La prevención de cavitación en bombas centrífugas comienza antes de la puesta en marcha. El enfoque fiable es evaluar el margen real de NPSH, la presión de vapor del líquido, la geometría de entrada, el soporte del rotor, la disposición del sello mecánico y los materiales mojados como un problema de selección único. Eso importa en servicios petroquímicos, químicos de carbón y a baja temperatura porque una bomba puede cumplir con su servicio de caudal y cabezal mientras pierde estabilidad cuando el nivel de líquido baja, la temperatura sube o la línea de succión añade más pérdida de la que asumió el caso de diseño.
Comience con la Condición Real de NPSH
NPSHa está determinado por la presión del recipiente de succión, el nivel mínimo de líquido, la temperatura del líquido, la presión de vapor y las pérdidas en la tubería de succión. NPSHr es una característica de la bomba que cambia con el diseño hidráulico seleccionado y el flujo operativo. Por lo tanto, la selección necesita compararlos en el rango operativo esperado, incluyendo bajo flujo, flujo normal y flujo nominal, en lugar de en un punto conveniente de la curva.
Dos servicios en el complejo de integración de refinación y química de Yulong Island ilustran la diferencia. Una bomba OH2 de glicol de etileno a menos 14 °C operó con NPSHa de 10 m y NPSHr de 3,3 m, mientras que una bomba OH2 de reflujo C5 trabajó con la condición mucho más ajustada de 3,5 m NPSHa y 2,5 m NPSHr. La familia de bombas por sí sola no determina el riesgo de cavitación; el estado del fluido y el sistema de succión sí.
Elija la Estructura Hidráulica para el Riesgo de Succión
VS6 para Líquidos Fácilmente Vaporizables y a Baja Temperatura
Para etileno, propano, gas licuado y medios similares propensos a vaporar, una disposición suspendida vertical puede proteger el lado de succión colocando la sección hidráulica debajo del nivel de líquido. El LDT(VS6) de Longgang Pump es una bomba suspendida vertical multietapa de doble carcasa con un inducer en la entrada del impulsor. El inducer mejora el rendimiento de entrada antes del impulsor principal, mientras que el soporte de cojinete sumergido multipunto ayuda a mantener estable el rotor largo.
Bomba centrífuga suspendida vertical Longgang Pump LDT(VS6) es adecuada para servicios donde el proceso puede flash en el ojo del impulsor y una disposición de succión convencional sobre el suelo dejaría poco margen operativo.
BB1 y BB2 para Alto Caudal o Servicio de Proceso Severo
Donde el caudal es alto y el líquido es razonablemente limpio, un impulsador de doble succión BB1 puede reducir la velocidad de entrada y disminuir el NPSHr mientras también equilibra gran parte de la carga axial. Para fluidos de proceso más calientes, de mayor presión o corrosivos, un BB2 montado en la línea central puede mantener la alineación de la carcasa y el eje a medida que cambian la temperatura. Los diseños BB2 también pueden usar un impulsador de doble succión de primera etapa donde el requisito de succión es especialmente exigente.
Bomba centrífuga de proceso químico dividida radialmente Longgang Pump LBD(BB2) ofrece a los ingenieros una opción entre cojinetes cuando el diseño hidráulico anticavitación debe coexistir con alta temperatura de proceso, presión o exposición a la corrosión.
VS4 para Pozos de Líquido Caliente y Succión Sumergida
Las configuraciones verticales sumergidas también son útiles cuando el líquido es caliente y el recipiente de succión es la forma práctica de preservar el cabezal disponible. En un proyecto de alquilación, Longgang suministró una bomba de sal fundida VS4 para sal de transferencia de calor de 260 a 300 °C y una bomba de azufre líquido VS4 para azufre líquido de 125 a 155 °C. La disposición sumergida acorta la trayectoria efectiva de succión y evita tratar un líquido a alta temperatura como un servicio de transferencia horizontal ordinario.
La Selección del Sello Mecánico es Parte de la Prevención de Cavitación
La cavitación no solo pite un impulsor. La pulsación de presión resultante y la vibración pueden perturbar el seguimiento de las caras del sello, aumentar el calor en las caras y reducir la vida útil del cojinete. Por lo tanto, el plan de sello debe coincidir con el medio y la estabilidad esperada de la condición de succión. Una disposición básica Plan 11 puede ser adecuada para agua limpia, agua desmineralizada y muchos servicios estables de hidrocarburos. Los hidrocarburos calientes, líquidos que flash y medios peligrosos pueden requerir una combinación más protectora como Plan 11 más 52, 53A o 53B, sujeto al diseño final del sistema de sello API 682.
Una bomba de reflujo C5 en Yulong Island usó Plan 11 más 53A, mientras que una bomba de condensado de antorcha de incendio usó Plan 31 más 52. En servicios de agua de cloro-álcali y sales de sodio, el Plan 54 puede usarse donde se necesita un fluido de barrera suministrado externamente. Los servicios VS4 de sal fundida y azufre líquido usaron sellos de empaquetadura con auto-enjuague de cojinete deslizante, mostrando que un sello mecánico convencional no es automáticamente la mejor respuesta para cada medio caliente.
Los Materiales Limitan el Daño Cuando la Cavitación y la Corrosión se Combinan
La selección de materiales no puede eliminar la cavitación, pero afecta qué tan rápido se combinan el daño por cavitación, la corrosión y el desgaste. El 304 y el 316L se usan ampliamente para agua, solventes y servicios de proceso moderadamente corrosivos. El servicio de lavado de sales de amonio de química de carbón puede requerir CD4MCu, mientras que los servicios de ácido sulfúrico concentrado y gastado pueden usar partes mojadas de fluoroplástico o carcasas e impulsores de 904L. Estas elecciones deben verificarse contra la concentración, temperatura, cloruros, sólidos y el diseño real de los componentes mojados.
Para servicios de alimentación de agua a alta presión y procesos calientes, la resistencia de los materiales, la resistencia a la erosión y la estabilidad térmica son tan importantes como la resistencia nominal a la corrosión. La especificación correcta cubre la carcasa, el impulsor, el eje, los camisas, los anillos de desgaste y las caras del sello como un sistema, en lugar de nombrar una sola aleación resistente a la corrosión para toda la bomba.
Revisión de Cavitación para Servicio Crítico
Antes de finalizar el diseño de una bomba centrífuga, verifique el nivel operativo más bajo, la temperatura máxima del líquido, la presión del recipiente, la presión de vapor, las pérdidas en la línea de succión y el rango de flujo operativo. Luego seleccione el diseño hidráulico de entrada, la estructura de la bomba, el plan de sellado y los materiales en conjunto. También confirme la condición de arranque, la vía de ventilación, la operación de flujo mínimo y el monitoreo requerido para un servicio crítico.
Conclusión
La prevención de la cavitación en bombas centrífugas es más efectiva cuando se evalúan conjuntamente el NPSH disponible, el diseño de entrada del rodete, la estructura, la selección del sello mecánico y la selección de materiales. Longgang Pump aplica esa lógica de ingeniería a las bombas BB y VS para servicios industriales de alta temperatura, corrosivos, de baja temperatura y propensos a la vaporización.
Preguntas frecuentes
P: ¿Puede un sello mecánico resolver un problema de cavitación?
R: No. Un plan de sellado puede mejorar la contención y la fiabilidad de las caras del sello, pero no puede reemplazar un margen de NPSH adecuado o un diseño hidráulico de entrada apropiado. Resuelva primero la condición de succión y luego seleccione el sistema de sellado según el medio y el nivel de riesgo.
P: ¿Cuándo es útil un inducer en una bomba centrífuga?
R: Un inducer es útil cuando un líquido propenso a la vaporización tiene un margen de succión limitado. Precondiciona el líquido antes del rodete principal y puede reducir el requisito de NPSHn cuando está emparejado con todo el diseño hidráulico.
P: ¿Evita una aleación resistente a la corrosión los daños por cavitación?
R: No. Los materiales ayudan a resistir la erosión y la corrosión, pero el colapso repetido de burbujas de vapor aún puede dañar las partes mojadas. El NPSH correcto, la geometría de entrada y el rango operativo siguen siendo los controles principales.
P: ¿Por qué se utilizan bombas verticales suspendidas para hidrocarburos licuados?
R: Pueden colocar la sección hidráulica de primera etapa por debajo del nivel del líquido, reducir la exposición a la elevación de succión y proporcionar una disposición práctica para líquidos de baja temperatura o fácilmente vaporizables como etileno, propano y gas licuado.
