Un diseño o una disposición inadecuados de las tuberías pueden provocar problemas como inestabilidad hidráulica y cavitación en el sistema de bombeo. Para evitar la cavitación, se debe prestar atención al diseño de las tuberías y del sistema de succión. La cavitación, la recirculación interna y la entrada de aire pueden generar niveles elevados de ruido y vibración, que pueden dañar los sellos y los cojinetes.

Línea de circulación de la bomba

Cuando un bomba de caja dividida horizontal Si la bomba debe funcionar en diferentes puntos de funcionamiento, puede ser necesaria una línea de circulación para devolver parte del líquido bombeado al lado de succión de la bomba. Esto permite que la bomba continúe funcionando de manera eficiente y confiable en el BEP. Devolver parte del líquido desperdicia algo de energía, pero en el caso de bombas pequeñas, la energía desperdiciada puede ser insignificante.

El líquido circulante debe ser enviado de regreso a la fuente de succión, no a la línea de succión o al tubo de entrada de la bomba. Si se devuelve a la línea de succión, causará turbulencia en la succión de la bomba, causando problemas de funcionamiento o incluso daños. El líquido de retorno debe fluir de regreso al otro lado de la fuente de succión, no al punto de succión de la bomba. Por lo general, los arreglos de deflectores adecuados u otros diseños similares pueden garantizar que el líquido de retorno no cause turbulencia en la fuente de succión.

Operación en paralelo

Cuando un solo grande bomba de caja dividida horizontal No es factible o, para ciertas aplicaciones de alto caudal, a menudo se requieren varias bombas más pequeñas para operar en paralelo. Por ejemplo, algunos fabricantes de bombas pueden no poder proporcionar una bomba lo suficientemente grande para un paquete de bombas de gran caudal. Algunos servicios requieren una amplia gama de caudales operativos en los que una sola bomba no puede funcionar de manera económica. Para estos servicios de mayor capacidad, el funcionamiento en ciclos o fuera de su BEP genera un desperdicio significativo de energía y problemas de confiabilidad.

Cuando las bombas funcionan en paralelo, cada una de ellas produce menos caudal que si funcionara sola. Cuando dos bombas idénticas funcionan en paralelo, el caudal total es inferior al doble del caudal de cada bomba. El funcionamiento en paralelo se suele utilizar como última solución a pesar de los requisitos especiales de la aplicación. Por ejemplo, en muchos casos, dos bombas que funcionan en paralelo son mejores que tres o más bombas que funcionan en paralelo, si es posible.

El funcionamiento en paralelo de las bombas puede ser una operación peligrosa e inestable. Las bombas que funcionan en paralelo requieren un dimensionamiento, un funcionamiento y un control cuidadosos. Las curvas (rendimiento) de cada bomba deben ser similares (con una diferencia de entre el 2 y el 3 %). Las curvas de las bombas combinadas deben permanecer relativamente planas (para las bombas que funcionan en paralelo, la norma API 610 exige un aumento de la altura de al menos el 10 % de la altura del caudal nominal hasta el punto muerto).

División horizontal Bomba de caja Roscado

Un diseño inadecuado de las tuberías puede provocar fácilmente una vibración excesiva de la bomba, problemas con los cojinetes, problemas con los sellos, fallas prematuras de los componentes de la bomba o fallas catastróficas.

La tubería de succión es particularmente importante porque el líquido debe tener las condiciones de funcionamiento adecuadas, como presión y temperatura, cuando llega al orificio de succión del impulsor de la bomba. Un flujo uniforme y suave reduce el riesgo de cavitación y permite que la bomba funcione de manera confiable.

Los diámetros de las tuberías y los canales tienen un impacto significativo en la altura de elevación. Como estimación aproximada, la pérdida de presión debido a la fricción es inversamente proporcional a la quinta potencia del diámetro de la tubería.

Por ejemplo, un aumento del 10% en el diámetro de una tubería puede reducir la pérdida de carga en un 40% aproximadamente. De manera similar, un aumento del 20% en el diámetro de una tubería puede reducir la pérdida de carga en un 60%.

En otras palabras, la pérdida de carga por fricción será inferior al 40 % de la pérdida de carga del diámetro original. La importancia de la carga neta positiva de succión (NPSH) en aplicaciones de bombeo hace que el diseño de la tubería de succión de la bomba sea un factor importante.

Las tuberías de succión deben ser lo más simples y rectas posibles y su longitud total debe ser la mínima posible. Las bombas centrífugas normalmente deben tener una longitud de recorrido recto de 6 a 11 veces el diámetro de la tubería de succión para evitar turbulencias.

A menudo se requieren filtros de succión temporales, pero generalmente no se recomiendan los filtros de succión permanentes.

Reducción del NPSHR

En lugar de aumentar la NPSH unitaria (NPSHA), los ingenieros de tuberías y procesos a veces intentan reducir la NPSH requerida (NPSHR). Dado que la NPSHR es una función del diseño y la velocidad de la bomba, reducir la NPSHR es un proceso difícil y costoso con opciones limitadas.

El orificio de succión del impulsor y el tamaño general de la bomba de carcasa partida horizontal son consideraciones importantes en el diseño y la selección de la bomba. Las bombas con orificios de succión del impulsor más grandes pueden proporcionar un NPSHR más bajo.

Sin embargo, los orificios de succión del impulsor más grandes pueden causar algunos problemas operativos y de dinámica de fluidos, como problemas de recirculación. Las bombas con velocidades más bajas generalmente requieren una NPSH menor; las bombas con velocidades más altas requieren una NPSH mayor.

Las bombas con impulsores con orificios de succión grandes especialmente diseñados pueden causar problemas de recirculación alta, lo que reduce la eficiencia y la confiabilidad. Algunas bombas con NPSHR bajo están diseñadas para funcionar a velocidades tan bajas que la eficiencia general no es económica para la aplicación. Estas bombas de baja velocidad también tienen baja confiabilidad.

Las bombas grandes de alta presión están sujetas a limitaciones prácticas del sitio, como la ubicación de la bomba y el diseño del recipiente/tanque de succión, lo que impide que el usuario final encuentre una bomba con el NPSHR que cumpla con las restricciones.

En muchos proyectos de remodelación o renovación no se puede cambiar el diseño del lugar, pero se requiere una bomba de alta presión de gran tamaño en el lugar. En este caso, se debe utilizar una bomba de refuerzo.

Una bomba de refuerzo es una bomba de baja velocidad con un NPSHR más bajo. La bomba de refuerzo debe tener el mismo caudal que la bomba principal. La bomba de refuerzo suele instalarse antes de la bomba principal.

Identificación de la causa de la vibración

Los caudales bajos (normalmente inferiores al 50 % del caudal BEP) pueden provocar varios problemas de dinámica de fluidos, incluidos ruido y vibración por cavitación, recirculación interna y arrastre de aire. Algunas bombas de carcasa partida pueden resistir la inestabilidad de la recirculación de succión a caudales muy bajos (a veces tan bajos como el 35 % del caudal BEP).

En el caso de otras bombas, la recirculación por succión puede producirse aproximadamente en el 75 % del caudal de BEP. La recirculación por succión puede provocar algunos daños y picaduras, que suelen producirse aproximadamente a la mitad de las aspas del impulsor de la bomba.

La recirculación de salida es una inestabilidad hidrodinámica que también puede ocurrir con caudales bajos. Esta recirculación puede ser causada por espacios libres inadecuados en el lado de salida del impulsor o en la cubierta del impulsor. Esto también puede provocar picaduras y otros daños.

Las burbujas de vapor en el flujo de líquido pueden provocar inestabilidades y vibraciones. La cavitación suele dañar el puerto de succión del impulsor. El ruido y la vibración provocados por la cavitación pueden imitar otras fallas, pero la inspección de la ubicación de las picaduras y los daños en el impulsor de la bomba suele revelar la causa raíz.

El arrastre de gas es común cuando se bombean líquidos cerca del punto de ebullición o cuando las tuberías de succión complejas provocan turbulencia.