Más negativo que el desconocimiento son los conceptos equívocos, en los cuales por error o confusión todos hemos caído alguna vez. Aquí el Ing Cifuente echa luz sobre algunas confusiones habituales.
La ignorancia no es mala en sí misma, todos somos ignorantes en muchos aspectos. Para aquél que es consciente de eso, la ignorancia es simplemente el estado previo al conocimiento. Pero el que tiene una idea errónea de la realidad está en peor situación que el que la ignora, porque primero deberá salir de su error para llegar al estado de ignorancia consciente.
El propósito de esta nota es justamente desmitificar varios errores que son muy comunes en este pequeño mundillo de las bombas centrífugas.
Detallamos aquí diez conceptos, algunos contundentes errores, otras afirmaciones que no pueden ser del todo ciertas.
Concepto #1: “Las bombas deben arrancarse con la válvula de impulsión cerrada y la de succión abierta”
La segunda parte es totalmente cierta, si arrancáramos la bomba con la válvula de succión cerrada o parcialmente cerrada la haríamos trabajar en seco o con posibilidad de cavitar.
La válvula de succión debe estar siempre abierta por completo.
Pero nunca se debe arrancar una bomba con la válvula de impulsión cerrada ya que al no haber caudal, tampoco habrá refrigeración y toda la energía entregada por el motor se convertirá en calor.
Es probable que haya vaporización dentro de la bomba y uno de los elementos que puede fallar primero es el sello mecánico.
Lo correcto es en bombas de flujo radial arrancar con la válvula de impulsión parcialmente abierta e ir abriéndola en forma progresiva hasta obtener las condiciones de operación deseadas.
Las bombas de flujo axial se deben arrancar con la válvula de impulsión totalmente abierta, para luego ir cerrándola hasta llegar al punto de operación correcto.
Concepto #2: “Las válvulas de retención están para proteger a las bombas”
Esa es la intención sin ninguna duda, pero no siempre lo hacen y es mala idea confiar ciegamente en ellas.
Una válvula de retención (válvula check, antiretorno, etc.) es un dispositivo que permite que pase caudal en un sentido y en el otro no.
Se utilizan principalmente para proteger a las bombas de flujos sentido inverso y para evitar que funcionen sin líquido.
Un caudal en sentido inverso, dependiendo de su energía, puede desde hacer desenroscar un impulsor hasta provocar el temido golpe de ariete.
Cuando la fuente que alimenta a una bomba está por debajo de su nivel, será necesario colocar una válvula de retención en la succión para que la cañería de succión quede llena de líquido y la bomba pueda arrancar cebada.
Pero ¿Por qué son tan poco confiables?
Porque para cumplir con su cometido deben tener un elemento obturador que se mueve por acción del fluido.
Cualquier cosa que interfiera con el mecanismo de cierre provocará la falla de la válvula. Esto puede ser óxido, partículas sólidas que se ubican en la zona de cierre, líquidos muy viscosos o que cambien de estado. También la erosión puede dificultar el cierre.
La única solución es no confiar del todo en ellas. Una válvula de retención no es tan segura como una válvula esclusa, que es lo que se debe utilizar cuando un equipo debe quedar aislado. En los sistemas que dependen de una válvula de retención para mantener el cebado, siempre es conveniente colocar algún elemento de seguridad como un interruptor de caudal con una demora o un interruptor de presión.
Concepto #3: “Las bombas autocebantes no necesitan ser cebadas”
Parece un juego de palabras y por eso vamos a hacer ciertas aclaraciones. Se dice que una bomba es autocebante cuando puede arrancar con su cañería de succión vacía, pero siempre debe tener líquido dentro de su cuerpo.
El diseño que tienen les permite generar cierto vacío en la cañería de succión utilizando el líquido que tienen dentro, y así ir retirando el aire. También les permite separar la fase líquida de la gaseosa hasta que todo el aire de la cañería de succión sea retirado.
A partir de ese momento funcionan como una bomba centrífuga convencional.
Si una bomba autocebante queda parada a la intemperie, puede ocurrir que el líquido que tiene dentro se evapore y haya que cebarla nuevamente.
Concepto #4: “Las curvas de las bombas mienten”
Es un mito, las curvas no mienten y el error máximo que pueden tener es del orden del 10% en el punto de mínimo caudal.
Los ensayos de performance efectuados para trazar las curvas de selección se hacen de acuerdo a normas internacionales muy estrictas.
No obstante, hay muchos clientes que se quejan de que las bombas no dan lo que ellos esperaban. ¿Por qué sucede esto?
Porque las curvas de performance nos indican todos los puntos en los que teóricamente la bomba puede operar, pero no nos dice en cuál va a hacerlo. Eso ya no depende de la bomba sino del sistema en el que esté instalada.
Todo sistema hidráulico también tiene una curva de performance, que nos indica la altura necesaria para que circule un determinado caudal.
La cual no figura en ningún catálogo ya que varía en cada sistema y a esto se suma que no es inmóvil, esta curva es la que debe calcularse en cada caso y allí reside la divergencia, al no contemplar o calcular correctamente las pérdidas de carga del sistema, el resultado de que se espera es un determinado rendimiento (a una altura manométrica no real) y la bomba entregue otro rendimiento.
El punto de funcionamiento será ni más ni menos que la intersección de ambas curvas (bomba y sistema). También hay que tener en cuenta que hay sistemas que tienen curvas variables, como ejemplo vemos el caso típico de un sistema con una válvula reguladora.
Al cambiar la pérdida de carga que produce la válvula con su mayor o menor apertura, cambia también la curva del sistema y consecuentemente, cambia el punto de operación de la bomba.
Concepto #5: “Si el fabricante publica una curva de performance, puedo usar la bomba en cualquier punto de esa curva”
En teoría es cierto, pero solamente ciertas regiones de esa curva son económicamente viables.
La realidad es que las bombas se diseñan para trabajar en un solo punto de su curva, que es el punto donde su eficiencia es máxima, pero así tendríamos que diseñar una bomba para cada servicio. No sería muy práctico. Por eso lo que se hace es tolerar un cierto apartamiento de ese punto de diseño.
Hay bombas que permiten un mayor apartamiento del punto de máxima eficiencia que otras, el fabricante suele indicar cuál es la zona de utilización, o al menos cuál es su caudal mínimo y máximo.
No obstante, en bombas de mucha energía (digamos más de 150 HP) hay que ser muy cuidadosos porque apartarse un poco del punto de máxima eficiencia hará que se reduzca el rendimiento energético de la bomba, que dependiendo de la potencia del equipo, puede ser el ítem más costoso en toda su vida útil.
También los costos de mantenimiento aumentan en la medida en que nos apartamos del punto de máxima eficiencia, porque en vez de utilizar la energía recibida para bombear líquido, la estamos usando para generar calor y vibraciones que acortan la vida útil del mismo.
Concepto #6: “Un acople capaz de absorber mucha desalineación me permite ser más tolerante al alinear”
Es mentira. La capacidad de absorber desalineación es una ventaja para el acople, que durará más que otros; pero no va a evitar que la desalineación acorte la vida útil de otros elementos más costosos, como sellos mecánicos y rodamientos.
Las tolerancias para la desalineación permitida están dadas en función de la velocidad de accionamiento.
Concepto #7: “Si coloco un poco más de lubricante que el indicado, puedo estirar los intervalos de lubricación”
No es correcto. Lo que se consigue es reducir la vida útil de los rodamientos.
En sistemas de lubricación por aceite, hay que llenar de aceite hasta el nivel indicado por el fabricante, normalmente mediante una mirilla. Otros tienen aceiteras de nivel constante.
El aceite estaría en contacto con una porción mayor de los rodamientos, generando pérdidas por batimiento de aceite que inician un círculo vicioso que termina en una falla. Las pérdidas por batimiento incrementan la temperatura, la vida útil del aceite y la viscosidad del mismo se reducen con la temperatura; lo que acelera la falla de los rodamientos.
En sistemas de lubricación por grasa ocurre algo similar, no hay un nivel pero sí hay una cantidad de grasa a colocar periódicamente. Si dicha cantidad se exagera, el rodamiento queda muy cargado de grasa lo que eleva la temperatura iniciando el mismo mecanismo de falla.
Concepto #8: “Con una bomba de acople magnético me puedo olvidar de los problemas de los sellos mecánicos”
Es cierto, pero primero deberíamos verificar que la bomba de acople magnético sea adecuada para el servicio en que la piensa utilizar. Y esos servicios no son tantos.
¿Por qué? Las bombas de acople magnético se lubrican y refrigeran con el líquido bombeado, lo que de por sí impone una serie de limitaciones.
Si hay sólidos en suspensión, los canales que alimentan de líquido a los cojinetes y refrigeran el capuchón se podrían obstruir. Como el calor a retirar de los cojinetes y capuchón no es despreciable, puede haber vaporización del fluido en dichas zonas.
No puede haber cambios de estado en el fluido, por las mismas razones que vimos.
Si todo lo anterior ha sido verificado, entonces sí tendremos una aplicación exitosa para la bomba de acople magnético.
Concepto #9: “Las bridas de las bombas son capaces de soportar la desalineación de las cañerías”
A simple vista parecería ser cierto, uno no ve que se rompan las bridas de la voluta, pero no solamente es falso; sino que es la causa raíz de muchas fallas en bombas centrífugas.
El diseño de los soporte de las cañerías debe garantizar que las cargas sobre las bridas sean mínimas, porque aunque una voluta metálica parezca algo rígido, en realidad es elástico y se deforma.
Esas deformaciones pueden provocar bloqueo de partes rotativas, pérdidas en sellos mecánicos, fallas prematuras en rodamientos y hasta rotura de volutas.
Además del diseño, el trabajo de alineación de cañerías es clave. Una forma fácil de saber si está bien hecho es desvincular las cañerías de la bomba, no debería haber ningún desplazamiento.
Concepto #10: “Al seleccionar una bomba siempre es bueno cubrirse con un porcentaje extra de caudal”
¡Es la mentira más grande y costosa de todas!
En el proceso de selección de una bomba suelen intervenir varias personas, es una cadena que por lo menos tiene tres eslabones. Si cada uno se cubre con un 10% adicional de caudal, la bomba terminará seleccionada para un caudal 33% mayor al real.
Cuando la bomba arranque obviamente no lo hará en el punto seleccionado sino en el real. Consecuentemente, terminará trabajando con un rendimiento inferior al que hubiese tenido una bomba más chica en ese mismo servicio.
Parece una fábula, pero es una situación real repetida muchas veces.
Las bombas centrífugas a nivel internacional consumen el 20% de la energía eléctrica industrial.
Por esa razón tanto la Comunidad Europea como los EEUU han desarrollado organismos oficiales con el fin específico de auxiliar a la industria a racionalizar su uso.
Una de las principales herramientas que desarrollaron es lo que se llama “Análisis de costo del ciclo de vida”, que es un análisis en el que se toman en cuenta todos los factores que ocasionarán gastos en la vida útil de una bomba centrífuga.
Normalmente el consumo de energía se lleva el primer puesto.
Autor: Sr. Hernán Levy
Publicado en Versión papel Edición Nº 41 Año 8 – Octubre / Noviembre 2010.
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Autor: Ing Ricardo Cifuente – Consultor
Titular de BEP Consultora, con más de 25 años de experiencia en equipos de bombeo y movimiento de fluidos. Sus actividades se han desarrollado en empresas de primera línea como Hidrosur, Flowserve, John Crane y Ruhrpumpen. Actualmente realiza trabajos de consultoría, asesoramiento, cálculos, análisis de fallas. Entre otros servicios destinados a industrias químicas, petroquímicas y petroleras.
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