Para bombas sumergibles de turbina vertical en servicio, recomendamos utilizar instrumentación de presión local para ayudar en el mantenimiento predictivo y la resolución de problemas.

Punto de funcionamiento de la bomba

Las bombas están diseñadas para alcanzar y operar a un flujo de diseño específico y presión/altura diferencial. Operar dentro del 10 % al 15 % del punto de mejor eficiencia (BEP) minimiza la vibración asociada con fuerzas internas desequilibradas. Tenga en cuenta que la desviación porcentual del BEP se mide en términos de flujo BEP. Cuanto más lejos del BEP se opera la bomba, menos fiable es.

La curva de la bomba es el funcionamiento del equipo cuando no hay problemas, y el punto de funcionamiento de una bomba que funciona bien se puede predecir mediante la presión de succión y la presión o el flujo de descarga. Si el equipo falla, se deben conocer los tres parámetros anteriores para determinar cuál es el problema con la bomba. Sin embargo, sin medir los valores anteriores, es difícil determinar si hay un problema con la  bomba sumergible de turbina vertical. Por lo tanto, es fundamental instalar un medidor de flujo y manómetros de presión de succión y descarga.

Una vez que se conocen el caudal y la presión diferencial/altura, trazarlos en un gráfico. Lo más probable es que el punto trazado esté cerca de la curva de la bomba. Si es así, podrá determinar inmediatamente a qué distancia de BEP está funcionando el equipo. Si este punto está por debajo de la curva de la bomba, se puede determinar que la bomba no está funcionando según lo diseñado y puede tener algún tipo de daño interno.

Si una bomba funciona constantemente a la izquierda de su BEP, se puede considerar que está sobredimensionada y las posibles soluciones incluyen cortar el impulsor.

Si una bomba sumergible de turbina vertical funciona habitualmente a la derecha de su BEP, se puede considerar que tiene un tamaño insuficiente. Las posibles soluciones incluyen aumentar el diámetro del impulsor, aumentar la velocidad de la bomba, estrangular la válvula de descarga o reemplazar la bomba por una diseñada para producir un mayor caudal. Operar una bomba cerca de su BEP es una de las mejores maneras de garantizar una alta confiabilidad.

Cabeza de succión positiva neta

La altura neta de succión positiva (NPSH) es una medida de la tendencia de un fluido a permanecer líquido. Cuando NPSH es cero, el líquido está en su presión de vapor o punto de ebullición. La curva de cabeza de succión positiva neta requerida (NPSHr) para una bomba centrífuga define la cabeza de succión requerida para evitar que el líquido se vaporice al pasar por el punto de baja presión en el orificio de succión del impulsor.

La altura de succión positiva neta disponible (NPSHHa) debe ser mayor o igual que NPSHr para evitar la cavitación, un fenómeno en el que se forman burbujas en la zona de baja presión en el orificio de succión del impulsor y luego colapsan violentamente en la zona de alta presión, lo que provoca el desprendimiento de material y vibración de la bomba, que puede provocar fallas en los rodamientos y en los sellos mecánicos en una pequeña fracción de su ciclo de vida típico. A caudales altos, los valores de NPSHr en la curva de la bomba sumergible de turbina vertical aumentan exponencialmente.

Un manómetro de succión es la forma más práctica y precisa de medir NPSHa. Hay muchas razones diferentes para un NPSHa bajo. Sin embargo, las causas más comunes son una línea de succión obstruida, una válvula de succión parcialmente cerrada y un filtro de succión obstruido. Además, hacer funcionar la bomba a la derecha de su BEP aumentará el NPSHr de la bomba. Se puede instalar un manómetro de succión para ayudar al usuario a identificar el problema.

Filtros de succión

Muchas bombas utilizan filtros de succión para evitar que entren materias extrañas y dañen el impulsor y la voluta. El problema es que se obstruyen con el tiempo. Cuando se obstruyen, la caída de presión a través del filtro aumenta, lo que reduce el NPSHa. Se puede instalar un segundo manómetro de succión aguas arriba del filtro para compararlo con el manómetro de succión de la bomba y determinar si el filtro está obstruido. Si los dos medidores no dan la misma lectura, está claro que existe una obstrucción del filtro.

Monitoreo de presión de soporte de sello

Si bien los sellos mecánicos no siempre son la causa principal, se considera ampliamente que son el punto de falla más común en las bombas sumergibles de turbina vertical. Los programas de tuberías de soporte de sello API se utilizan para mantener una lubricación, temperatura, presión y/o compatibilidad química adecuadas. Mantener el programa de tuberías es fundamental para maximizar la confiabilidad. Por lo tanto, se debe prestar mucha atención a la instrumentación del sistema de soporte del sello. El lavado externo, el enfriamiento con vapor, los recipientes sellados, los sistemas de circulación y los paneles de gas deben estar equipados con manómetros.

Conclusión

Los estudios muestran que menos del 30% de las bombas centrífugas están equipadas con manómetros de aspiración. Sin embargo, ninguna cantidad de instrumentación puede evitar fallas en el equipo si los datos no se observan y utilizan adecuadamente. Ya sea que se trate de un proyecto nuevo o de modernización, se debe considerar la instalación de instrumentación in situ adecuada para garantizar que los usuarios puedan realizar la resolución de problemas adecuada y el mantenimiento predictivo en equipos críticos.