¿Cuáles son las razones comunes para la atenuación de la eficiencia de la bomba de eje largo?

Bombas de eje largo se utilizan ampliamente en sistemas de agua de enfriamiento de plantas de energía, proyectos de drenaje municipales, procesos de agua que circulan la industria petroquímica y proyectos de admisión de agua a gran escala. Durante la operación a largo plazo, una preocupación común para los usuarios es la degradación de la eficiencia. La disminución de la eficiencia no solo aumenta el consumo de energía, sino que también acorta la vida útil del equipo e incluso puede afectar la estabilidad general del sistema. Numerosos factores contribuyen a la degradación de la eficiencia de la bomba de eje largo, con causas comunes que incluyen desgaste de componentes hidráulicos, escala y daño del impulsor, desgaste de cojinete, desalineación, cavitación y condiciones de funcionamiento que se desvían desde el punto de diseño.

Desgaste del componente hidráulico

Los principales componentes hidráulicos de una bomba de eje largo incluyen el impulsor, las paletas de guía y la carcasa de la bomba. Durante la operación a largo plazo, las partículas sólidas, el limo y las impurezas microscópicas en el flujo de agua pueden causar erosión y desgaste de estos componentes.

Cuando se usa la superficie del impulsor de la cuchilla, su geometría cambia, lo que hace que la curvatura de la cuchilla y el ángulo hidráulico se desvíen de los valores de diseño, lo que resulta en una eficiencia de conversión de energía reducida. La fregación y el desgaste de las paletas de guía pueden causar corrientes de remolino y mayores pérdidas hidráulicas, reduciendo aún más la eficiencia general de la bomba.

El desgaste es particularmente severo en las estaciones de bombeo de ingesta de agua de río o mar. Durante la operación a largo plazo, aumenta la rugosidad de la superficie interna de la bomba, lo que lleva a una mayor pérdida hidráulica y una disminución significativa de la eficiencia.

Escala del impulsor y daño

La escala del impulsor es un factor importante en la eficiencia reducida de las bombas de eje largo. En condiciones con alta dureza del agua, los carbonatos en el agua forman fácilmente depósitos de escala en el impulsor y guían las superficies de las velas con el tiempo.
La escala altera la suavidad de la ruta de flujo, obstaculizando el flujo de agua lisa y aumentando las pérdidas de fricción hidráulica. En casos severos, los depósitos de escala pueden reducir la sección transversal de la ruta de flujo, reduciendo el flujo de la bomba y la cabeza.

Además, en algunos medios corrosivos, se pueden desarrollar picaduras, grietas o perforación de corrosión en la superficie del impulsor. Este daño interrumpe la estructura hidráulica del impulsor, causando turbulencia y pérdidas parasitarias, lo que lleva a una eficiencia reducida.

Ropa de rodamiento

Las bombas de eje largo tienen una estructura de eje larga y generalmente requieren múltiples rodamientos. Durante la operación a largo plazo, los rodamientos son susceptibles al desgaste debido al desequilibrio hidráulico, la vibración y la fricción. Cuando se desgasta los rodamientos, el eje de la bomba se vuelve menos estable, causando bamboleo y desalineación. Esto aumenta la brecha entre el impulsor y las paletas de guía, lo que lleva a una mayor pérdida de energía. La inestabilidad del eje también causa pérdidas por fricción adicionales, reduciendo aún más la eficiencia de la bomba.

Particularmente con cojinetes lubricados por agua o de goma, un enfriamiento o lubricación insuficiente puede provocar fricción o erosión seca en la superficie del rodamiento, acelerar el desgaste y, en consecuencia, la pérdida de eficiencia.

Desalineación

Las bombas de eje largo requieren una alta precisión de instalación, y la desalineación entre el eje del motor y la bomba puede afectar directamente la eficiencia operativa.

Durante la instalación o la operación a largo plazo, la coaxialidad de la bomba y los ejes del motor puede desviarse debido a factores como el asentamiento de la base, la expansión y la contracción térmica, o el choque mecánico. Esta desalineación provoca una operación de acoplamiento desequilibrada, aumenta la pérdida de energía del sistema del eje y acelera el rodamiento y el desgaste del sello.

Desalineación not only increases mechanical energy loss but can also cause the impeller to operate outside optimal hydraulic conditions, leading to a gradual decrease in pump efficiency.

Cavitación

Las bombas de eje largo son propensos a la cavitación si las condiciones de succión no cumplen con los requisitos de diseño. La cavitación hace que las burbujas se formen y colapsen en la superficie del impulsor, generando impacto y ruido que daña gradualmente la superficie de la cuchilla.

El daño o las picaduras en forma de panal en la superficie de la cuchilla aumenta la rugosidad de la superficie del camino de flujo, aumentando la resistencia al flujo del fluido y conduciendo a una disminución de la eficiencia hidráulica.

Además, la vibración y el ruido generados por la cavitación pueden afectar la operación estable de la bomba, aumentar el consumo de energía y reducir significativamente la eficiencia.

Condiciones de funcionamiento que se desvían desde el punto de diseño

Las bombas de eje largo generalmente se optimizan para tasas de flujo y cabeza específicos durante la fase de diseño. Cuando las condiciones de funcionamiento se desvían del punto de diseño durante un período largo, la eficiencia puede disminuir significativamente.

Cuando se operan a bajas tasas de flujo, el flujo de agua genera un fuerte flujo de retorno y vórtices dentro de la bomba, aumentando las pérdidas hidráulicas. Cuando se operan a altas tasas de flujo, el ángulo de salida del impulsor y el ángulo de entrada de la paleta de guía no coinciden, lo que resulta en pérdidas hidráulicas adicionales.

La operación a largo plazo que se desvía desde el punto de diseño no solo reduce la eficiencia, sino que también aumenta el desgaste en el impulsor, las paletas de guía y los rodamientos, acelerando el proceso de degradación de la eficiencia de la bomba.

Falla del sello

Las bombas de eje largo a menudo usan sellos de embalaje o mecánicos. Cuando falla un sello, la fuga de fluidos puede causar pérdida de potencia del eje. El sello de embalaje debe mantener una fuerza de compresión razonable durante la operación a largo plazo. Demasiado suelto causará fugas, mientras que demasiado apretado aumentará la pérdida de fricción, lo que conducirá a una eficiencia reducida. Una vez que el sello mecánico se usa o está mal lubricado, el par de fricción se calentará severamente, lo que también conducirá a una pérdida de eficiencia.