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Resolver problemas de alta potencia

Con base en los textos de DOUGLAS F. SWEET, ingeniero profesional

¿Con cuánta frecuencia recibe una llamada sobre la desconexión del motor de la bomba de vacío?Esto sucede por muchos motivos y la sustitución de la bomba solo ocasionalmente corrige el problema.Una vez más, para resolver estas situaciones, deben emplearse buenas habilidades de resolución de problemas y es necesario responder las preguntas siguientes: ¿qué cambió y cuándo cambió?

Dos buenos puntos iniciales para determinar los requisitos de potencia son los niveles de vacío en las condiciones de funcionamiento y la velocidad de la bomba (rpm). Esto se aborda en las siguientes secciones, junto con la sobrecarga de potencia de la bomba ocasionada por la sobrecarga de agua, la contrapresión y la acumulación interna.

Condiciones de funcionamiento

Es importante determinar si la bomba funciona en un punto por encima de los niveles de vacío de diseño. Recuerde que la ubicación del medidor de vacío debe indicar los niveles reales de la bomba de vacío. Además, el medidor de vacío debe ser preciso. El tipo de medidor recomendado es un indicador de solo vacío de 0-30 pulgadas Hg de vacío (0-110 kPa de vacío), no un indicador compuesto que mide tanto vacío como presión.

Además, analizar los medidores de vacío y su condición típica lo lleva a menudo a pensar que “un buen medidor funciona en todas las situaciones.” Asegúrese siempre de la precisión de las lecturas de vacío. Además, es imposible funcionar con un nivel de vacío mayor en la máquina que en la bomba de vacío. Si ocurre una caída de presión en la cañería, la bomba de vacío estará en el nivel de vacío más alto. Después de determinar el nivel de vacío, compárelo con las condiciones de funcionamiento regulares. Mayores niveles de vacío
por lo general, aunque no siempre, provocan demandas más altas de potencia. Asegúrese de que el motor de accionamiento permitirá operar la bomba en todos los niveles de vacío. De otra forma, se requerirá una válvula de alivio de vacío (de purga) para limitar el funcionamiento de los niveles de vacío.

Velocidad de la bomba

Asegúrese de que la velocidad real de la bomba es la misma que para la que la instalación estaba destinada. En ocasiones, algo tan simple como el la instalación del motor equivocado (1800 rpm en lugar de 1200 rpm) puede ser el problema. Esto es más probable en un nuevo sistema o después del mantenimiento del motor.

Las relaciones de accionamiento reductores de engranajes y por correas en V deben compararse con la velocidad de salida real o las rpm de la bomba. Los fabricantes de accionamientos utilizan el término relación exacta” para determinar la salida real o la velocidad de acción. Asimismo, con los más recientes motores de alta eficiencia, la velocidad de carga completa está usualmente más cerca a la capacidad nominal de 1200 rpm o 1800 rpm. Por ejemplo, elegir un accionador de 1150 rpm (una velocidad común en los motores antiguos) e instalar un nuevo motor con velocidad de 1190 rpm aumentaría un 3,5 % la velocidad de la bomba, con un incremento comparable en los bhp.

Sobrecarga de agua y sistemas de separación de agua/aire

Otro motivo común para alta potencia es una severa sobrecarga de agua. Esto puede deberse al exceso de agua de sellado o del proceso. Una bomba de vacío de anillo líquido cuenta con una potencia para un específico caudal de agua de sellado y al incrementarlo incluso por 25 % o 50 % no causa normalmente ningún problema de potencia. Es más probable que los fluidos que son dos o tres veces el caudal nominal causen provoquen que los motores se sobrecarguen o que fallen los accionamientos por correa. Además, aunque las bombas Nash pueden manejar caudales repentinos de agua, estos pueden ser problemáticos. Pueden ser intermitentes, lo que dificulta la resolución de los problemas.

Los altos caudales de agua de sellado son causados por diversos motivos, incluidos una alta presión del agua de sellado, falta de orificios, así como por boquillas de rociado desgastadas (si la bomba cuenta con ellas) o por todos los anteriores. La presión de agua de sellado típica es de 10 a 15 psig (70-100 KPa). Recuerde que la lectura de la presión debe ser antes del orificio y de la boquilla de rociado. Mientras los orificios y las boquillas de rociado estén intactos, la presión del agua de sellado puede ser de hasta 15 o 20 psig (100-140 KPa) sin dificultar. Más allá de estos niveles de presión, el exceso de agua solo se gasta y contribuye a los problemas de potencia.

Se ha encontrado que los sistemas de vacío antiguos a menudo que tienen boquillas de rociado gastadas o boquillas que fueron removidas y remplazadas por un tubo recto. La boquilla funciona como un orificio y más de 20 años de flujo continuo ampliará la boquilla y dejará que pase el doble del flujo deseado.

Los flujos excesivos del proceso, llamados remanentes, por lo general se pueden detectar y ser resueltos. La manera más fácil de detectar un remanente es mirar, si el flujo es visible, en la descarga de agua de la bomba de vacío sospechosa. La descarga de agua turbia de una bomba de vacío que usa agua de sellado clara es una buena señal de remanente.

Muchas bombas de vacío, sobre todo en las papeleras, tienen preseparadores de vacío entre el proceso y las bombas de vacío. El propósito del separador es remover el agua y los contaminantes del flujo de aire antes de la bomba de vacío. Las ubicaciones de los preseparadores se determinan por el tipo del dispositivo de succión y la velocidad de la máquina. Cualquier caja de vacío o de succión debería tener un separador antes de la bomba de vacío.

También en las papeleras los rodillos de succión para tambor o absorbentes deberían tener preseparadores en velocidades de la máquina por debajo de 1000 rpm. Con estas velocidades, el agua que se extrae al vacío se introduce dentro del rodillo y la caja de succión interna, lo que fluirá a la bomba de vacío. A mayores velocidades, el agua se lanza fuera de la cubierta del rodillo de succión debido a la fuerza centrífuga. Bajo algunas condiciones, puede haber caudales importantes de agua que entra desde los rodillos de succión en las mallas metálicas dobles a velocidades más altas.

Con una comprensión de la aplicación del equipo de preseparación de aire/agua, debe tener también algunos conocimientos sobre los métodos de cañería adecuados y auxiliares tales como tanques de sellado y bombas de eliminación de bajo NPSH. Incluso aunque haya un separador, el agua separada debe salir del sistema a través de una cañería barométrica de sellado o una bomba de bajo NPSH. Como se comentó antes, la tubería de sellado y el tanque de sellado se pueden usar cuando hay una elevación suficiente entre el inferior del separador y el nivel del líquido en el tanque de sellado. Los sistemas de vacío con elevaciones limitadas del separador pueden requerir una bomba de bajo NPSH. Hay una importante cantidad de ingeniería aplicada al diseño e instalación de estos sistemas, lo que no se comentará aquí. Sin embargo, el punto es que los sistemas de separación de aire/agua entre la máquina y la bomba de vacío puede ser muy importante y afectar el funcionamiento de la bomba de vacío.

En ocasiones, el problema de remanente viene como caudales debido a huecos en la cañería de vacío. Esto provoca deslizamientos intermitentes de la correa en V que acciona las bombas de vacío. Además, las cargas fluctuantes se pueden medir en el motor de accionamiento. Por lo general, esto observa en frecuentas bastante repetitivas, por ejemplo, cada 20 o 40 segundos. Las soluciones incluyen la eliminación de los huecos de la cañería o la adición de equipo de separación.

Contrapresión

Otra causa de sobrecarga de la bomba está asociada con la contrapresión de la bomba de vacío. La contrapresión ocurre cuando la bomba de vacío está funcionando con una presión de descarga de más de 1 psig (7 kPag). Las bombas de vacío bien diseñadas funcionan con una presión de descarga menor de 0,5 psig (3,45 kPag). Los sistemas de descarga adecuados no permiten a la cañería funcionar cuesta arriba y están diseñados para velocidades específicas. Es posible que los sistemas de vacío antiguos hayan tenido bombas de vacío adicionales agregadas al sistema sin modificar el sistema de descarga y la cañería. La bomba de vacío adicional inyectará más aire a través de la cañería de menor tamaño, lo que provocará una fricción adicional y resultará en que las bombas de vacío presenten contrapresión.

Una segunda causa de contrapresión ocurre cuando el agua de sellado que sale de la bomba no se elimina del separador de descarga o del colector de la bomba de vacío a la misma velocidad a la que entró. Se debe revisar que el separador de descarga tenga una flujo libre para permitir un drenaje abierto. Los sistemas con bomba de descarga deben tener el nivel de agua en el colector regulado para mantenerlo en los niveles adecuados. El agua que sale por el tubo de escape es el primer indicador de que hay altos niveles de agua en un colector o salidas de agua obstruidas en un separador de descarga.

Acumulación interna

La acumulación interna dentro de la bomba es otro motivo de sobrecarga. Esto puede deberse a la falta de preseparación o a depósitos de incrustaciones de carbonato de calcio. Estos depósitos ocurren por lo general en el rotor de la bomba y dentro de los puertos de descarga. Estas acumulaciones provocan contrapresión interna e impiden que al agua de sellado y al aire salir libremente. Muchas veces, se puede eliminar el sarro y la acumulación con un limpiador anticalcáreo mientras la bomba está apagada. Además, en el caso de agua dura, se puede añadir un dispersante químico al agua de sellado para mantener los componentes de la escala en la solución, o se puede usar una fuente de agua blanda.

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