Tanto los usuarios como los fabricantes esperan bomba axial de caja partida para operar siempre en el punto de máxima eficiencia (BEP). Desafortunadamente, debido a muchas razones, la mayoría de las bombas se desvían del BEP (o funcionan a carga parcial), pero la desviación varía. Por esta razón, es necesario comprender los fenómenos de flujo bajo carga parcial.

Operación con carga parcial

El funcionamiento con carga parcial se refiere al estado operativo de la bomba que no alcanza la carga completa (normalmente el punto de diseño o el punto de máxima eficiencia).

Fenómenos aparentes de la bomba bajo carga parcial

Cuando el bomba axial de caja partida Si se opera con carga parcial, se producen normalmente: reflujo interno, fluctuaciones de presión (es decir, la llamada fuerza de excitación), aumento de la fuerza radial, aumento de la vibración y aumento del ruido. En casos graves, también pueden producirse degradación del rendimiento y cavitación.

Fuerza y ​​fuente emocionantes

En condiciones de carga parcial, se produce una separación y recirculación del flujo en el impulsor y el difusor o voluta. Como resultado, se generan fluctuaciones de presión alrededor del impulsor, lo que genera la llamada fuerza de excitación que actúa sobre el rotor de la bomba. En las bombas de alta velocidad, estas fuerzas hidráulicas inestables suelen superar con creces las fuerzas de desequilibrio mecánico y, por lo tanto, suelen ser la principal fuente de excitación de vibraciones.

La recirculación del flujo desde el difusor o voluta hacia el impulsor y desde el impulsor hacia el puerto de succión provoca una fuerte interacción entre estos componentes, lo que tiene una gran influencia en la estabilidad de la curva de presión-caudal y en las fuerzas de excitación.

El fluido que recircula desde el difusor o voluta también interactúa con el fluido entre la pared lateral del impulsor y la carcasa. Por lo tanto, tiene un impacto en el empuje axial y el fluido que fluye a través del espacio, lo que a su vez tiene una gran influencia en el rendimiento dinámico del rotor de la bomba. Por lo tanto, para comprender la vibración del rotor de la bomba, se deben comprender los fenómenos de flujo bajo carga parcial.

Fenómenos de flujo de fluidos bajo carga parcial

A medida que la diferencia entre el punto de condición de operación y el punto de diseño (generalmente el punto de mejor eficiencia) aumenta gradualmente (desplazándose hacia la dirección de flujo pequeño), se formará un movimiento inestable del fluido en las palas del impulsor o difusor debido al flujo de aproximación desfavorable, lo que conducirá a la separación del flujo (desflujo) y vibración mecánica, acompañada de un aumento del ruido y la cavitación. Cuando se opera a carga parcial (es decir, caudales bajos), los perfiles de las palas muestran fenómenos de flujo muy inestables: el fluido no puede seguir el contorno del lado de succión de las palas, lo que conduce a una separación del flujo relativo. La separación de la capa límite del fluido es un proceso de flujo inestable e interfiere en gran medida con la desviación y el giro del fluido en los perfiles de las palas, lo que es necesario para la altura. Conduce a pulsaciones de presión del fluido procesado en la ruta de flujo de la bomba o componentes conectados a la bomba, vibraciones y ruido. Además de la separación de la capa límite del fluido, las características de operación a carga parcial persistentemente desfavorables de la bomba caso dividido La bomba también se ve afectada por la inestabilidad de la recirculación de carga parcial externa en la entrada del impulsor (flujo de retorno de entrada) y la recirculación de carga parcial interna en la salida del impulsor (flujo de retorno de salida). La recirculación externa en la entrada del impulsor se produce si hay una gran diferencia entre el caudal (desbordamiento) y el punto de diseño. En condiciones de carga parcial, la dirección del flujo de la recirculación de entrada es opuesta a la dirección del flujo principal en la tubería de succión; se puede detectar a una distancia correspondiente a varios diámetros de tubería de succión en la dirección opuesta del flujo principal. La expansión del flujo axial de la recirculación está restringida, por ejemplo, por particiones, codos y cambios en la sección transversal de la tubería. Si se produce una división axial bomba de caso Si se opera con una gran altura de elevación y una gran potencia del motor a carga parcial, límite mínimo o incluso en punto muerto, la alta potencia de salida del motor se transferirá al fluido que se está manipulando, lo que hará que su temperatura aumente rápidamente. Esto, a su vez, provocará la vaporización del medio bombeado, lo que dañará la bomba (debido al atasco de la holgura) o incluso provocará la explosión de la bomba (aumento de la presión de vapor).

Caudal mínimo estable continuo

Para la misma bomba, ¿su caudal estable continuo mínimo (o porcentaje del caudal en el punto de máxima eficiencia) es el mismo cuando funciona a velocidad fija y a velocidad variable?

La respuesta es sí. Debido a que el caudal estable continuo mínimo de la bomba de carcasa partida axial está relacionado con la velocidad específica de succión, una vez que se determina el tamaño de la estructura del tipo de bomba (componentes por los que pasa el flujo), se determina su velocidad específica de succión y se determina el rango en el que la bomba puede operar de manera estable (cuanto mayor sea la velocidad específica de succión, menor será el rango de operación estable de la bomba), es decir, se determina el caudal estable continuo mínimo de la bomba. Por lo tanto, para una bomba con un cierto tamaño de estructura, ya sea que funcione a velocidad fija o variable, su caudal estable continuo mínimo (o porcentaje del caudal del punto de mejor eficiencia) es el mismo.