Tanto los usuarios como los fabricantes esperan que la  bomba de carcasa partida axial  funcione 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

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

Fenómenos aparentes de la bomba bajo carga parcial

Cuando la bomba de carcasa partida axial funciona a carga parcial, generalmente se produce: 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 puede producirse degradación del rendimiento y cavitación.

Fuerza de excitación y fuente

En condiciones de carga parcial, se produce 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 por vibración.

La recirculación del flujo desde el difusor o voluta de regreso al impulsor y desde el impulsor de regreso al puerto de succión provoca una fuerte interacción entre estos componentes. Esto tiene una gran influencia en la estabilidad de la curva de altura-caudal y las fuerzas de excitación.

El fluido recirculado 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 aumenta gradualmente la diferencia entre el punto de condición de funcionamiento y el punto de diseño (normalmente el punto de mejor eficiencia) (desplazándose hacia la dirección de flujo pequeño), se formará un movimiento inestable del fluido en los álabes del impulsor o del difusor debido al flujo de aproximación desfavorable, lo que provocará la separación del flujo (desflujo) y la vibración mecánica, acompañada de un aumento del ruido y la cavitación. Cuando se opera a carga parcial (es decir, con caudales bajos), los perfiles de los álabes muestran fenómenos de flujo muy inestables: el fluido no puede seguir el contorno del lado de succión de los álabes, 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 los álabes, lo que es necesario para la altura de elevación. Provoca pulsaciones de presión del fluido procesado en la ruta de flujo de la bomba o en los componentes conectados a la bomba, vibraciones y ruido. Además de la separación de la capa límite del fluido, las características de funcionamiento de carga parcial persistentemente desfavorables de la bomba de carcasa partida también se ven afectadas 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 existe 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 una bomba de carcasa partida axial con alta altura y alta potencia del motor se opera a carga parcial, límite mínimo o incluso en punto muerto, la alta potencia de salida del impulsor 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 del espacio) o incluso provocará que la bomba explote (aumento de la presión de vapor).

Caudal mínimo estable continuo

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

La respuesta es sí. Debido a que el caudal mínimo estable continuo 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 que pasan 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 mínimo estable continuo 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 mínimo estable continuo (o porcentaje del caudal del punto de mejor eficiencia) es el mismo.