Gene Vogel
EASA Pump & Vibration Specialist
Una de las reparaciones más comunes en las bombas centrífugas consiste en reemplazar los anillos de desgaste deteriorados o dañados. En las bombas con impulsores cerrados (con una cubierta frontal como se describe más adelante), habrá un anillo de desgaste en la carcasa y posiblemente un anillo de desgaste en el impulsor, que se ajusta al diámetro exterior (OD) del ojo de succión. Los impulsores también pueden tener anillos de desgaste traseros que son importantes para controlar el empuje axial. Las bombas con impulsores abiertos generalmente no tienen problemas con la tolerancia del anillo de desgaste del ojo de succión, pero a menudo tienen anillos de desgaste traseros. Las holguras entre el anillo de desgaste de la carcasa estacionaria y el anillo de desgaste del impulsor rotativo son fundamentales para un adecuado funcionamiento de la bomba. Aunque muchos fabricantes de bombas proporcionan tolerancias y dimensiones correctas, otro no lo hacen; en la actualidad existen una gran cantidad de bombas de fabricantes antiguos que ya han desaparecido, donde los datos de las dimensiones simplemente no están disponibles.
Antes de dar a conocer una regla empírica e información sobre la tabla de referencia, es importante comprender que las holguras del anillo de desgaste son más críticas en ciertos tipos de impulsores y menos críticas en otros. La diferencia está relacionada con el ratio entre la cabeza y las características de flujo de la bomba. Esa relación está descrita por la “velocidad específica” de diseño de la bomba.
Velocidad del impulsor
Tenga en cuenta que la velocidad específica no es la velocidad de rotación de la bomba; es simplemente una relación entre la cabeza y el flujo. Vea la Figura 1. Los impulsores con velocidad específica más alta (a la derecha de la ilustración) producen un flujo alto pero una cabeza baja. Los impulsores de velocidad específica baja (a la izquierda en la ilustración) están diseñados para producir una cabeza mayor a un caudal relativo más bajo. El objetivo del anillo de desgaste del ojo de succión es limitar el flujo de bombeo desde la descarga de alta presión del impulsor hasta el lado de succión de baja presión. Por lo tanto, las holguras del anillo de desgaste son más críticas en los impulsores de velocidad específica baja ya que la diferencia de presión es mayor y cualquier fuga a través del anillo de desgaste representa un mayor porcentaje del flujo total. Por el contrario, las holguras del anillo de desgaste son menos críticas en los impulsores de velocidad específica alta.
También será útil entender que el propósito de los anillos de desgaste traseros es diferente al de los anillos de desgaste del lado de succión. Obviamente, la holgura del anillo de desgaste del lado de succión limita el flujo de bombeo desde el lado de descarga con presión más alta al lado de succión con presión más baja; el flujo a través de ese anillo de desgaste representa la pérdida volumétrica de eficiencia. Los anillos de desgaste trasero tienen una finalidad completamente diferente. Cuando existen anillos de desgaste traseros, el impulsor tendrá agujeros taladrados desde el ojo de succión del impulsor hasta el lado posterior del impulsor. Vea la Figura 2. Estos orificios conducen la presión de succión más baja hacia la parte posterior del impulsor. La baja presión resultante detrás del impulsor y el interior del anillo de desgaste trasero reduce la fuerza axial de empuje creada por la succión del impulsor. Por lo tanto, cuando las holguras del anillo de desgaste trasero son excesivas, el resultado no es una pérdida de eficiencia, sino una gran fuerza de empuje axial que puede dañar el rodamiento de empuje.
Las guías de tolerancia suministradas aplican a la holgura de los anillos de desgaste del lado de succión y al trasero.
Las tolerancias de los fabricantes siempre son la mejor guía para evaluar las holguras de los anillos de desgaste y las holguras de los anillos de repuesto. Cuando estas tolerancias no se encuentren disponibles, las siguientes guías (vea la Figura 3) funcionan bien para bombas de agua estándar (agua potable, aguas residuales, aplicaciones HVAC, etc.).
La Tabla de Tolerancias Internas Mínimas de Funcionamiento API-610 suministran más información (consulte la Tabla 1).
Estos son las holguras mínimas (no máximas) para las bombas utilizadas en aplicaciones del petróleo. Se especifican las tolerancias mínimas, ya que holguras más ajustadas podrían suponer un riesgo de contacto entre los componentes rotativos y estacionarios, lo que probablemente provocaría un fallo catastrófico en la máquina.
Las holguras del anillo de desgaste siempre se especifican en medidas diametrales. Es decir, la diferencia entre el diámetro interior (DI) del anillo estacionario y el diámetro exterior (DE) del anillo giratorio. Por lo tanto, la holgura de funcionamiento real es la mitad de la holgura diametral libre.
Asegurando un funcionamiento confiable y eficiente de la bomba
Las guías proporcionadas en este artículo pueden ser útiles para diseñar anillos de desgaste de repuesto cuando las tolerancias del fabricante no estén disponibles. También pueden servir como guía para evaluar las tolerancias al momento de recibir la bomba y decidir si es necesario reemplazar los anillos. Algunos fabricantes recomiendan reemplazar los anillos de desgaste cuando la holgura original especificada ha aumentado un 40%. Esta recomendación es buena para bombas de agua estándar y para impulsores en el rango de flujo mixto de velocidad específica. Como se describió anteriormente, las bombas con impulsores de velocidad específica baja deben mantenerse con holguras más ajustadas y las bombas con impulsores de velocidad específica alta tienen más margen de maniobra. Las holguras adecuadas del anillo de desgaste son una consideración primordial para garantizar un funcionamiento eficiente y confiable de la bomba. La orientación brindada aquí debería ayudar a los centros de servicio a alcanzar ese objetivo.
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