Cómo funciona la bomba sumergible de flujo mixto en diferentes condiciones de operación?

Diversas aplicaciones industriales y municipales dependen en gran medida de las versátiles y efectivas bombas sumergibles de flujo mixto. Estos sifones combinan las cualidades de los sifones de flujo pivotante y de flujo extendido, lo que los hace adecuados para manejar caudales de moderados a altos en cargas moderadas. Para aprovechar al máximo la eficiencia, confiabilidad y longevidad de estas bombas, es esencial comprender cómo funcionan en diversas condiciones de operación. Este artículo investiga el modo de comportamiento de los sifones submarinos de flujo mixto durante el encendido, bajo vibraciones de tensión y conmoción provocada por el flujo, en condiciones de flujo multifásico y durante tareas transitorias.

proceso de puesta en marcha

La fase de arranque de una bomba sumergible de caudal mixto es crucial y tiene un impacto significativo en su rendimiento general y su vida útil. Durante el encendido, el sifón pasa de un estado fijo a su estado de funcionamiento esperado general, encontrando diferentes dificultades en el camino.

En primer lugar, cuando se activa el sifón, debe conquistar la parte superior estática del segmento de líquido que se encuentra sobre él. Esto requiere una medida significativa de fuerza del motor, lo que puede provocar una inundación de corriente fugaz. Los arrancadores suaves o los variadores de frecuencia (VFD) se encuentran comúnmente en las bombas sumergibles de flujo mixto contemporáneas y se utilizan para reducir el consumo de corriente inicial y la tensión mecánica en los componentes de la bomba.

A medida que el impulsor gira, debe eliminar cualquier bolsa de aire o gas que pueda haberse acumulado en el empaque del sifón o en la tubería de atracción. Este ciclo, conocido como preparación, es importante para establecer las condiciones adecuadas de la corriente. Los sifones submarinos de corriente mixta disfrutan de una ventaja en este sentido, ya que su posición más baja garantiza con frecuencia que permanezcan preparados incluso cuando no están en funcionamiento.

Si la altura de succión neta positiva disponible (NPSHA) está cerca de la altura de succión neta positiva requerida (NPSHR), la bomba puede experimentar cavitación temporal durante la fase de arranque. La aceleración repentina del fluido y la caída de presión resultante en la entrada del impulsor pueden causar esto. Para reducir la probabilidad de cavitación durante el arranque, es esencial seleccionar la bomba y el diseño del sistema adecuados.

La presión y el caudal se estabilizan gradualmente a medida que la bomba vuelve a su velocidad normal. El tiempo necesario para esta estabilización puede verse afectado por las propiedades del fluido, la configuración del sistema y el tamaño de la bomba. Observar los límites clave, por ejemplo, la corriente del motor, la tensión de liberación y el caudal durante el encendido, puede brindar información importante sobre el rendimiento del sifón y ayudar a distinguir posibles problemas.

Pulsación de presión y ruido inducido por el flujo

Todas las bombas centrífugas, incluidas las bombas sumergibles de caudal mixto, tienen características inherentes de pulsaciones de presión y ruido inducido por el caudal. Si no se gestionan adecuadamente, estos fenómenos pueden afectar el rendimiento de la bomba, la estabilidad del sistema y la eficiencia general.

En las bombas sumergibles de caudal mixto, la interacción entre el impulsor giratorio y las partes estacionarias de la bomba, como el difusor o la voluta, es la causa principal de las pulsaciones de presión. Las palas del impulsor provocan cambios periódicos en la presión del fluido a medida que pasan por estos componentes estacionarios. La recurrencia de estas pulsaciones normalmente está relacionada con el resultado de la velocidad de rotación del sifón y la cantidad de bordes afilados del impulsor.

El punto de funcionamiento de la bomba puede tener un impacto en la magnitud de las pulsaciones de presión. En general, las pulsaciones serán más articuladas cuando el sifón funcione desde su punto de máxima productividad (BEP). Esto se debe a que las fluctuaciones de presión pueden verse exacerbadas por un funcionamiento fuera de diseño, lo que puede provocar separación del flujo, recirculación y otras inestabilidades hidráulicas.

En las bombas sumergibles de flujo mixto, el ruido inducido por el flujo incluye turbulencia, cavitación y vibraciones mecánicas además de pulsaciones de presión. La idea reducida de estos sifones puede ayudar a reducir una parte del ruido en el aire, pero las vibraciones pueden, de todos modos, enviarse a través del alojamiento del sifón y el canal de liberación.

Para aliviar los latidos de presión y el ruido provocado por el flujo, los fabricantes utilizan diferentes procedimientos de diseño. Estos pueden incluir la optimización del diseño de vanguardia del impulsor, la integración de dispositivos anti-vórtice y el uso de diseños de voluta desiguales. Además, operar el sifón cerca de su BEP y garantizar una instalación y un mantenimiento adecuados puede reducir significativamente estos problemas.

Condiciones de flujo multifásico

Las bombas sumergibles de flujo mixto experimentan con frecuencia condiciones de corriente multifásica, especialmente en aplicaciones como el tratamiento de aguas residuales, la creación de petróleo y gas y ciertos ciclos modernos. La corriente multifásica alude a la presencia sincrónica de al menos dos etapas (por ejemplo, fluido, gas y sólidos) en el líquido succionado.

El rendimiento de lasbombas sumergibles de flujo mixto puede verse afectado significativamente por la presencia de gas en el líquido bombeado. A medida que el volumen de gas se expande, la presión del sifón y su eficiencia disminuyen regularmente. Esto se debe a la compresibilidad del gas, que retiene energía sin agregar a la mejora general de la presión. Además, las bolsas de aire de gas pueden acumularse en distritos de baja presión dentro del sifón, lo que provoca el bloqueo del gas y la posible pérdida de cebado.

Para adaptarse a líquidos cargados de gas, algunos sifones de corriente submezclada están diseñados con características especiales, por ejemplo, etapas de inducción, controladores de gas o impulsores multifásicos. La capacidad de la bomba para manejar gas arrastrado y mantener un funcionamiento estable en un rango más amplio de fracciones de volumen de gas se verá mejorada por estas modificaciones.

Las partículas sólidas en el líquido succionado representan una prueba más para los sifones submarinos de corriente combinada. Los componentes de la bomba, en particular el impulsor y los anillos de desgaste, pueden experimentar un mayor desgaste como resultado de las partículas abrasivas. Para solucionar este problema, los fabricantes pueden utilizar materiales solidificados o revestimientos excepcionales para las piezas básicas. Además, se podría mejorar el diseño hidráulico de la bomba para reducir la cantidad de áreas de baja velocidad donde se pueden acumular sólidos.

características transitorias

Las circunstancias transitorias en los sistemas de sifón pueden afectar fundamentalmente el rendimiento y la calidad de la estabilidad de los sifones submarinos de flujo combinado. Estas circunstancias incluyen eventos como, por ejemplo, terminaciones repentinas de válvulas, fallas de energía y cambios inesperados en la demanda del sistema.

El golpe de ariete es una onda de presión que puede viajar a través del sistema cuando una válvula se cierra rápidamente. Esta inundación por tensión puede someter al sifón y a la canalización relacionada a una presión mecánica importante. En comparación con las bombas que se montan en la superficie, las bombas de flujo mixto que se sumergen pueden ser menos susceptibles a los efectos inmediatos del golpe de ariete. Sin embargo, una gestión inadecuada de la onda de presión reflejada puede provocar daños.

Las fallas de energía presentan otra condición transitoria de prueba para los sifones de flujo submezclado. La bomba comienza a disminuir su velocidad cuando se corta la energía repentinamente y la tubería de descarga fluye en la dirección opuesta. Esto puede provocar un giro opuesto del sifón, posiblemente dañando el cabezal y los sellos si no se instalan las protecciones adecuadas. Para solucionar este riesgo, revise las válvulas o las válvulas antirretorno que se instalan comúnmente en la línea de descarga.

El rendimiento de las bombas sumergibles de caudal mixto también puede verse afectado por cambios repentinos en la demanda del sistema, como cuando las bombas paralelas comienzan o dejan de funcionar. La bomba puede encontrarse funcionando en áreas desfavorables como resultado de estos sucesos, lo que puede provocar cambios rápidos en la presión y el caudal. Los variadores de velocidad pueden ayudar a lidiar con estos avances con mayor facilidad, permitiendo que el sifón cambie su velocidad para adaptarse a las condiciones cambiantes del sistema.

Fabricantes de bombas sumergibles de flujo mixto

Al elegir una bomba sumergible de caudal mixto para su aplicación, es fundamental elegir un fabricante de confianza que garantice productos de alta calidad que puedan funcionar de manera confiable en una variedad de condiciones de funcionamiento. Tianjin Kairun, un conocido fabricante de bombas, realiza estrictos controles de calidad para garantizar que cada bomba cumpla con los estrictos requisitos y esté libre de fallas. Su obligación de control de calidad garantiza la confiabilidad y productividad de sus sifones en muchas circunstancias de trabajo.

Si está buscando un sifón de flujo combinado submarino y busca un fabricante que se centre en el rendimiento y la calidad, Tianjin Kairun lo invita a realizar sus consultas. Para obtener más información sobre sus productos y cómo funcionan en diversas circunstancias de trabajo, puede comunicarse con ellos en mailto:catherine@kairunpump.com.

Referencias:

1. Gülich, J. F. (2014). Centrifugal Pumps (3rd ed.). Springer.

2. Karassik, I. J., Messina, J. P., Cooper, P., & Heald, C. C. (2008). Pump Handbook (4th ed.). McGraw-Hill Education.

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