Bombas centrífugas: 5. Cavitación y NPSH

Summary

El guion trata sobre la cavitación en bombas centrífugas y su relación con la altura neta positiva de aspiración (NPS H). Se describe cómo la cavitación ocurre cuando la presión cae por debajo de la de vaporización, formando burbujas que colapsan en zonas de alta presión, causando daños en el impulsor y reduciendo la eficiencia de la bomba. Se discuten causas y soluciones, como disminuir el NPS H requerido o aumentar el disponible, mejorando el diseño hidráulico y considerando factores como la altura estática, la presión atmosférica y pérdidas de carga. El texto enfatiza la importancia de entender estos conceptos para prevenir y solucionar problemas de cavitación.

Takeaways

• 🌀 La cavitación es un proceso de dos partes en bombas centrífugas, causado por cambios de presión que llevan a la formación de burbujas de vapor y su posterior colapso en zonas de alta presión.
• 💥 La formación de burbujas de vapor ocurre cuando la presión cae por debajo de la presión de vapor del líquido, lo que puede resultar en daños en el impulsor de la bomba.
• 🔍 La segunda parte del proceso de cavitación se da en las zonas de alta presión, donde las burbujas se desploman y causan daños por la generación de niveles de energía alta.
• 📉 La cavitación puede reducir la altura total desarrollada por la bomba y empeorar a medida que la condición avanza, afectando negativamente el rendimiento.
• 🔧 Otros factores operativos pueden causar daños similares a la cavitación, como la recirculación de espiración y la recirculación de impulsión, que pueden confundirse con cavitación.
• 🌬 El arrastre de aire puede causar daños similares a la cavitación, ya que las burbujas de vapor ya se encuentran en el líquido antes de llegar a la bomba.
• 📏 La altura neta positiva de aspiración (NPS H) es un criterio de diseño clave para evitar la formación de burbujas de vapor y, por lo tanto, la cavitación.
• ⚙️ Para evitar daños por cavitación, el NPS H disponible en el sistema debe ser mayor que el NPS H requerido por la bomba.
• 🔄 Existen alternativas para reducir el problema de cavitación, como disminuir el NPS H requerido o aumentar el NPS H disponible, a través de varias estrategias de diseño y operación.
• 🛠️ La solución al problema de cavitación puede incluir cambios en el diseño de la bomba, como aumentar la entrada del impulsor o instalar un inductor de aspiración, o mejorar el sistema de bombeo.
• 🛡️ En casos extremos donde no se pueden realizar cambios, se debe aprender a vivir con la cavitación y buscar minimizar sus efectos, como reducir los daños al impulsor y las vibraciones.

Q & A

¿Qué es la cavitación y cómo se relaciona con la hidráulica de bombas centrífugas?

La cavitación es un proceso que ocurre en bombas centrífugas cuando la presión del líquido cae por debajo de su presión de vapor, formando burbujas de vapor. Es un fenómeno de dos partes que puede causar daños en el impulsor de la bomba y reducir su eficiencia.

¿Cuáles son las dos partes del proceso de cavitación en una bomba centrífuga?

La primera parte ocurre cuando la presión cae por debajo de la presión de vapor y se forman burbujas de vapor en la entrada del impulsor. La segunda parte ocurre en las zonas de alta presión, donde las burbujas se desploman causando daños en el metal del impulsor.

¿Qué fenómenos pueden confundirse con la cavitación en bombas centrífugas?

La recirculación de la espiración y el arrastre de aire pueden causar daños similares a los de la cavitación y a veces pueden ser confundidos con ella, especialmente cuando se producen bajo condiciones de caudales bajos o por diseño hidráulico deficiente.

¿Qué es la altura neta positiva de aspiración (NPSH) y por qué es importante?

La altura neta positiva de aspiración (NPSH) es la energía de presión requerida para evitar la formación de burbujas de vapor en la entrada del impulsor. Es crucial para el diseño y operación de una bomba, ya que una insuficiente NPSH puede llevar a la cavitación y daños en la bomba.

¿Cómo se puede calcular el NPSH disponible en un sistema de bomba?

El NPSH disponible se compone de cuatro factores: la altura estática sobre el impulsor, la presión atmosférica en la superficie del líquido, la presión de vapor del líquido y las pérdidas de carga en la línea de aspiración. Se puede calcular con una ecuación que toma en cuenta estos factores.

¿Qué alternativas se tienen para eliminar el problema de la cavitación en una bomba?

Para eliminar la cavitación, se pueden reducir los requisitos de NPSH de la bomba o aumentar el NPSH disponible en el sistema. Esto puede lograrse modificando el diseño de la bomba o mejorando el diseño del sistema de bombeo.

¿Cómo se pueden reducir los requisitos de NPSH de una bomba sin cambiar las condiciones de bombeo?

Se pueden reducir los requisitos de NPSH aumentando la entrada del impulsor, instalando un inductor de aspiración, utilizando un impulsor de doble expulsión, una bomba de velocidad más baja con un impulsor más grande, varias bombas en paralelo o una bomba de refuerzo en serie.

¿Cómo se puede aumentar el NPSH disponible en el sistema de bombeo?

El NPSH disponible puede aumentarse elevando el nivel del líquido, enfriando el líquido para reducir la presión de vapor, mejorando la tubería de aspiración o reduciendo las pérdidas de carga en la línea de aspiración.

¿Qué medidas se pueden tomar para reducir los daños en el impulsor de la bomba causados por la cavitación?

Los daños en el impulsor pueden reducirse cambiando a un material más resistente, aplicando recubrimientos duros o utilizando bombas con ejes más gruesos y más cortos para minimizar las vibraciones.

¿Por qué es importante entender la relación entre la cavitación y la NPSH en el diseño de sistemas de bombeo?

Un claro entendimiento de la cavitación y NPSH ayuda a prevenir problemas desde el diseño inicial, evitando daños en la bomba y garantizando un funcionamiento eficiente y seguro del sistema de bombeo.