Cavitacinenbombas

Lacavitacineslaformacinycolapsodeburbujasdevapordentrodelabomba.

Lacavitacinsepresentaenunabombacuando:

9 El flujo se acelera en las puntas de entrada de los alabes del rodete. 9 El aumento de la velocidad del flujo reduce la presin esttica. 9 Las burbujas se forman si la presin cae por debajo de la presin de vapor. 9 Las burbujas se colapsan cuando se trasladan a un rea de mayor presin. 9 Si una burbuja se colapsa sobre la superficie de los alabes del rodete, se generan altas

presiones locales, que producen erosin. 9 Las burbujas de vapor puede restringir el flujo en la entrada del impulsor. 9 La restriccin del flujo provoca una cada en la cabeza Lacavitacintieneelpotencialparacausarlossiguientesproblemas:

9 Degradacin del rendimiento, es decir, prdida de carga, capacidad y eficiencia. Elvolumendevaporbloqueaparcialmentelabombayreduceelrendimientodelabomba.

9 Elfuncionamientodelabombaesruidoso.(Ruidodefrecuenciaenunrangode10a15kHz).Elvaporsecondensadenuevoenellquidoamedidaquepasa atravsdelabomba.Enestenuevocambiodevaporalquido,laimplosindelasburbujasdevaporeslacausadelruido ylasvibracionesquepuedendaarlaspartesinternasdelabomba.

9 LaBombaylastuberasdelsistemapuedevibrar. 9 LosCojinetesdelabombasedeterioranrpidamente. 9 LaentradadelImpulsorseerosiona,silabombafuncionaabajoflujo.La

erosinporcavitacintieneunaspectosimilaraldecenizayesamenudovisibleenlos extremos de entrada de los alabes del rodete.

9 Daosdelacomposicindellquidoquesemaneja. 9 Dao permanente debido a la erosin y fallas mecnicas de los componentes y la

estructura de la bomba.

Elqueestosefectosadversossepresentenyenqumedida,dependedevariosfactores:

Lacabezadeaspiracinnetapositivasuministradaenlaentradadelabomba:(NPSHA).

La"Energadeaspiracin"o"niveldeenerga"conlaquelabombafunciona:(NPSHR)

Laoperacinfueradelpuntodediseo,atasasdeflujoQatravsdelabombaquesondiferentesdesuBEC.(Caudalocapacidaddediseo.)

NPSHdisponible:NPSHA.

LaNPSHAesunamedidadelaalturatotalporencimadelapresindevaporquesetienealaentradadelabomba.LaNPSHAsereduceconelcaudalporquelasprdidasporfriccinaumentanconelcaudal.DisponerdesuficienteNPSHAesimportanteenlasbombasylasvlvulasparaevitarlacavitacin,ruidoydaos.

NPSHrequerida:NPSHR.LaNPSHRrequeridaporunabombaeslamnimacabezadeenergatotalporencimadelapresindevaporalaentradadelabombaparaevitarnivelesinaceptablesdecavitacin.

LaNPSHRseaumentaconelcaudalporquelasprdidasenlabombaaumentanconelcaudal.

NiveldereferenciaparadeterminarelvalordeNPSH.

Enlasbombasdeejehorizontal,elniveldereferenciaparaelvalordeNPSHsedefinecomoelplanohorizontalqueatraviesaelcentrodelcrculodeterminadoporlospuntosextremosdelbordeprincipaldeloslabesdelimpulsor.EnlasbombasdeejehorizontalelniveldereferenciaNPSHsesitageneralmentealaalturadeleje.

Enlasbombasconejevertical,elplanohorizontaldereferenciacontieneelcrculodeterminadoporlospuntosextremosdelbordeprincipaldeloslabesdelimpulsor.Enelcasodelasbombasdedobleaspiracinconejevertical,laentradadelimpulsoramsaltoniveldeterminaelplanohorizontaldereferencia.

Enlasbombasconejeinclinado,laposicindelaentradadelimpulsoryporlotantoelniveldereferenciadelvalordeNPSHnosepuedefijarydebeespecificarseporelfabricante.

Parabombaspequeasymedianas,laNPSHRsedefineporlogeneralparaunniveldecavitacinqueprovocaunacadadelacabezadelabombadel3%.ParabombasdegranTamao,porlogeneralseespecificanvaloresdeNPSHRaltos(cavitacinincipiente)paraoperacintotalmentelibredelacavitacin.

Operacinsincavitacin.

Operacinconcavitacinincipiente.

Operacinconcavitacinparcialototal.

Medidasparaprevenirlacavitacindelabomba

9 Aumento de la presin en la entrada de la bomba (NPSHA), mediante: Reducir la altura de aspiracin. Reducirlaprdidadecargade la tubera desuccin. No controlar el flujo con la vlvula de entrada a la bomba.

9 Reducir la temperatura del lquido a la entrada de la bomba y por lo tanto su presin de vapor.

9 Seleccindeunabombaconvelocidaddegiromsbaja. 9 Reducir el caudal de la bomba, si la bomba est funcionando por encima de su caudal

ptimo especificado. 9 Distribucindelcaudalentrevariasbombas,outilizacindeunabombaconimpulsor

dedobleentrada,posiblementesloenlaprimeraetapadeunabombadevariasetapas.

9 Instalacindeunabombareforzadorapreviadebajavelocidad.9 Instalar un inductor enelladodeaspiracindel impulsor de la bomba principal.

9 Aumentar el caudal de la bomba, si la bomba est funcionando por debajo del caudal mnimo especificado. La recirculacin de entrada puede ser la causa de un aumento en la temperatura de entrada.

Sinopuedeevitarseelfuncionamientodelabombaencavitacin,entonces,paralaspiezasdelicadas,especialmenteelimpulsor,(enelcasodebombasdevariasetapaselimpulsordelaprimeraetapa),debenelegirsematerialesdctilesqueresistanmstiempolaerosinprovocadaporlacavitacin.Estosmaterialesysusndicesdedesgasteestnenlasiguientetabla.(Elndicededesgasteindicaenvaloresrelativoslaprdidaaproximadadematerialcomparadaconlafundicindehierro,ndicededesgaste1,paraelmismoNPSHAyfluidobombeado.)

ndicesdedesgasteporerosindebidoacavitacin

Material Ejemplo IndicededesgasteFundicindehierroAleacionesdebronceycobreFundicinacerocromoAluminiobronceFundicinaceroinoxidableAcerofundidoDuplex

ENJL1040ENGJL250(GG25)CC480KCuSn10Cu1.4317GX4CrNi134CC333GCuAl10Fe5Ni5C1.4408GX5CrNiMo191121.4517GX2CrNiMoCuN25633

1,00,50,20,10,050,02

Porrazonesdeseguridadyparacubrirvariacionesenlascondicionesdetrabajo,anoserqueexistanotrasnormasareglamentosqueapliquen,serecomiendaqueexistaunmargendeseguridaddeaproximadamente0,5m,esdecir:

CasosdeclculodelvalordeNPSHAdelainstalacin.

Hbar:EslapresinbaromtricaenmetrosoenpiesdecolumnadeaguacorregidaporelevacinsobreelnivelmediodelmarTengaencuentaquelastormentaspuedenreducirlapresinbaromtricaenun1,7%.

hs:Eslacargaestticadelasuperficiedeaguadeentradaporencimadelojodelimpulsor.Silasuperficiedelaguaestpordebajodelojo,hsseconvierteenunnmeronegativo.

Hvap:Eslapresindevapordellquidoalatemperaturamximaesperada.VaselaTablaA8oA9paralaalturaequivalentedelacolumnadeagua.

hfs:Eslaalturadeprdidaporfriccinenlatuberadesuccin,enmetrosoenpies.

hm:Eslasumadeprdidasmenoresporfriccinenlosaccesoriosdelatuberadesuccin,talescomoentrada,codos,reductores,yvlvulas.Estasprdidas"menores"sonsignificativas.

hvol:Eslapresinparcialdegasesdisueltos,talescomoaireenelagua(habitualmenteignorado)ocompuestosorgnicosvoltilespresentesenlasaguasresiduales.(Habitualmenteestimadaenalrededorde0,6metrosoen2pies).

FS:Esunfactordeseguridadutilizadoparadarcuentadelaincertidumbreenlosclculoshidrulicosylaposibilidaddeformacinderemolinosydeunadistribucinirregulardelavelocidadenlatoma.

ClculodelaNPSHRmediantecorrelacindelparmetrodecavitacindeThoma,,

/

9 LospuntosdedatosdelaFigurapresentanunadesviacindehastaun25%delarectademejorajuste.

9 LosvaloresdelcoeficienteKenlatablavaranconmayoramplitudquelosvaloresdelaeficiencia.(Uncambiode30%enlaeficienciareduceKalamitad).

9 Laeficienciadelasbombaspuedevariarenun2%.9 Auncuandolosclculosnopuedenserconfiablesparaobtenerresultadoscon

erroresdemenosde30o40%,proporcionanresultadosaproximadosyreveladores.

Lavelocidadespecficadesuccin(Nss)

/

/

Laecuacinquedefinelavelocidadespecficadesuccinessimilaralaecuacindelavelocidadespecfica(NS):

/

/

Ambasvelocidadesespecificasestnrelacionadasporelparmetrodecavitacinde

Thoma,,

/

LavelocidadespecficaNscaracterizael"contorno"delrotorprincipalmenteenlaregindedescarga.

ElNSScaracterizalaformadesuaspiracin(Laformadelojodelimpulsor

Porlogeneral,elrangodeNssvarade7.000a15.000,(enunidadesUS)ycondiseosespeciales,(inductores)sealcanzananvaloresmsaltos.SinembargolaexperienciahademostradoquevaloresdeNssmayoresde9500,aproximadamente,latasadefallasdelabombaatribuidosalasuccinaumentademanerasignificativa.ElUSAHIhasugeridoinclusounvalordediseomsconservador,deNss=8500,loquelimitaeltamaodeelojodelosimpulsores.

SiunabombadadavaaoperarconunrangomuyestrechodecaudalesalrededordelBEP,sepodrautilizarunvalormayordeNss(yesinclusodeseable),loqueresultaenunamenorNPSHR,yporlotanto,loquepermitemenorNPSHA,reducindoseloscostosdeconstruccin.

Enlamayoradeloscasos,lasbombascentrfugasoperanenunaampliagamadecaudales,pordebajodeymsalldelBEP.Cuandosefuncionaabajoflujo,larecirculacinseconvierteenunarealidad,ylosdiseosconNssmenorpuedenconvertirseen"protectoresdelavida",yaquesonmstolerantesenesesentido.

EstaeslaraznporlacualseacostumbraalimitarlosdiseosdeNSS=9000hasta10000.

Ns USunits1000 2000 5000 10000

10 50 100 200 300

500

2

1

0.1

0.8

0.08

0.02

0.5

0.3

0.05

0.03

Nss SI units150

200

250

CoeficientedeCavita

cin

FuncionamientoLibredeCavitacin

Nss150

FuncionamientoconpeligrodeCavitacin Nss250

VelocidadEspecificaNs SIunits