1. Impeller Gap-en definizioa eta funtsezko eraginak

Impulsorearen hutsuneak bulkadaren eta ponparen karkasaren (edo gida-eralen eraztunaren) arteko tarte erradilariari egiten dio erreferentzia, normalean 0.2 mm-tik 0.5 mm bitartekoa. Hutsune horrek nabarmen eragiten du errendimenduan  etapa anitzeko turbina-ponpa bertikalak bi alderdi nagusitan:

● Galera hidraulikoak: Gehiegizko hutsuneek isurketa-fluxua areagotzen dute, eraginkortasun bolumetrikoa murriztuz; gehiegizko hutsune txikiek marruskadura higadura edo cavitation eragin dezakete.

● Emariaren Ezaugarriak: Hutsunearen tamainak zuzenean eragiten du bulkagailuaren irteerako fluxu-uniformitatean, eta, ondorioz, buruko eta eraginkortasun-kurbei eragiten die.

2. Impeller Gap Optimizaziorako oinarri teorikoak

2.1 Eraginkortasun bolumetrikoaren hobekuntza

Eraginkortasun bolumetrikoa (ηₛ) benetako irteerako fluxuaren eta fluxu teorikoaren arteko erlazioa bezala definitzen da:

ηₛ = 1 − QQleak

non Qleak bulgailu-hutsuneak eragindako ihes-fluxua den. Hutsunea optimizatzeak nabarmen murrizten du ihesak. Adibidez:

● Hutsunea 0.3 mm-tik 0.2 mm-ra murrizteak isurketak % 15-20 gutxitzen ditu.

● Etapa anitzeko ponpetan, faseen arteko optimizazio metatuak eraginkortasun osoa % 5-10ean hobe dezake.

2.2 Galera Hidraulikoen Murrizketa

Hutsunea optimizatzeak bultzadorearen irteeran fluxuaren uniformetasuna hobetzen du, turbulentzia murrizten du eta, horrela, buru-galera gutxitzen du. Adibidez:

● CFD simulazioek erakusten dute tartea 0.4 mm-tik 0.25 mm-ra murrizteak energia zinetiko nahasia % 30 jaisten duela, ardatzaren potentzia-kontsumoaren % 4-6 murrizteari dagokiona.

2.3 Kavitazioaren errendimenduaren hobekuntza

Hutsune handiek sarrerako presio-pultsioak areagotzen dituzte, cavitation arriskua areagotuz. Hutsunea optimizatzeak fluxua egonkortzen du eta NPSHr (zurgapen-buru garbi positiboa) marjina igotzen du, bereziki eraginkorra fluxu baxuko baldintzetan.

3. Egiaztapen esperimentala eta ingeniaritza kasuak

3.1 Laborategiko proben datuak

Ikerketa institutu batek proba konparatiboak egin zituen a etapa anitzeko turbina-ponpa bertikala (parametroak: 2950 rpm, 100 m³/h, 200 m buru).

3.2 Industria-aplikazioen adibideak

● Zirkulazio-ponpa petrokimikoak berritzea: findegi batek bulkagailuaren tartea 0.4 mm-tik 0.28 mm-ra murriztu zuen, urteko 120 kW·h-ko energia aurreztea lortuz eta funtzionamendu-kostuak % 8 murriztea lortuz.

● Offshore plataformako injekzio ponpen optimizazioa: laser interferometria erabiliz hutsunea kontrolatzeko (± 0.02 mm), ponparen eraginkortasun bolumetrikoa % 81etik % 89ra hobetu zen, gehiegizko hutsuneek eragindako bibrazio arazoak konponduz.

4. Optimizazio metodoak eta ezarpen-urratsak

4.1 Hutsunea optimizatzeko eredu matematikoa

Ponpa zentrifugoen antzekotasun legeetan eta zuzenketa-koefizienteetan oinarrituta, hutsunearen eta eraginkortasunaren arteko erlazioa hau da:

η = η₀(1 − k·δD)

non δ hutsunearen balioa den, D bulkatzailearen diametroa eta k koefiziente enpirikoa (normalean 0.1-0.3).

4.2 Inplementazio-teknologiak

●Doitasunezko fabrikazioa: CNC makinek eta artezteko tresnek mikrometro-mailako zehaztasuna lortzen dute (IT7–IT8) bultzatzaile eta karkasetan.

●In situ neurketa: Laser lerrokatze-tresnek eta ultrasoinuen lodiera-neurgailuek hutsuneak kontrolatzen dituzte muntaian zehar desbideratzeak saihesteko.

● Doikuntza dinamikoa: Tenperatura altuko edo komunikabide korrosiboetarako, torlojuetan oinarritutako doikuntza finarekin zigilatzeko eraztun ordezgarriak erabiltzen dira.

4.3 Gogoetak

● Marruskadura-higadura oreka: Tamaina gutxiko hutsuneek higadura mekanikoa areagotzen dute; materialaren gogortasuna (adibidez, Cr12MoV bulgailuetarako, HT250 karkasetarako) eta funtzionamendu-baldintzak orekatu behar dira.

● Hedapen termikoaren konpentsazioa: Hutsune erreserbatuak (0.03-0.05 mm) beharrezkoak dira tenperatura altuko aplikazioetarako (adibidez, olio beroaren ponpak).

5. Etorkizuneko joerak

●Diseinu digitala: AIan oinarritutako optimizazio algoritmoek (adibidez, algoritmo genetikoak) azkar zehaztuko dituzte hutsune optimoak.

●Fabrikazio gehigarria: Metalezko 3D inprimatzeak bultzatzaile-karkasen diseinu integratuak ahalbidetzen ditu, muntaketa akatsak murrizten ditu.

●Jarraipen adimenduna: Biki digitalekin konbinatutako zuntz optikoko sentsoreek denbora errealeko hutsuneen jarraipena eta errendimenduaren degradazioa iragartzea ahalbidetuko dute.

Ondorioa

Impulsore-hutsunearen optimizazioa etapa anitzeko turbina-ponparen eraginkortasuna hobetzeko metodo zuzenenetako bat da. Doitasunezko fabrikazioa, doikuntza dinamikoa eta monitorizazio adimenduna konbinatuz, % 5-15eko eraginkortasun-irabaziak lor daitezke, energia-kontsumoa murriztea eta mantentze-kostuak murriztea. Fabrikazio eta analitikaren aurrerapenekin, hutsuneen optimizazioa zehaztasun eta adimen handiagorantz eboluzionatuko da, ponpen energia berritzeko oinarrizko teknologia bihurtuz.

Ohar: Ingeniaritza-soluzio praktikoek propietate ertainak, funtzionamendu-baldintzak eta kostu-murrizketak integratu behar dituzte, bizi-zikloaren kostuaren (LCC) analisiaren bidez balioztatuta.