Gene Vogel
Especialista de Bombas & Vibraciones de EASA
Es común encontrar impulsores de bombas con daños significativos en la superficie. Las tres causas más comunes de daño superficial son la erosión, la corrosión y la cavitación. En cada uno de estos problemas existen características que ayudarán a indicar la causa primaria de fallo por lo que será útil una breve descripción de cada uno de estos tres fenómenos. La erosión es la más sencilla; esta simplemente es el desgaste de las superficies del impulsor ocasionada por los materiales abrasivos suspendidos en el bombeo. La corrosión también es simple ya que es una reacción química entre las moléculas ionizadas en el bombeo y los elementos metálicos del impulsor. La oxidación es la corrosión más común en los impulsores de las bombas. La cavitación es un fenómeno más complejo y tiene que ver con la formación e implosión de burbujas en el bombeo debido a los cambios de presión presentes cuando el bombeo fluye a través del impulsor. La baja presión en la succión permite que se formen burbujas de vapor y luego estas burbujas implosionan a medida que aumenta la presión a través del impulsor. La apariencia del daño en las superficies del impulsor refleja las características de cada uno de estos tres fenómenos.
Dado que el daño por erosión es el resultado de la acción abrasiva de los sólidos suspendidos en el bombeo, habrá mayor desgaste donde la velocidad del flujo sea más alta. El daño puede ser mayor en los bordes delanteros de las paletas del impulsor, pero continuará a lo largo de la trayectoria del flujo hasta la descarga del impulsor. Incluso las superficies exteriores de las cubiertas tendrán alguna evidencia de desgaste abrasivo. Debido a la turbulencia del flujo, especialmente en la succión, los surcos serán comunes en los daños por erosión (Figura 1).
Existensi militudes entre la aparición de daños por erosión y corrosión. Pero la corrosión se ve algo menos afectada por la velocidad del flujo. Por lo tanto, el daño por corrosión se distribuirá de manera más uniforme en las superficies del impulsor y todas las superficies expuestas al bombeo se verán afectadas. La uniformidad del daño puede ser más evidente en el exterior de las cubiertas. Si bien la erosión puede causar algún daño a esas superficies exteriores, el daño por corrosión será muy evidente (Figura 2). Un indicio clave de la corrosión es inspeccionar la cara que choca contra el hombro del eje ya que este no se verá afectado por la corrosión.
El daño por cavitación por succión tiene características únicas que lo hacen fácil de identificar. Dado que es la implosión de las burbujas de vapor en el bombeo lo que causa este daño, este se limitará solo a una parte de la trayectoria de flujo a través del impulsor, que generalmente se inicia justo cerca del borde delantero de las paletas del impulsor. Aquí es donde ocurre el aumento de presión inicial que hace que las burbujas implosionen. Una vez que las burbujas hayan implosionado, el resto de la trayectoria del flujo mostrará poco o ningún daño. El daño superficial real por cavitación aparecerá como daño por erosión ya que la implosión de la burbuja erosiona la superficie. Pero el área limitada de daño en la trayectoria del flujo que comienza cerca del borde de ataque de la paleta es el inicio de la cavitación de succión como fuente (Figura 3). Las superficies exteriores de las cubiertas no se verán afectadas.
El término "cavitación de succión" se usa aquí ya que es la ubicación más común para el daño por cavitación en los impulsores. La baja presión a medida que el bombeo ingresa al impulsor precipita las burbujas que luego implosionan a medida que aumenta la presión a través del impulsor. Pero la cavitación es un fenómeno que puede ocurrir donde quiera que haya gradientes de presión en la corriente de flujo. Los gradientes de presión ocurren en el flujo turbulento en la descarga del impulsor, por recirculación cuando se restringe el flujo a través del impulsor. Este fenómeno conocido como cavitación de descarga es menos común que la cavitación de succión. El borde de salida de los álabes del impulsor en la descarga se desgastará o la descarga del impulsor se distorsionará gravemente. El resto del impulsor no se verá afectado por la cavitación de descarga.
Hay algunos casos especiales y combinaciones de causas que deben mencionarse. Un tipo peculiar de daño por corrosión es la descincificación. El zinc es un elemento “poco noble” y se corroe fácilmente. En las aleaciones de bronce comunes que contienen zinc, las moléculas ionizadas en el bombeo disolverán el zinc en la aleación dejando surcos profundos y taponando los agujeros en los elementos de cobre restantes de la aleación. Un claro indicio de descincificación es el color rojizo de lo que queda del impulsor (Figura 4).
Otra situación común es la combinación de múltiples causas de daño al impulsor, ya que pueden ocurrir varias combinaciones de erosión, corrosión y cavitación. Si bien se pueden distinguir las causas individuales, cuando se combinan, las características se difuminan y no queda claro que un solo fenómeno esté en juego. Las aguas residuales son un ejemplo de bombeo que puede ser corrosivo y transportar materia abrasiva que causa erosión. Todas las superficies se verán afectadas (corrosión), pero habrá surcos profundos en áreas de alta velocidad de flujo (erosión). Y, por supuesto, la cavitación también podría estar presente y se sumaría al daño por erosión en la succión del impulsor. En estos casos, un diagnóstico preciso del daño debería incluir un análisis del bombeo para detectar la presencia de elementos corrosivos y materiales erosivos.
En algunas aplicaciones, particularmente en la industria petroquímica, la sofisticación del análisis de daños en el impulsor se convierte casi en una forma de arte, ya que el análisis de rozaduras en lugares de tolerancia estrecha indica problemas operativos con la bomba. Pero para aplicaciones de bombas de circulación, aguas residuales y agua municipal, los consejos proporcionados aquí para identificar la erosión, la corrosión y la cavitación ayudarán a los técnicos que reparan las bombas a clasificar la causa probable del daño en la superficie del impulsor.
DISPONIBLE EN INGLÉS
Print