Cómo detectar la cavitación de la bomba

Las bombas están en el corazón de la mayoría de los procesos industriales y son la segunda máquina más común del mundo (después del motor eléctrico). Debido a que son tan comunes, las bombas a menudo se pasan por alto como una fuente potencial de productividad mejorada o una causa de costos excesivos si no se operan correctamente.

Como con cualquier máquina, pueden ocurrir algunos problemas. Un problema común en los sistemas de bombeo es la cavitación de la bomba. La cavitación de la bomba provoca una serie de problemas, incluidos el exceso de ruido, la vibración y el uso de energía, sin mencionar los graves daños a la bomba misma.

Imagínese pellizcar una manguera de agua y el agua sale más rápido pero está aireada y esparcida. Eso es lo que sucede con la cavitación de la bomba. Es un fenómeno físico que ocurre cuando la presión del líquido entrante se vuelve más baja que la presión de vapor del líquido. Una reducción en la presión generalmente es causada por una mayor velocidad del fluido. Cuando la presión del fluido en el lado posterior del álabe del impulsor (opuesto a la entrada de la bomba) cae por debajo del punto de vaporización del fluido, comienzan a formarse burbujas de vapor. A medida que las burbujas/cavidades viajan hacia el lado de descarga de la bomba, moviéndose hacia un área de alta presión, las cavidades implosionan. La implosión o el colapso de estas burbujas desencadenan intensas ondas de choque dentro de la bomba, lo que provoca daños en el impulsor, vibraciones y exceso de ruido.

Estas ondas de choque pueden causar daños mecánicos en el impulsor y la bomba, aumentando su gravedad con el tiempo y provocando posibles fallas en la bomba. Los factores que afectan el grado de compresión de las burbujas de vapor son la velocidad y la forma del impulsor.

Cuando se trata de líquidos a temperaturas más altas, el riesgo de que esto ocurra aumenta debido al aumento de la presión de vapor.

La cavitación de la bomba y la cabeza muerta son conceptos similares pero lejos de ser lo mismo.

Cuando una bomba funciona sin flujo a través de la bomba debido a una válvula de descarga cerrada o a un bloqueo en la línea, se ha producido una cabeza muerta. La bomba recircula la misma agua, lo que hace que la temperatura del agua aumente continuamente. Si la bomba continúa funcionando en una condición de cabeza muerta durante demasiado tiempo, el calentamiento excesivo puede dañar los costosos sellos y reducir la vida útil de la bomba.

El rumbo muerto en una bomba centrífuga puede provocar explosiones debido a la energía que se pone en el líquido de la bomba. La sobrepresión hidráulica y las posibles reacciones químicas en la bomba también pueden ser provocadas por el sobreesfuerzo de la presión. Los mismos resultados pueden ser causados ​​al hacer funcionar la bomba en seco durante un período prolongado, lo que puede provocar cavitación.

Cabeza muerta significa que la válvula de salida está abierta, por lo que la bomba continúa haciendo circular el mismo líquido una y otra vez, lo que puede dañar el motor de la bomba porque el líquido puede calentarse demasiado. La protección de baja potencia funcionará para detectar esta condición y disparará para proteger el motor.

La cavitación es similar en el sentido de que la protección de baja potencia la detectará y disparará y también protegerá el motor. Pero esta condición significa que la bomba está funcionando en seco y no hay líquido para bombear. Eso también hará que el motor se sobrecaliente.

Al tratar con la cavitación de la bomba, tenga en cuenta que la tecnología y las técnicas están disponibles para detectar, monitorear y prevenir la cavitación de la bomba.

El daño por cavitación puede acortar la vida útil del impulsor de la bomba, los sellos mecánicos, los cojinetes y posiblemente otros componentes de la bomba. En otras palabras, reducirá el tiempo medio entre fallas (MTBF), lo que aumentará los costos de mantenimiento y el tiempo de inactividad de la bomba.

La forma más común de identificar la cavitación de la bomba es a través del sonido o la vibración. Hay un sonido audible similar a un crujido que se puede escuchar cuando esto ocurre. Debido al estallido de las burbujas de vapor, la bomba experimenta una mayor vibración, lo que también se puede observar.

Otras formas de identificar la cavitación de la bomba son la temperatura o la detección de potencia en el motor fuera de borda. La cavitación de la bomba significa que hay poco o ningún líquido para bombear mientras la bomba continúa. Bombear en seco de esta manera, con presión de vapor acumulada, hará que el motor se sobrecaliente, lo que reducirá su vida útil y podría dañar el impulsor y la bomba misma.

Alternativamente, el motor fuera de borda de una bomba que está cavitando experimentaría un evento de baja potencia.

Una vez que se identifica un evento, es importante identificar la causa de la caída de presión y corregirla. En la mayoría de los casos, el problema se puede resolver simplificando la tubería de succión, eliminando tantas curvas y válvulas como sea posible:

Se puede realizar un mantenimiento de rutina para evitar una futura aparición de cavitación. El mantenimiento sugerido incluye la revisión y limpieza regulares de los filtros y coladores que conducen a las tuberías.

La mayoría de las industrias utilizan bombas grandes y muy complejas. La falla de estas bombas críticas podría resultar en costos de tiempo de inactividad que superan los $200,000 por día solo en costos de operación, sin contar el costo de reemplazo del equipo debido a daños. Por lo tanto, los usuarios tienden a monitorear de cerca estas bombas. Dado que la cavitación puede implosionar una bomba y generar un riesgo de seguridad importante, los usuarios siempre buscan soluciones confiables que les permitan predecirlo y prevenirlo.

A medida que continúan las ondas de choque del estallido de las burbujas de vapor, la temperatura del motor fuera de borda aumentará. Los relés de gestión del motor supervisan y disparan en función de los umbrales de temperatura. Las protecciones pueden variar desde la fuente de alimentación entrante que alimenta el motor hasta la bomba o carga individual. Los relés de administración de motores brindan un alto nivel de precisión de monitoreo y protección de energía para todo el sistema de energía al tiempo que maximizan el tiempo de actividad.

Escuche siempre a Ben Franklin: "Una onza de prevención vale una libra de cura".

Al evitar la cavitación, los usuarios aumentarán la eficiencia y la vida útil de la bomba. Recuerde, la prevención vale la pena, así que tómese el tiempo para llevar a cabo un programa de mantenimiento completo y salvará a los usuarios a largo plazo.

Asma Motlani es gerente de productos, controles de potencia NEMA, división de controles industriales en Eaton. Para obtener más información, visite eaton.com.