La cavitació és una condició perjudicial que sovint es produeix a les unitats de bombeig centrífug. La cavitació pot reduir l'eficiència de la bomba, provocar vibracions i sorolls i provocar danys greus a l'impulsor, la carcassa de la bomba, l'eix i altres parts internes de la bomba. La cavitació es produeix quan la pressió del fluid a la bomba baixa per sota de la pressió de vaporització, fent que es formin bombolles de vapor a la zona de baixa pressió. Aquestes bombolles de vapor col·lapsen o "imploten" violentament quan entren a la zona d'alta pressió. Això pot causar danys mecànics a l'interior de la bomba, crear punts febles susceptibles a l'erosió i corrosió i perjudicar el rendiment de la bomba.

Entendre i implementar estratègies per mitigar la cavitació és fonamental per mantenir la integritat operativa i la vida útil del bombes de carcassa dividida .

Tipus de cavitació a les bombes

Per reduir o prevenir la cavitació en una bomba, és important entendre els diferents tipus de cavitació que es poden produir. Aquests tipus inclouen:

1.Vaporització cavitació. També coneguda com a "cavitació clàssica" o "cavitació del capçal de succió positiu net disponible (NPSHa)", aquest és el tipus de cavitació més comú. Carcassa dividida Les bombes augmenten la velocitat del fluid a mesura que passa pel forat d'aspiració de l'impulsor. L'augment de la velocitat és equivalent a una disminució de la pressió del fluid. La reducció de pressió pot fer que part del fluid bulli (vapori) i formi bombolles de vapor, que col·lapsaran violentament i produiran petites ones de xoc quan arribin a la zona d'alta pressió.

2. Cavitació turbulenta. Components com ara colzes, vàlvules, filtres, etc. del sistema de canonades poden no ser adequats per a la quantitat o naturalesa del líquid bombat, la qual cosa pot provocar remolins, turbulències i diferències de pressió al llarg del líquid. Quan aquests fenòmens es produeixen a l'entrada de la bomba, poden erosionar directament l'interior de la bomba o fer que el líquid es vaporitzi.

3. Cavitació de la síndrome de la fulla. També conegut com a "síndrome del pas de la fulla", aquest tipus de cavitació es produeix quan el diàmetre de l'impulsor és massa gran o el recobriment intern de la carcassa de la bomba és massa gruixut/el diàmetre interior de la carcassa de la bomba és massa petit. Qualsevol d'aquestes condicions o ambdues reduiran l'espai (espai lliure) dins de la carcassa de la bomba per sota dels nivells acceptables. La reducció de l'espai lliure dins de la carcassa de la bomba fa que augmenti el cabal de fluid, donant lloc a una disminució de la pressió. La reducció de pressió pot fer que el fluid es vaporitzi, creant bombolles de cavitació.

4.Cavitació de recirculació interna. Quan una bomba de divisió central no pot descarregar el fluid al cabal requerit, fa que una part o la totalitat del fluid recirculi al voltant de l'impulsor. El fluid en recirculació passa per zones de baixa i alta pressió, que genera calor, alta velocitat i forma bombolles de vaporització. Una causa habitual de recirculació interna és fer funcionar la bomba amb la vàlvula de sortida de la bomba tancada (o amb un cabal baix).

5. Cavitació d'entrament d'aire. L'aire pot entrar a la bomba a través d'una vàlvula fallida o un accessori solt. Un cop dins de la bomba, l'aire es mou amb el fluid. El moviment del fluid i de l'aire pot formar bombolles que "exploten" quan s'exposen a l'augment de la pressió de l'impulsor de la bomba.

Factors que contribueixen a la cavitació: NPSH, NPSHa i NPSHr

NPSH és un factor clau per prevenir la cavitació a les bombes de carcassa dividida. NPSH és la diferència entre la pressió d'aspiració real i la pressió de vapor del fluid, mesurada a l'entrada de la bomba. Els valors de NPSH han de ser alts per evitar que el fluid es vaporitzi dins de la bomba.

NPSHa és el NPSH real en les condicions de funcionament de la bomba. El capçal d'aspiració positiu net requerit (NPSHr) és el NPSH mínim especificat pel fabricant de la bomba per evitar la cavitació. NPSHa és una funció de la canonada d'aspiració, la instal·lació i els detalls de funcionament de la bomba. NPSHr és una funció del disseny de la bomba i el seu valor es determina mitjançant proves de bomba. NPSHr representa el capçal disponible en condicions de prova i normalment es mesura com una caiguda del 3% del capçal de la bomba (o el capçal de l'impulsor de la primera etapa per a les bombes multietapa) per detectar la cavitació. NPSHa sempre ha de ser més gran que NPSHr per evitar la cavitació.

Estratègies per reduir la cavitació: augmentar la NPSHa per prevenir la cavitació

Assegurar que NPSHa sigui més gran que NPSHr és fonamental per evitar la cavitació. Això es pot aconseguir mitjançant:

1. Reducció de l'alçada de la bomba de carcassa dividida en relació amb el dipòsit/boter d'aspiració. Es pot augmentar el nivell de fluid al dipòsit/boter d'aspiració o la bomba es pot muntar més baix. Això augmentarà el NPSHa a l'entrada de la bomba.

2. Augmenteu el diàmetre de la canonada d'aspiració. Això reduirà la velocitat del fluid a un cabal constant, reduint així les pèrdues de capçal d'aspiració a les canonades i accessoris.

2. Reduir les pèrdues de càrrega en els accessoris. Reduïu el nombre d'articulacions a la línia d'aspiració de la bomba. Utilitzeu accessoris com ara colzes de radi llarg, vàlvules de pas total i reductors cònics per ajudar a reduir les pèrdues de capçal d'aspiració a causa dels accessoris.

3.Eviteu instal·lar pantalles i filtres a la línia d'aspiració de la bomba sempre que sigui possible, ja que sovint causen cavitació a les bombes centrífugues. Si això no es pot evitar, assegureu-vos que les pantalles i els filtres de la línia d'aspiració de la bomba s'inspeccionin i netegen regularment.

5. Refredar el fluid bombat per reduir-ne la pressió de vapor.

Entendre el marge NPSH per prevenir la cavitació

El marge NPSH és la diferència entre NPSHa i NPSHr. Un marge NPSH més gran redueix el risc de cavitació perquè proporciona un factor de seguretat per evitar que NPSH caigui per sota dels nivells de funcionament normals a causa de condicions de funcionament fluctuants. Els factors que afecten el marge NPSH inclouen les característiques del fluid, la velocitat de la bomba i les condicions de succió.

Manteniment del cabal mínim de la bomba

Assegurar-se que una bomba centrífuga funciona per sobre del cabal mínim especificat és fonamental per reduir la cavitació. El funcionament d'una bomba de caixa dividida per sota del seu rang de cabal òptim (àrea operativa permesa) augmenta la probabilitat de crear una àrea de baixa pressió que pot induir cavitació.

Consideracions de disseny de l'impulsor per reduir la cavitació

El disseny de l'impulsor té un paper important en si una bomba centrífuga és propensa a la cavitació. Els impulsors més grans amb menys pales tendeixen a proporcionar menys acceleració del fluid, la qual cosa redueix el risc de cavitació. A més, els impulsors amb diàmetres d'entrada més grans o pales afilades ajuden a gestionar el flux de fluid de manera més suau, minimitzant la turbulència i la formació de bombolles. L'ús de materials que resisteixen els danys per cavitació pot allargar la vida útil de l'impulsor i la bomba.

Ús de dispositius anticavitació

Els dispositius anticavitació, com ara accessoris de condicionament de flux o revestiments de supressió de cavitació, són efectius per mitigar la cavitació. Aquests dispositius funcionen controlant la dinàmica de fluids al voltant de l'impulsor, proporcionant un flux més constant i reduint la turbulència i les zones de baixa pressió que causen cavitació.

La importància de la mida adequada de la bomba per prevenir la cavitació

Seleccionar el tipus de bomba adequat i especificar la mida correcta per a una aplicació específica és fonamental per prevenir la cavitació. És possible que una bomba de gran mida no funcioni de manera tan eficient a cabals més baixos, cosa que augmenta el risc de cavitació, mentre que una bomba de mida inferior pot haver de treballar més per complir els requisits de flux, la qual cosa també augmenta la probabilitat de cavitació. La selecció adequada de la bomba implica una anàlisi detallada dels requisits de cabal màxim, normal i mínim, les característiques del fluid i la disposició del sistema per garantir que la bomba funcioni dins del rang de funcionament especificat. El dimensionament precís evita la cavitació i augmenta l'eficiència i la fiabilitat de la bomba durant tot el seu cicle de vida.