Conceptos básicos da bomba de carcasa dividida - cavitación
A cavitación é unha condición prexudicial que adoita ocorrer nas unidades de bombeo centrífugo. A cavitación pode reducir a eficiencia da bomba, causar vibracións e ruídos e provocar danos graves no impulsor, a carcasa da bomba, o eixe e outras pezas internas. A cavitación prodúcese cando a presión do fluído na bomba cae por debaixo da presión de vaporización, facendo que se formen burbullas de vapor na zona de baixa presión. Estas burbullas de vapor colapsan ou "implosionan" violentamente cando entran na zona de alta presión. Isto pode causar danos mecánicos no interior da bomba, crear puntos débiles susceptibles á erosión e corrosión e prexudicar o rendemento da bomba.
Comprender e implementar estratexias para mitigar a cavitación é fundamental para manter a integridade operativa e a vida útil do bombas de carcasa dividida .
Tipos de cavitación nas bombas
Para reducir ou previr a cavitación nunha bomba, é importante comprender os diferentes tipos de cavitación que poden ocorrer. Estes tipos inclúen:
1. Cavitación de vaporización. Tamén coñecido como "cavitación clásica" ou "cavitación de cabeza de succión positiva neta dispoñible (NPSHa)", este é o tipo de cavitación máis común. Carcasa dividida as bombas aumentan a velocidade do fluído ao atravesar o orificio de succión do impulsor. O aumento da velocidade é equivalente a unha diminución da presión do fluído. A redución de presión pode provocar que parte do fluído ferva (vaporice) e forme burbullas de vapor, que colapsarán violentamente e producirán pequenas ondas de choque cando cheguen á zona de alta presión.
2. Cavitación turbulenta. Compoñentes como cóbados, válvulas, filtros, etc. do sistema de tubaxes poden non ser adecuados para a cantidade ou natureza do líquido bombeado, o que pode provocar remolinos, turbulencias e diferenzas de presión en todo o líquido. Cando estes fenómenos ocorren na entrada da bomba, poden erosionar directamente o interior da bomba ou facer que o líquido se evapore.
3. Cavitación da síndrome da lámina. Tamén coñecido como "síndrome do paso da lámina", este tipo de cavitación prodúcese cando o diámetro do impulsor é demasiado grande ou o revestimento interno da carcasa da bomba é demasiado groso/o diámetro interior da carcasa da bomba é demasiado pequeno. Calquera destas condicións ou ambas reducirán o espazo (despacho) dentro da carcasa da bomba por debaixo dos niveis aceptables. A redución do espazo libre dentro da carcasa da bomba fai que o caudal do fluído aumente, o que resulta nunha diminución da presión. A redución de presión pode facer que o fluído se evapore, creando burbullas de cavitación.
4.Cavitación de recirculación interna. Cando unha bomba de división central non pode descargar o fluído ao caudal necesario, fai que parte ou todo o fluído recircule ao redor do impulsor. O fluído en recirculación pasa por zonas de baixa e alta presión, o que xera calor, alta velocidade e forma burbullas de vaporización. Unha causa común de recirculación interna é facer funcionar a bomba coa válvula de saída da bomba pechada (ou cun caudal baixo).
5. Cavitación de arrastre de aire. O aire pode ser aspirado á bomba a través dunha válvula fallida ou un accesorio solto. Unha vez dentro da bomba, o aire móvese co fluído. O movemento do fluído e do aire pode formar burbullas que "explotan" cando se expoñan ao aumento da presión do impulsor da bomba.
Factores que contribúen á cavitación: NPSH, NPSHa e NPSHr
NPSH é un factor clave para evitar a cavitación nas bombas de carcasa dividida. NPSH é a diferenza entre a presión de succión real e a presión de vapor do fluído, medida na entrada da bomba. Os valores de NPSH deben ser altos para evitar que o fluído se evapore dentro da bomba.
NPSHa é o NPSH real nas condicións de funcionamento da bomba. A cabeza de succión positiva neta necesaria (NPSHr) é a NPSH mínima especificada polo fabricante da bomba para evitar a cavitación. NPSHa é unha función da tubería de succión, instalación e detalles de funcionamento da bomba. NPSHr é unha función do deseño da bomba e o seu valor determínase mediante probas da bomba. NPSHr representa a cabeza dispoñible nas condicións de proba e normalmente mídese como unha caída do 3% da cabeza da bomba (ou da cabeza do impulsor da primeira etapa para as bombas de varias etapas) para detectar a cavitación. NPSHa sempre debe ser maior que NPSHr para evitar a cavitación.
Estratexias para reducir a cavitación - Aumenta o NPSHa para previr a cavitación
Garantir que NPSHa sexa maior que NPSHr é fundamental para evitar a cavitación. Isto pódese conseguir mediante:
1. Rebaixar a altura da bomba de carcasa dividida en relación ao depósito/sumidoiro de succión. Pódese aumentar o nivel de fluído no depósito/sumidoiro de succión ou montar a bomba máis baixa. Isto aumentará o NPSHa na entrada da bomba.
2. Aumentar o diámetro da tubaxe de aspiración. Isto reducirá a velocidade do fluído a un caudal constante, reducindo así as perdas de cabeza de succión en tubaxes e accesorios.
2.Reducir as perdas de carga nos accesorios. Reducir o número de xuntas na liña de aspiración da bomba. Use accesorios como cóbados de radio longo, válvulas de paso total e redutores cónicos para axudar a reducir as perdas de cabeza de succión debido aos accesorios.
3.Evite instalar pantallas e filtros na liña de aspiración da bomba sempre que sexa posible, xa que adoitan provocar cavitación nas bombas centrífugas. Se isto non se pode evitar, asegúrese de que as pantallas e os filtros da liña de aspiración da bomba sexan inspeccionados e limpos regularmente.
5. Arrefriar o fluído bombeado para reducir a súa presión de vapor.
Comprender a marxe NPSH para evitar a cavitación
A marxe NPSH é a diferenza entre NPSHa e NPSHr. Unha marxe de NPSH maior reduce o risco de cavitación porque proporciona un factor de seguridade para evitar que a NPSH caia por debaixo dos niveis de funcionamento normais debido ás condicións de operación fluctuantes. Os factores que afectan a marxe NPSH inclúen as características do fluído, a velocidade da bomba e as condicións de succión.
Mantemento do caudal mínimo da bomba
Garantir que unha bomba centrífuga funciona por riba do caudal mínimo especificado é fundamental para reducir a cavitación. O funcionamento dunha bomba de caixa dividida por debaixo do seu intervalo de caudal óptimo (área de operación permitida) aumenta a probabilidade de crear unha área de baixa presión que pode inducir a cavitación.
Consideracións de deseño do impulsor para reducir a cavitación
O deseño do impulsor xoga un papel importante para determinar se unha bomba centrífuga é propensa á cavitación. Os impulsores máis grandes con menos palas tenden a proporcionar menos aceleración do fluído, o que reduce o risco de cavitación. Ademais, os impulsores con diámetros de entrada máis grandes ou as láminas cónicas axudan a xestionar o fluxo de fluído de forma máis suave, minimizando as turbulencias e a formación de burbullas. O uso de materiais que resistan os danos por cavitación pode prolongar a vida útil do impulsor e da bomba.
Uso de dispositivos anti-cavitación
Os dispositivos anti-cavitación, como os accesorios de acondicionamento de fluxo ou os revestimentos de supresión da cavitación, son eficaces para mitigar a cavitación. Estes dispositivos funcionan controlando a dinámica de fluídos ao redor do impulsor, proporcionando un fluxo máis constante e reducindo as zonas de turbulencia e de baixa presión que causan cavitación.
A importancia do dimensionamento axeitado da bomba para evitar a cavitación
Seleccionar o tipo de bomba correcto e especificar o tamaño correcto para unha aplicación específica é fundamental para evitar a cavitación. É posible que unha bomba de gran tamaño non funcione de forma tan eficiente a caudais máis baixos, o que aumenta o risco de cavitación, mentres que unha bomba de tamaño inferior pode ter que traballar máis para cumprir os requisitos de caudal, o que tamén aumenta a probabilidade de cavitación. A selección correcta da bomba implica unha análise detallada dos requisitos de caudal máximo, normal e mínimo, as características do fluído e a disposición do sistema para garantir que a bomba funcione dentro do rango de operación especificado. O dimensionamento preciso evita a cavitación e aumenta a eficiencia e fiabilidade da bomba durante todo o seu ciclo de vida.