El ingreso o formación de aire es inherente a los sistemas de bombeo, aunque algunas veces puede pasar inadvertido siempre trae consecuencias, en algunos casos determinantes en la vida útil del equipo y en su desempeño, inclusive ocasionar una baja en la eficiencia energética. Aquí un pequeño análisis del tema y algunas aclaraciones.
De qué hablamos
El ingreso de aire en las tuberías, en las cuales sólo debería haber líquido, es una situación mucho más habitual de lo que imaginamos. Cuando hablamos de aire, nos referimos no a los gases disueltos en el fluido (imperceptibles a simple vista) sino a los diferentes gases que circulan en forma de burbujas, a veces pequeñas o que pueden acumularse en “bolsas” de aire de un tamaño considerable.
¿Por qué tenemos aire en las cañerías si lo que queremos es movilizar líquidos? Este aire puede estar dentro de las tuberías, por no haber realizado correctamente la purga, por haber ingresado por un punto permeable (Ej. una unión con sellado deficiente), por formarse a partir de las condiciones a las que se exponga el fluido o porque en el proceso en el que trabaja la bomba se producen gases (por reacción química, agitación, etc.) o se necesitan para un fin determinado.
Las tuberías que conducen fluidos nunca deben contener aire, esa es la premisa para que todo funcione correctamente, la cual puede cumplirse al poner en marcha el equipo, pero nada es inamovible, las condiciones cambian (niveles, temperaturas, estado de juntas y uniones, etc.) tienen como consecuencia el ingreso o formación de aire.
¿Por qué es nocivo?
Todo el sistema está preparado para trabajar anegado, completamente lleno de líquido y sin aire. En la gran mayoría de los casos las partes de la bomba que están en contacto con el líquido se lubrican y refrigeran con éste.
El ingreso de aire deriva en muchas consecuencias concretas:
• Primero en el podio, el descebado, las bombas centrífugas deben trabajar con el impulsor totalmente lleno de líquido siempre, si ingresa una burbuja de gran tamaño al ojo del impulsor, corta el flujo y deja de bombear, por lo tanto, el equipo ya no es funcional y de no contar con protecciones adecuadas, desencadenará en un daño generalizado.
• Si hay aire acumulado en las cañerías, especialmente en puntos altos, el pasaje se reduce. Siendo menor la sección, el caudal movilizado es inferior al esperado y la eficiencia decae.
• El arrastre de aire, incluso a valores bajos, provocará un aumento en las vibraciones de la bomba, lo que tiene consecuencias a mediano o largo plazo en los cojinetes.
• Si una bolsa de aire, se ubica en la cámara de la bomba quedando ésta parcialmente llena, las cargas hidráulicas que suceden en el impulsor (las fuerzas que produce el líquido dentro de la bomba) se desbalancean gravemente, lo que conlleva a desplazamientos axiales o deflexión del eje, produciendo roces, desgastes y/o fatiga en el material.
• El sello mecánico se lubrica y disipa calor en el fluido que lo rodea, de alojarse aire en la cavidad donde se encuentra el cierre, su vida útil se acorta abruptamente.
• El arrastre de aire también introduce oxígeno libre no deseado en el sistema, lo que puede llevar a acelerar la corrosión.
Según algunas estimaciones el arrastre de aire al 2% reducirá el rendimiento de la bomba hasta en un 12 %. En mayores proporciones la baja en el rendimiento se dispara o directamente lleva a la inexorable baja del equipo. Lo concreto más allá de estos valores, que en muchos casos son difíciles de calcular o siquiera estimar, es que el aire en los sistemas de bombeo causa graves daños.
Cómo evitar o solucionar
En principio hay tres posibilidades, el aire se encuentra dentro del sistema y no se purga correctamente en la puesta en marcha inicial, el aire ingresa en el sistema mientras el equipo funciona o la tercera posibilidad es que se formen bolsas de aire por las condiciones a las que se expone al fluido.
Cebado: para la correcta puesta en marcha debemos cumplir las dos condiciones de este proceso, la primera es llenar la cámara de la bomba y toda la cañería de succión con líquido. La segunda es purgar todo el aire en los mismos sectores. Ingreso de líquido y egreso de aire, de no darse ambas condiciones el cebado no es correcto.
Estanqueidad: es lo que debemos constatar para evitar el ingreso de aire mientras funciona la bomba. El tramo de succión debe ser completamente estanco, no tener puntos con sellado deficiente, ya que estos pequeños orificios o pasajes, serán por donde ingrese aire, ya que al succionar la bomba habrá una presión menor dentro de la cañería que en el exterior. Para verificar la estanqueidad es recomendable realizar una prueba hidráulica del tramo de succión.
Sumergencia: este valor es la distancia vertical entre el nivel de líquido y el plano de succión (Ver cota “S” en gráfico), genéricamente se necesitan entre 20 a 30 cm, pero el valor exacto está relacionado con la velocidad de circulación (en función de la sección y el caudal). Es importante porque si no se cumple esta condición se formarán vórtices (remolinos) que permitirán el ingreso de aire en la línea de succión.
Diseño: el recorrido que hace el fluido debe ser siempre ascendente, con ángulos mayores a 2º, evitando puntos altos y bajos, ya es allí donde quedará alojado el aire que pudiera ingresar, de ser inevitables se deben instalar válvulas para la purga del aire. Esto permitirá un correcto cebado y en caso de succionar aire mientras funciona la bomba el mismo se desplazará sin acumularse.
Prestar especial cuidado a las válvulas, controles o accesorios, para colocarlos de tal manera que no puedan acumular aire.
Otra referencia para tener en cuenta en los tendidos de tuberías es, en los casos donde la bomba aspira de un tanque que al mismo tiempo ingresa líquido, si el chorro que ingresa en “caída libre” y choca sobre la superficie de agua forma burbujas que puede ser aspiradas por la bomba. En tanques redondos evitar el movimiento circular del líquido al llenarse, así se evitará se formen remolinos e ingrese aire.
Cavitación vs. Entrada de Aire
Cuando las burbujas de aire se desplazan en el tramo de succión y en el cuerpo de la bomba, es posible que el ruido resultante nos sugiera que dentro de la bomba se produzca cavitación. La diferencia es que en la cavitación se forman burbujas de vapor que luego colapsan, mientras que el arrastre de aire es simplemente burbujas de aire que estaban en la corriente antes de la bomba y permanecerán allí después de la bomba. Las burbujas pueden cambiar de tamaño, pero normalmente no colapsan cuando pasan por la bomba y serán visibles aguas arriba (en el tanque o en visores).
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