Cuidado proactivo de bombas: Detectando problemas antes de que causen tiempo de inactividad

Por Steve Gahbauer

Las bombas son críticas para las operaciones de planta. Una avería podría detener la producción y resultar en costoso tiempo de inactividad, reparación y/o reemplazo. Los problemas vendrán en el momento más inconveniente, por eso es importante adelantarse a los problemas potenciales.

Cada bomba tiene su propio patrón de sonido y vibración. Una vez establecido lo "normal", preste atención a los cambios día a día en estos patrones —podrían significar problemas. El aumento o vibración errática del accionador es a menudo el primer síntoma de una avería inminente. Otros cambios incluyen velocidad reducida, caudal disminuido, fugas excesivas y ruidos extraños.

Causas de falla como partes desgastadas irregularmente, ejes doblados, impulsores sueltos y signos de corrosión o abrasión se hacen evidentes cuando se extrae y desmonta una bomba.

Michael Dufresne, servicios de soporte al cliente en Sulzer Pumps (Canada) Inc. en Toronto, proporcionó seis pautas de solución de problemas en un reciente Día de Educación de la Sección Hamilton de la Sociedad de Tribólogos e Ingenieros de Lubricación (STLE).

1. Selección. Revise ISO 13709 (API 610) para criterios de selección hidráulica: el caudal nominal debe estar dentro del 80–110 % del caudal de mejor eficiencia; las bombas deben operar dentro del 70–120 % del caudal de mejor eficiencia; deben ser capaces de al menos un aumento del 5 % de cabeza a condición nominal; y el ascenso de cabeza a válvula de cierre debe ser al menos el 110 % de la cabeza nominal.
2. Curvas del sistema. La pérdida por fricción siempre existe en un sistema debido a tuberías, válvulas, coladores y reductores. El aumento de caudal eleva la pérdida por fricción, que es proporcional al cuadrado del caudal. La cabeza neta de succión positiva (NPSH) disponible en un sitio debe siempre exceder la NPSH requerida por la bomba. Cada líquido tiene una presión de vapor única que varía con la temperatura, por lo que la NPSH requerida solo puede estimarse mediante pruebas. Los impulsores diseñados para aplicaciones de baja NPSH típicamente tienen altas velocidades específicas de succión y pueden luchar a bajos caudales. Las bombas operan mejor dentro de una "zona de confort" en sus curvas características, que se alinea con las bandas de flujo preferidas de API 610.
3. Cavitación. La cavitación ocurre cuando la presión del líquido cae por debajo de su presión de vapor, produciendo ruido y vibración al colapsar burbujas de vapor en el impulsor. La velocidad específica de succión es una calificación que indica la capacidad de una bomba para operar bajo condiciones de baja NPSH; los estándares de la industria recomiendan un rango de 10 000–11 000.
4. Retorno de flujo y vibración. Los picos de flujo del impulsor pueden impactar elementos estacionarios adyacentes como costillas anti-remolino o enderezadores de flujo, generando vibración a la frecuencia de paso de álabes. El anillo de líquido giratorio se desacelera con la distancia desde la entrada; cuando golpea partes estacionarias más lejos, produce vibración de menor frecuencia. Los álabes de descarga escalonados reducen esta pulsación. Causas comunes de vibración incluyen desbalance, desalineación de eje, latigazo de aceite y fallas de cimentación.
5. Modificaciones de rendimiento. El sub-archivado de los álabes de descarga del impulsor agranda el área de salida, mejorando el rendimiento. El sobree archivado de álabes de succión o su recorte reduce la NPSH requerida. Quitar material del lado de presión de los álabes de descarga del impulsor adelgaza la hoja a aproximadamente un tercio de su ancho original, dejando el rendimiento de descarga prácticamente inalterado. Recortar los labios del voluta en bombas de velocidad específica baja y media desplaza el pico de eficiencia y cabeza a la derecha en proporción al cambio en el área del voluta.
6. Lubricación. Los aceites más comunes para cojinetes de bombas son aceites minerales puros o refinados y aceites sintéticos para altas temperaturas. Los aditivos mejoran el rendimiento del lubricante: antioxidantes estabilizan la oxidación para reducir corrosión y aumento de viscosidad; aditivos antiespuma previenen la espuma que disminuye la capacidad de carga de carga; endurecedores de película forman una capa superficial con mayor tensión para reducir desgaste metal-metal; compuestos orgánicos de zinc mantienen separadas bolas y pistas; aditivos EP activos se unen químicamente al metal del cojinete para reducir fricción; aditivos sólidos como disulfuro de molibdeno mejoran aún más la lubricación. El nivel de aceite debe situarse a la mitad de la bola inferior cuando la bomba está en reposo. La mayoría de las bombas pueden enfriar el aceite cuando se calienta demasiado; no intente enfriar un cojinete enfriando la carcasa, ya que el acero se expande y contrae. El calor reduce la velocidad del aceite, creando un bucle de retroalimentación que genera más calor. El ajuste por interferencia conduce el calor del cojinete al eje. Asegúrese de que no se usen superficies estriadas o polímeros para construir el eje a la dimensión adecuada.

La solución de problemas efectiva comienza con conocer su bomba. Familiarícese con su rendimiento normal, monitoree la operación de cerca y aborde los problemas de inmediato para evitar interrupciones costosas de producción.

Steve Gahbauer es ingeniero, escritor de negocios basado en Toronto y editor colaborador regular de PLANT. Correo electrónico gahbauer@rogers.com. ¿Comentarios? Correo electrónico jterrett@plant.ca.