Bomba centrífuga autocebante
¿Qué es una bomba centrífuga autocebante?
Si una bomba se coloca por debajo del nivel del líquido a bombear, el efecto combinado de la gravedad y la presión atmosférica garantiza que la bomba se llene continuamente con el líquido y no se infiltre aire en la bomba. En muchas aplicaciones, sin embargo, las bombas funcionan por encima del nivel del líquido y esto permite la entrada de aire en la línea de aspiración. La entrada de aire en la carcasa de la bomba provoca diversos problemas, como el sobrecalentamiento y el fallo de la bomba. Una bomba centrífuga autocebante es un tipo de bomba diseñada para evacuar automáticamente el aire en el arranque antes de bombear el líquido. La bomba está diseñada para tener la cantidad necesaria de líquido dentro de la carcasa de la bomba en el arranque antes de iniciar su proceso normal de bombeo. Para facilitarlo, las piezas de trabajo de las bombas se ajustan con tolerancias estrechas para mantener el líquido dentro de la carcasa de la bomba. Esto también ayuda a evitar la inversión del flujo desde el lado de descarga al de succión de la bomba cuando ésta deja de funcionar. La presencia constante de líquido en la cámara de la bomba ayuda a evitar la acumulación de burbujas de aire durante el funcionamiento de la bomba, lo que se conoce como "bolsa de aire". La capacidad de autocebado de esta bomba aumenta la eficacia de funcionamiento en aplicaciones industriales en las que las bombas se utilizan para procesos de bombeo repetidos pero intermitentes.
Figura 1: Bomba centrífuga autocebante (Créditos de la imagen: indiamart.com)
Una bomba centrífuga estándar puede convertirse en una bomba centrífuga autocebante llenando la carcasa con agua e instalando una válvula de retención en la parte inferior de la tubería de aspiración en la puesta en marcha inicial. Las bombas autocebantes funcionan creando un vacío parcial mediante la recirculación de agua dentro de la cabeza de la bomba. El vacío parcial permite la entrada de agua en la tubería de aspiración.
Se pueden utilizar otros métodos para solucionar el problema del cebado. Se puede utilizar una válvula de pie antirretorno o un depósito de evacuación para evitar el drenaje de fluido en la línea de aspiración cuando arranca la bomba. Se puede utilizar una bomba secundaria para evacuar el aire de la línea de aspiración. Sin embargo, estos métodos presentan ciertas deficiencias, como el uso de una pieza adicional de equipo, tuberías y proceso, y requieren un coste adicional. Fundamentalmente, la bomba autocebante evacua el aire de la línea de aspiración sin necesidad de ningún dispositivo adicional y, por lo tanto, se considera el mejor dispositivo para sortear este problema.
Principio de funcionamiento de la bomba centrífuga autocebante
Las bombas centrífugas autocebantes superan primero el aglutinante de aire mezclando el aire residual presente en el sistema de bombeo con el fluido durante el proceso de cebado. Esto se consigue mediante la recirculación de agua en la cabeza de presión para crear un vacío parcial que descargue el agua y expulse el aire. La recirculación hace que el aire y el agua de la carcasa de la bomba se mezclen en el impulsor durante el ciclo de cebado. La mezcla resultante se desplaza radialmente por el cuerpo de la bomba y el aire tiende naturalmente a subir, mientras que el agua sin aire fluye por gravedad de vuelta a la carcasa de la bomba. En la carcasa, el agua sin aire se mezcla con el aire restante procedente de la línea de aspiración a medida que gira el impulsor. Este proceso se repite hasta que se evacua todo el aire, lo que produce un vacío parcial en la línea de aspiración. Ahora, la presión atmosférica fuera de la línea de aspiración es mayor que la presión interior y esto obliga al agua a fluir hacia la línea de aspiración y hacia el impulsor, para que se inicie el proceso normal de bombeo.
Figura: Proceso de funcionamiento de una bomba centrífuga autocebante (Créditos de la imagen: northridgepumps.com)
La rotación del rodete admite el líquido en el ojo del rodete. La fuerza centrífuga que actúa sobre los álabes desplaza el agua radial y axialmente hacia el exterior hasta que atraviesa todos los componentes del impulsor. El impulsor acelera el fluido provocando un aumento de su energía cinética antes de ser lanzado a la carcasa de la bomba. En la carcasa de la bomba, la velocidad del fluido disminuye lentamente debido a la trayectoria del flujo que se expande gradualmente y, como resultado, parte de la energía cinética del fluido se convierte en energía de presión estática. Tras abandonar la carcasa de la voluta, el fluido entra en la tubería de descarga a una presión muy alta que permite bombearlo hasta el lugar deseado.
Factores limitantes de una bomba centrífuga autocebante
En funcionamiento, la bomba centrífuga autocebante evacua el aire del lado de aspiración para crear un vacío, y la presión atmosférica fuerza el líquido hacia la línea de aspiración. Esto significa que el proceso sólo puede continuar mientras la presión de la columna de líquido sea inferior a la presión atmosférica. si la altura de presión del líquido es igual a la presión del aire circundante, el proceso de cebado se detendrá y la bomba no podrá seguir elevando agua. Por ejemplo, cuando se bombea agua, es teóricamente posible que una bomba muy eficiente sólo se autocebe hasta una altura de unos 10 m desde la fuente de agua. El límite de altura exacto para los distintos líquidos depende de la altitud y la temperatura.
Aplicaciones de la bomba centrífuga autocebante
Las bombas centrífugas autocebantes se utilizan en diversas instalaciones comerciales e industriales, como centrales eléctricas, acerías, bodegas y fábricas de cerveza. Tienen las siguientes aplicaciones comunes.
- Bombeo de agua, combustibles, aguas residuales brutas, aguas residuales industriales
- Riego
- Bombas de inundación de sótanos
- Aumentar la presión del agua
- Estaciones de tratamiento de aguas residuales para bombear las aguas residuales brutas a las instalaciones de tratamiento
- Sistemas de transferencia de líquidos: para mover el producto a través de líneas de producción, tanques de agua vacíos y bidones.
- Desagüe de operaciones de construcción y minería (para estas aplicaciones, las bombas se denominan bombas de residuos)
Ventajas de una bomba centrífuga autocebante
- Capaz de manipular una gran variedad de líquidos, incluidos lodos, fluidos corrosivos y sólidos.
- Adecuado para procesos frecuentes e intermitentes
- Son más fáciles de mantener
- Tienen una gran fiabilidad y no dependen de válvulas adicionales para funcionar
- Tener la capacidad de seguir bombeando incluso cuando se encuentra fuera de la fosa (es decir, ya no está sumergido en un depósito).
- Capaz de manipular partículas sólidas
Desventajas de una bomba centrífuga autocebante
- Ineficiente en la manipulación de sólidos porque se necesita un gran espacio libre
- Requiere un gran volumen para ayudar en el proceso de cebado
- El líquido de cebado inicial debe añadirse manualmente en el depósito de la bomba
- La bomba puede ser más grande que una bomba estándar debido a la necesidad de un depósito más grande
- La bomba debe instalarse lo más cerca posible de la línea de producción para evitar que el líquido del depósito de la bomba se agote durante el proceso de cebado. Una línea de aspiración larga implica un mayor volumen de aire que debe evacuarse al arrancar la bomba.
- Suele ser más expresiva que una bomba centrífuga estándar
- Tienen una altura de aspiración limitada (máx. 7,6 m)
Resolución de problemas de las bombas centrífugas autocebantes
La resolución de problemas de una bomba centrífuga autocebante es un proceso muy sencillo si se dispone de las herramientas necesarias y de la guía del fabricante. Algunos de los problemas más comunes de las bombas autocebantes son: la bomba tarda en cebarse o no se ceba, se atasca con frecuencia, hace ruido, se apaga o no proporciona el caudal nominal.
Bombea lentamente para cebar o no ceba
- Podría haber una fuga en el conducto de aspiración (compruebe si hay fugas envolviendo cada junta con film transparente y reparando la fuga).
- La tubería de aspiración es demasiado larga o el diámetro demasiado grande (reduzca el diámetro o la construcción de la tubería)
- La velocidad de la bomba es baja (acelera la bomba)
La bomba autocebante se atasca con frecuencia
- la bomba funciona demasiado a la izquierda en la curva del fabricante (acelera la bomba)
- Impulsor inadecuado para la aplicación (mejore la bomba con un impulsor de manejo de sloides)
- Colocar un filtro en el conducto de aspiración
La bomba centrífuga autocebante se hace nosie
- La bomba está haciendo vértice, es decir, extrayendo aire de la superficie del líquido. a veces esto se manifiesta en forma de remolino en la superficie del agua (baje la línea de aspiración, aumente el diámetro de la línea de aspiración)
- El impulsor está dañado o desgastado (sustituir el impulsor)
- Los rodamientos del motor están desgastados (sustituir los rodamientos
- La placa de montaje y los cimientos carecen de suficiente rigidez (refuerce los cimientos, monte la bomba firmemente).
- La altura de aspiración es demasiado elevada (reducir la altura de aspiración) o presencia de cuerpos extraños en la bomba (desmontar la bomba y limpiarla).
- Bomba trabajando en cavitación (Altura de aspiración positiva neta demasiado baja, inspeccionar las pérdidas de aspiración, abrir completamente la válvula de entrada, corregir el diseño de aspiración)
La bomba centrífuga autocebante se apaga o no proporciona el caudal nominal.
- Conducto de aspiración obstruido o parcialmente obstruido (puede indicarlo una lectura de aspiración elevada).
- La bomba necesita un ajuste de holgura
- desajuste entre la tensión del motor y la tensión de alimentación de la red (compruebe la tensión de alimentación del motor comparándola con la especificada en la placa de características)
- Colisión entre el impulsor y la carcasa de la bomba o el impulsor no gira libremente (desmonte la bomba, alinee el impulsor o sustitúyalo).
La bomba centrífuga autocebante no arranca ni funciona
- Deficiencias en el cableado de la bomba, es decir, conexiones sueltas o cables rotos (repare cualquier conexión suelta, sustituya el cable roto y asegúrese de que el cableado de la bomba cumple el diagrama de cableado del motor).
- El fusible está fundido o el disyuntor está abierto o (sustituya el fusible, restablezca el disyuntor)
- El motor está arreglado
- Un circuito abierto en la sobrecarga térmica (Deje que la bomba se enfríe, compruebe el motivo de la sobrecarga y vuelva a poner en marcha la bomba).
Mantenimiento de una bomba centrífuga autocebante
Mantenimiento de componentes mecánicos
- Asegúrese de que el impulsor y las tuberías se desatascan con regularidad.
- Mantenga el rodamiento lubricado: asegúrese de que se mantiene el nivel requerido de aceite lubricante y de que la carcasa del rodamiento se mantiene limpia.
- Apriete todas las fijaciones mecánicas para mantener la bomba firme y segura. Además, asegúrese siempre de que las bridas y el acoplamiento de la bomba estén bien apretados.
- Sustituya todas las piezas desgastadas de la bomba: la junta mecánica del impulsor y la empaquetadura deben revisarse periódicamente y sustituirse si están desgastadas para evitar fugas.
Mantenimiento de componentes eléctricos
- El sistema de cableado debe estar libre de conexiones sueltas.
- El estator debe inspeccionarse para detectar arqueo y sobrecalentamiento.
- Los bobinados del motor deben estar libres de suciedad y polvo.
Resumen
Este artículo trata de la bomba centrífuga autocebante, sus principios de funcionamiento y sus ventajas e inconvenientes. Una bomba autocebante se ha definido como una bomba con capacidad para evacuar el aire de la línea de aspiración en el arranque antes de iniciar su funcionamiento normal de bombeo. Tras el cebado manual inicial, la bomba siempre retiene una cantidad necesaria de líquido en su depósito para ayudar en el siguiente ciclo de cebado. Debido a la capacidad de autocebado de las bombas autocebantes, a menudo encuentran aplicaciones en plantas de proceso donde las bombas se utilizan para operaciones repetidas pero intermitentes. La bomba tiene diversas aplicaciones, como riego, bombeo de agua, plantas de tratamiento de aguas residuales, achique de agua en obras de construcción y minería, y sistemas de trasiego de líquidos. El funcionamiento de esta bomba está limitado por la presión del aire circundante, la altitud y la temperatura. Como el proceso de trabajo depende en gran medida de la presión atmosférica, la altura máxima a la que puede autocebarse una bomba eficaz se limita a 10 m por encima de la fuente de agua. Las principales ventajas de la bomba son su capacidad para bombear diversos líquidos y partículas sólidas, su gran fiabilidad, su facilidad de mantenimiento y su capacidad para seguir bombeando aunque no esté sumergida. Algunas de las desventajas de la bomba son su gran volumen y, por tanto, la necesidad de mucho espacio, la manipulación ineficaz de sólidos, la altura de aspiración limitada y su elevado coste. La bomba se asocia con algunos problemas comunes de resolución de problemas, como la lentitud o la falta de cebado de la bomba, la obstrucción frecuente de la bomba, el funcionamiento ruidoso, el apagado de la bomba o la falta de caudal nominal. El mejor funcionamiento y la mayor vida útil de una bomba autocebante pueden conseguirse mediante el mantenimiento periódico de los componentes mecánicos y eléctricos.