GLOBAL Utilizadas en los sectores del agua, la petroquímica y la generación de energía para mover grandes volúmenes de agua, las bombas verticales suspendidas son activos esenciales. Si se optimiza el rendimiento y la eficiencia de estas importantes bombas, se pueden reducir significativamente los costos de funcionamiento y mantenimiento. Jason Simcoe, Director regional de ventas de Sulzer, analiza cómo pueden mejorarse diversos aspectos del rendimiento de las bombas verticales.
El agua es un recurso vital que se utiliza en la industria para los procesos de refrigeración y otras aplicaciones no API (Instituto Americano del Petróleo). Al mismo tiempo, la necesidad de mover agua entre dos puntos para el drenaje o el control de inundaciones hace que a menudo se utilicen bombas verticales debido a la confiabilidad de su diseño.
Rendimiento óptimo
Las bombas verticales suspendidas pueden pasar desapercibidas cuando se trata del mantenimiento rutinario. La confiabilidad de su diseño hace que raras veces experimenten situaciones que llamen la atención. Sin embargo, con el paso del tiempo se espera una disminución gradual de la eficacia a medida que se desgastan los diferentes componentes, lo que puede agravarse si no se realiza un mantenimiento adecuado.
Mantener la alineación hidráulica con la aplicación es muy importante para la confiabilidad y el rendimiento de la bomba. Operar dentro de una banda de tolerancia a ambos lados del punto de mejor eficiencia (BEP, por sus siglas en inglés) de la bomba aumenta la resistencia a los fallos. Alejarse de esta zona puede provocar un aumento de las vibraciones, una reducción de la vida útil de los rodamientos, una reducción de la vida útil de los sellos mecánicos, un aumento de los fallos aleatorios y una reducción de la vida útil general de la bomba.
Por ejemplo, el operador de una planta de generación estaba haciendo funcionar tres bombas verticales de agua de refrigeración, originalmente diseñadas como de servicio, de reserva y de apoyo. Debido a la falta de mantenimiento rutinario, el rendimiento de las bombas cambió hasta el punto en el que se necesitaban las tres para mantener la demanda de refrigeración. Se contrató a Sulzer para que readaptara una de las bombas, la cual, una vez reinstalada, fue capaz de gestionar la demanda normal de refrigeración por sí sola, dejando a las otras dos en espera.
Requisitos cambiantes
Una situación habitual es aquella en la que una bomba ha estado en servicio durante muchos años, pero durante ese tiempo el perfil de la aplicación ha cambiado. Por ejemplo, el caudal se ha reducido, a menudo utilizando una válvula de control aguas abajo de la bomba. Esto significa que la bomba podría estar funcionando a menos del 50% de su caudal de diseño, lo que aumenta los costos de funcionamiento y afecta a la vida útil de la válvula de control. Para agravar la situación, cualquier pérdida de rendimiento de la bomba pasará desapercibida; el operador probablemente abrirá ligeramente la válvula de control para compensar.
La solución es ajustar el perfil hidráulico de la bomba para que se adapte mejor a la aplicación revisada. Esto permite utilizar la válvula de control para su finalidad prevista, en lugar de como un limitador, y la bomba puede trabajar cerca de su BEP. Sin embargo, hacer un solo cambio, como recortar un impulsor, puede lograr un resultado deseado, pero al mismo tiempo podría presentar otros problemas, por lo que debe analizarse cuidadosamente.
Al considerar estos cambios en el diseño, es importante consultar con un fabricante de equipos originales (OEM) de bombas, como Sulzer, o con un experto similar que pueda aplicar un análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD, por sus siglas en inglés) si es necesario. Esto pondrá de manifiesto cualquier otro cambio que pueda ser necesario para garantizar un funcionamiento eficaz y confiable. Por ejemplo, reducir el caudal a través de una válvula de derivación puede reducir también la eficiencia de la bomba, lo que no es un resultado deseado. La modificación del diseño debe tener en cuenta todos los aspectos del funcionamiento de la bomba para que el proyecto se considere un éxito.
Garantizar el caudal mínimo
Otro problema común que se encuentra se centra en el sistema para mantener el caudal mínimo en la entrada de la bomba. Las válvulas de recirculación se utilizan para garantizar que se alcanza el caudal mínimo estable y continuo (MCSF, por sus siglas en inglés) con el fin de proteger la bomba de daños por bajo caudal, pero toda el agua que pasa por estas válvulas supone un desperdicio de energía. Para agravar este problema, estos sistemas suelen estar mal configurados y, con el tiempo, este problema relativamente pequeño puede tener consecuencias importantes, como daños por cavitación en los impulsores.
Los operadores pueden reemplazar una válvula de recirculación pero no tienen los conocimientos o la comprensión necesarios para asegurarse de que está correctamente instalada y configurada. A partir de ahí, la bomba que se supone que está protegida, puede sufrir un desgaste acelerado.
Piezas nuevas
Es evidente que, tras muchos años de servicio, los componentes de la bomba se desgastan y, con el tiempo, habrá que reemplazarlos. En este punto es importante entender la diferencia entre las piezas replicadas y las de reingeniería, así como la forma en que los avances en materiales, análisis de diseño y procesos de fabricación han permitido que las nuevas piezas tengan un mayor rendimiento y confiabilidad.
La simple réplica de una pieza existente puede dar lugar a una reducción de la eficacia, a fallos prematuros de los rodamientos y los sellos, así como a un aumento de las vibraciones. Estos problemas pueden surgir porque la falta de ingeniería de diseño hace que no se obtengan las dimensiones originales, que el acabado de la superficie sea inferior al estándar y que las holguras no sean óptimas.
Al utilizar la pieza original como punto de partida y aplicar las normas de ingeniería actuales para mejorar el diseño, es posible crear una nueva pieza que tenga el mejor perfil hidráulico para la aplicación. Las pequeñas modificaciones también pueden permitir la incorporación de diseños mejorados de rodamientos y sellos como parte del proyecto, ampliando la vida útil y reduciendo los costos de mantenimiento.
Rodamientos
Las bombas verticales suspendidas, por su diseño, dependen de un buen diseño de rodamientos para un rendimiento continuo. Por lo tanto, las opciones en cuanto a materiales y sistemas de lubricación deben entenderse plenamente a fin de garantizar la instalación del sistema más adecuado. Si se adapta el diseño de los rodamientos a la aplicación, se puede prolongar la vida útil de una bomba y reducir al mínimo los costos de mantenimiento.
En muchos casos, el desgaste del sistema de rodamientos determina el programa de mantenimiento de la bomba, por lo que las decisiones que se tomen en este momento pueden tener importantes consecuencias para el futuro. Aprovechar los materiales compuestos puede ayudar a proteger contra el funcionamiento en seco, además de aportar mejores propiedades antifricción y resistencia a la corrosión.
Cada aplicación tiene un diseño de rodamientos óptimo, incluida la tecnología de lubricación que se emplea. Algunas situaciones se adaptan mejor a las cajas de tubos de rodamientos, mientras que otras funcionan mejor utilizando rodamientos lubricados por producto. Es importante comprender las ventajas de cada sistema y trabajar con un experto en diseño de bombas que pueda brindar asesoría sobre el sistema más adecuado.
Sistemas de sellado
Cuando se trata de rodamientos, es esencial considerar también el sistema de sellado. Aunque la empaquetadura ha sido el diseño predominante en el pasado, sigue teniendo su lugar en los sistemas de sellado modernos. Si se mantiene de manera correcta, complementa a los rodamientos proporcionando un soporte adicional y ayudando a amortiguar las vibraciones.
Al mismo tiempo, los sellos mecánicos también tienen su lugar, dependiendo de la aplicación, y las innovaciones, como Liqui-Seal™ de Sulzer, pueden brindar beneficios significativos, especialmente para las bombas de refrigeración de agua.
Conclusiones
Una vez finalizado un proyecto de mantenimiento, la correcta reinstalación de la bomba es vital para una confiabilidad continua. La correcta alineación de una bomba vertical es uno de los aspectos más importantes de cualquier procedimiento de mantenimiento. Esto se aplica tanto a la placa base como a los rodamientos intermedios. Los procedimientos de montaje e instalación deben realizarse con la máxima diligencia, de lo contrario, la más mínima desviación se agravará a lo largo de la bomba y podría dar lugar a una reducción significativa de la vida útil.
Los operadores de estas bombas deben aprovechar los conocimientos y la experiencia de los fabricantes de equipos originales, como Sulzer, que cuenta con una red mundial de centros de ingeniería y personal de servicio de campo. Al trabajar de manera conjunta, estas bombas pueden actualizarse con materiales modernos cuando sea necesario y optimizarse para sus aplicaciones actuales.
