Cómo superar el desafío del funcionamiento en seco

Mar 10, 2023

El funcionamiento en seco se produce cuando una bomba funciona sin el líquido adecuado. Esto conduce a un aumento en la presión, el flujo o el sobrecalentamiento que provocará una falla en la bomba. Como resultado, los elementos de bombeo se agarrotan en el eje. En este artículo se explica cómo se puede evitar el problema.

Las fallas relacionadas con la cavitación de la bomba y el funcionamiento en seco cuestan a las empresas millones de dólares al año, incluidos los costos de reemplazo de equipos dañados y la pérdida de ventas debido al bajo rendimiento. Con una economía en mejora y un aumento anticipado de la producción de combustible, se prevé que las ventas de bombas de manejo de fluidos aumenten un 5,5 % anual a $84 mil millones en 2018.

Dada esta proliferación, el patrón histórico sugiere que los costos asociados con las reparaciones o reemplazos también aumentarán drásticamente.

Cuando ocurre la cavitación, se forman burbujas de vapor y se expanden en el líquido de bombeo en el lado de succión de la bomba antes de alcanzar el lado de descarga de mayor presión de la bomba y colapsar violentamente cerca de la superficie del elemento de bombeo. Esto desencadena ondas de choque dentro de la bomba que causan daños significativos al elemento de bombeo.

Si no se trata, la cavitación destruirá el elemento de bombeo y otros componentes con el tiempo, acortando drásticamente la vida útil de la bomba. La cavitación también puede causar una vibración excesiva que provoque fallas prematuras en los sellos y cojinetes, además de crear un aumento inmediato del consumo de energía y una disminución en la salida de flujo y presión.

Mientras que la cavitación es una causa común de degradación y falla de la bomba relacionada con la física involucrada en la operación de bombeo, el funcionamiento en seco, por otro lado, generalmente está relacionado con la forma en que los usuarios finales operan activamente las bombas. La cavitación en sí también puede estar tan extendida que crea una situación de funcionamiento en seco dentro de la bomba debido a la formación excesiva de vapor. Las bombas suelen depender del propio fluido de bombeo para lubricar las superficies de apoyo del elemento de bombeo. Si una bomba funciona sin este fluido, la lubricación baja o inexistente en estas superficies de apoyo provocará una generación excesiva de calor, un mayor desgaste e incluso la falla potencial de la bomba si el elemento de bombeo se agarrota o se rompe. La vida útil de una bomba sometida a un funcionamiento en seco se reducirá significativamente o, en el peor de los casos, terminará prematuramente.

La causa más inmediata del funcionamiento en seco suele ser un error humano. Las empresas confían en los operadores para monitorear las bombas, pero los problemas ocurren en los casos en que los operadores dejan las bombas en funcionamiento sin querer durante un período de tiempo después de que se completa la operación de bombeo. Por ejemplo, una vez completada la descarga, el conductor de un camión de transferencia puede dejar una bomba en funcionamiento sin supervisión, sin darse cuenta de que la bomba sigue funcionando. Esta operación continua después de que se haya transferido todo el fluido de bombeo creará una condición de funcionamiento en seco dentro de la bomba, lo que provocará daños por esta falta de lubricación. Tal situación también puede ocurrir durante el cebado de la bomba, donde el sistema de tuberías y la carcasa de la bomba aún no se han llenado con fluido y la bomba funciona en seco hasta que finaliza el período de cebado.

En respuesta, muchas empresas han instalado dispositivos de protección y control de varios diseños que detienen la bomba inmediatamente después de que finaliza la operación de bombeo, evitando que se produzca un funcionamiento en seco. Los ingenieros también dedican mucho tiempo y esfuerzo a garantizar que las bombas estén configuradas correctamente para el cebado, lo que aumenta el costo y la complejidad de las tuberías. Este nivel de protección tiene un costo significativo. A pesar de los mejores esfuerzos del operador, aún pueden ocurrir eventos dañinos debido al mal funcionamiento de los sistemas de monitoreo, el uso inadecuado del equipo de control o eventos impredecibles. Los propietarios de bombas desean específicamente una tecnología para evitar los resultados dañinos del funcionamiento en seco para que no dependan de los operadores como su única línea de defensa. Además de la protección contra el funcionamiento en seco, los ingenieros de especificación de bombas y el personal de mantenimiento siempre buscan una solución para evitar el siempre presente problema de la cavitación en las aplicaciones de bombas más exigentes, con el resultado esperado de costos de mantenimiento reducidos y mayor rendimiento.

La solución Los ingenieros de Parker han desarrollado una tecnología híbrida de dos etapas mediante la incorporación de una bomba centrífuga como primera etapa frente a una bomba trilobular rotativa de desplazamiento positivo como segunda etapa. Este enfoque híbrido de dos etapas aumenta el flujo a través del impulsor centrífugo, elevando la presión de la carga de fluido para los rotores de tres lóbulos de la segunda etapa. En efecto, el impulsor centrífugo alimenta la etapa de lóbulo rotatorio eliminando virtualmente los problemas de cavitación comunes en las bombas ordinarias de desplazamiento positivo.

Los rotores de tres lóbulos y los sellos de escobillas limpiaparabrisas con patente pendiente de la compañía son la clave para las capacidades de funcionamiento en seco y la capacidad de succión en seco de la bomba. Están precargados contra las paredes internas de la carcasa de la bomba y producen un vacío de 27 pulgadas de mercurio. Esto permite que la bomba se cebe automáticamente, evitando cualquier problema de cebado en seco o bloqueo de vapor común en las bombas centrífugas ordinarias.

Los operadores de la industria del petróleo y el gas han alzado la voz para resolver sus principales modos de falla: límites de tiempo de funcionamiento en seco extremadamente cortos o inexistentes y niveles inaceptables de cavitación al bombear líquidos extremadamente livianos con altas presiones de vapor. Las aplicaciones que han requerido dos o tres bombas diferentes para abordarlas por completo ahora pueden ser atendidas por un solo producto.