su diseño. Algo en el sistema ha cambiado. El gráfico siguiente muestra la contribución relativa de las causas habituales, medida en un elevador de 4 m con un volumen de aspiración de 22 litros.

La clasificación es consistente en todas las instalaciones y es la razón por la que se verifica la línea de succión antes que el impulsor. Una fuga en una junta no cuesta nada de reparar y genera más demoras que un impulsor desgastado. Sin embargo, el desgaste interno sí importa y cambia la forma de la curva en lugar del punto de partida: una bomba con holgura del anillo de desgaste abierta pierde tanto la velocidad de cebado como la altura máxima.

Los factores que afectan el tiempo de cebado del agua con más detalle, incluida la temperatura y la geometría de la tubería, se tratan en esta nota sobre Factores que afectan el tiempo de cebado. , que vale la pena leer junto con un registro de puesta en servicio.

Tabla de fallas: síntoma, causa probable, acción correctiva

El diagnóstico de campo funciona mejor cuando el síntoma coincide con la causa más probable antes de desmantelar cualquier pieza. La siguiente tabla cubre las fallas reportadas con mayor frecuencia en instalaciones autocebantes.

Entorno operativo: funcionamiento en seco, sólidos, temperatura y viscosidad

La capacidad de autocebado y la tolerancia al funcionamiento en seco son dos propiedades diferentes y confundirlas resulta caro. Una bomba que se ceba sola todavía necesita líquido dentro de la carcasa para enfriar y lubricar las piezas giratorias. De diez a sesenta segundos de funcionamiento sólo con aire durante un ciclo de cebado normal es inofensivo. Diez minutos no lo son.

Cuando el proceso no puede garantizar líquido en la succión, dos opciones funcionan de manera confiable. El primero es un control de nivel de líquido que detiene el motor antes de que se vacíe el sumidero, mediante interruptores de flotador o electrodos conectados al motor de arranque. El segundo es un diseño que tolera la operación en seco intermitente, que es una de las razones por las que la construcción WFB sin sello es común en el servicio de drenaje y efluentes: sin una cara de sello giratoria que pueda marcar, el modo de falla bajo un breve funcionamiento en seco es mucho menos severo.

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La manipulación de sólidos es una cuestión de selección aparte. Las bombas autocebantes para basura pasan esferas desde aproximadamente 25 mm hasta 76 mm, según el modelo y el tipo de impulsor, y el filtro en la línea de succión debe ser lo suficientemente grueso como para no cegarse con los mismos sólidos. En aplicaciones con lodos, el material del impulsor y la holgura entre el impulsor y la placa de desgaste determinan la vida útil más que el tamaño de la bomba.

• Viscosidad: las bombas centrífugas autocebantes funcionan mejor por debajo de aproximadamente 100 cSt. Por encima de eso, el flujo y la altura disminuyen rápidamente y una bomba de desplazamiento positivo suele ser la mejor respuesta.
• Temperatura: las carcasas estándar son adecuadas para líquidos hasta una temperatura de aproximadamente 80 grados centígrados. Por encima de eso, especifique cojinetes de alta temperatura, juntas adecuadas y un sello compatible con el fluido, y espere que el tiempo de cebado se alargue a medida que aumenta la presión del vapor.
• Sumersión de succión: mantenga al menos un diámetro y medio de tubería de líquido por encima de la entrada de succión para evitar que se forme un vórtice y tire del aire hacia abajo.
• Altura neta de aspiración positiva: mantener siempre un margen de al menos 0,5 m por encima del valor requerido, y más en líquidos calientes.
• Ciclo de trabajo: el funcionamiento continuo es normal. Los ciclos frecuentes de arranque y parada tensionan el motor y el sello, por lo que se debe dimensionar un tanque de control que proporcione al menos cuatro arranques por hora como máximo.

Apagar, poner en espera y reiniciar

Detenga una bomba autocebante de la misma manera cada vez, porque un apagado inconsistente es lo que convierte un reinicio breve en un ciclo de cebado completo.

1. Cierre la válvula de descarga lentamente para reducir el flujo sin crear un aumento de presión en la línea.
2. Detenga el motor y deje que la bomba descienda. No reinicie dentro de los treinta segundos; el líquido de la carcasa debe asentarse.
3. Deje la válvula de succión abierta si la bomba se va a reiniciar pronto, para que la carcasa y la línea de succión permanezcan inundadas.
4. Para un modo de espera prolongado, aísle la descarga con una válvula antirretorno, mantenga la carcasa cargada y gire el eje manualmente cada dos semanas si la bomba ha estado inactiva y el líquido tiende a sedimentarse.
5. Drene la carcasa, la carcasa del sello y cualquier camisa de enfriamiento antes del clima helado. El líquido atrapado que se expande dentro de una carcasa puede romperla.
6. En trabajos con aguas residuales, lave la carcasa después del apagado si el líquido tiende a depositar sólidos y limpie el filtro al mismo tiempo.

Reiniciar después de un largo período de inactividad merece su propia rutina. Gire el eje con la mano para confirmar que no se haya atascado nada, verifique que la carcasa aún esté cargada, confirme que la válvula de descarga esté en la posición de cebado y luego trate el arranque como si fuera el primero. Si la bomba ha estado inactiva durante meses, espere un tiempo de cebado más prolongado en la primera ejecución y observe el amperímetro más de cerca de lo habitual.

Intervaloos de mantenimiento que mantienen el cebado confiable

Las bombas autocebantes rara vez fallan repentinamente. Pierden rendimiento en pequeños incrementos y los incrementos son visibles en las comprobaciones de rutina.

Dos mediciones valen más que cualquier inspección visual. La holgura del anillo de desgaste, tomada con galgas de espesores a través de la abertura de succión, le indica si la bomba aún puede generar el vacío necesario para cebar rápidamente. La tendencia de vibración de los rodamientos le indica si se está desarrollando un problema mecánico semanas antes de que se convierta en una avería. Ambos son rápidos de aceptar y ambos pertenecen a un registro escrito.

Especificación de una bomba autocebante para condiciones de servicio reales

La hoja de especificaciones es donde se previenen o crean la mayoría de los problemas operativos. Una bomba seleccionada únicamente según el flujo y la altura se cebará mal y se desgastará rápidamente si la condición de succión y las propiedades del fluido se dejan en blanco.

• Caudal y altura total en el punto de trabajo, no en el punto máximo de la curva.
• Altura de succión real desde la superficie del líquido hasta la línea central de la bomba, más la longitud y el diámetro de la línea de succión.
• Datos del fluido: gravedad específica, viscosidad, temperatura, pH, tamaño y concentración de sólidos y si el líquido tiende a formar espuma.
• Material de construcción: hierro fundido para agua neutra, acero inoxidable o aleaciones para tareas químicas y cargadas de sal, materiales endurecidos para lodos abrasivos.
• Método de sellado: sello mecánico con el nivel correcto o construcción sin sello para tareas donde el ingreso de aire o el riesgo de funcionamiento en seco es alto.
• Datos del motor: potencia con margen de servicio, tensión, clasificación de envolvente y clase de aislamiento adecuados, con construcción antideflagrante donde el entorno lo requiera.
• Control y protección: control de nivel por flotador o electrodo, protección contra funcionamiento en seco y variador de frecuencia si el servicio varía a lo largo del día.

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La cuestión energética también forma parte del pliego de condiciones. Una bomba autocebante que funciona bien a la derecha de su punto de mejor eficiencia consume más energía para el mismo flujo y carga más los rodamientos. Recortar el impulsor o cambiar la velocidad con una transmisión a menudo recupera la diferencia en un año, particularmente en tareas de enfriamiento, transferencia y drenaje que funcionan de manera continua.

Cómo las pruebas de fábrica eliminan las sorpresas del cebado antes de la entrega

El comportamiento del cebado se puede medir en un banco de pruebas, y las bombas cuyo rendimiento se prueba antes del envío llegan al sitio con muchos menos problemas de puesta en servicio. Una plataforma integral de prueba de bombas puede verificar las características de flujo, altura, potencia y cebado en una amplia gama de tamaños en lugar de depender de una única verificación puntual.

Desde el punto de vista de la producción, esto significa una capacidad de prueba que cubre diámetros de bomba de aproximadamente 32 mm a 1200 mm, potencias de motor de 1,1 kW a 1200 kW y voltajes de suministro de 380 V a 10 kV. Una plataforma con ese rango permite verificar la misma familia de bombas en pequeñas unidades de transferencia y grandes máquinas de drenaje o proceso sin enviar el pedido del cliente a un tercero.

La capacidad de producción importa por la misma razón. Dos bases de fabricación con un área combinada de aproximadamente 60.000 metros cuadrados, seis talleres de producción, dos talleres de ensamblaje y un taller de prueba dedicado, equipados con más de 160 juegos de equipos de mecanizado, permiten que el trabajo de la carcasa y el impulsor, el ensamblaje y la verificación del rendimiento permanezcan bajo un mismo techo. El trabajo de diseño llevado a cabo con equipos universitarios de investigación en tecnología de fluidos retroalimenta la geometría del impulsor, que es la parte que determina tanto la velocidad de cebado como la eficiencia.

Para el comprador, el valor práctico es sencillo. Solicite el registro de pruebas con la entrega: caudal en el punto de trabajo, altura, potencia absorbida y tiempo de cebado medido en banco. Esos cuatro números le indican si la bomba de su base se comportará como prometió el cálculo de selección.

Preguntas frecuentes

¿Puede funcionar en seco una bomba autocebante?

Sólo brevemente. La bomba necesita líquido en la carcasa para crear el vacío que extrae el aire de la línea de succión y aleja el calor del sello y los cojinetes. Parte del diseño son cortos períodos de secado de diez a sesenta segundos durante un ciclo de cebado normal. El funcionamiento en seco durante minutos seguidos dañará los sellos, los anillos de desgaste y los cojinetes, por lo que se debe instalar una protección nivelada o contra funcionamiento en seco donde el suministro de líquido no sea confiable.

¿Cuánto tiempo debe tardar el cebado?

Para agua clara a 20 grados Celsius con una carcasa correctamente cargada, espere de 25 a 45 segundos a 2 m de elevación, de 45 a 90 segundos a 4 m y de 90 a 150 segundos a 6 m. Líneas de succión más largas y elevaciones más altas amplían esas cifras. Cualquier valor superior a aproximadamente el doble del tiempo esperado indica entrada de aire, un filtro bloqueado o carga de carcasa insuficiente.

¿La bomba necesita una válvula de pie?

Si la bomba se asienta sobre la superficie del líquido, una válvula de pie mantiene la línea de succión y la carcasa inundadas entre paradas, por lo que el siguiente arranque es breve. Sin él, la línea drena y cada inicio se convierte en un ciclo de cebado completo. La válvula de pie debe asentarse correctamente; un asiento desgastado convierte una línea cerrada en una con fugas y la bomba se comporta como si no tuviera válvula de pie.

¿Por qué la bomba sigue perdiendo cebado después de funcionar normalmente durante horas?

Dos causas cubren la mayoría de los casos. Un vórtice que se forma en la entrada de succión empuja el aire hacia abajo desde la superficie cuando baja el nivel del sumidero, y una junta que se mantiene en condiciones estáticas puede abrirse ligeramente bajo un vacío continuo. Aumente la inmersión o coloque una placa deflectora, luego revise las juntas de succión mientras la bomba está en funcionamiento.

¿Puedo controlar el flujo con la válvula de succión?

No. Acelerar el lado de succión reduce la presión en el ojo del impulsor y empuja la bomba hacia la cavitación, lo que se manifiesta como ruido, vibración y desgaste rápido del impulsor y la carcasa. Controle el flujo con la válvula de descarga, con un variador de frecuencia o ajustando el impulsor en la etapa de selección.

¿Cuál es la diferencia entre una bomba autocebante sin sello y una con sello mecánico?

Una bomba de sello mecánico tiene un sello giratorio donde el eje pasa a través de la carcasa; Funciona bien cuando el líquido está limpio, el sello se lava adecuadamente y se evita el funcionamiento en seco. Un diseño sin sello elimina esa penetración por completo, lo que elimina el sello como vía de aire y reduce la sensibilidad a períodos cortos de secado. La construcción sin sello es común donde la bomba se levanta de un sumidero y arranca automáticamente.

¿A qué altura puede elevar agua una bomba autocebante?

En teoría, la presión atmosférica soporta unos 10,3 m de agua al nivel del mar. En la práctica, las pérdidas por fricción, la presión de vapor del líquido y la altura de succión positiva neta requerida reducen esto a aproximadamente 6 a 7 m para agua fría y clara, y menos para líquidos calientes o volátiles. La mayoría de los modelos industriales autocebantes tienen una potencia nominal de entre 4 y 6 m, y permanecer dentro de ese rango permite que el cebado sea rápido y confiable.