Mantener la válvula de salida cerrada duranteBombas centrífugasLa operación conlleva múltiples riesgos técnicos.
Conversión de energía incontrolada y desequilibrio termodinámico
- 1.1 En condiciones de circuito cerrado y aumento repentino de la temperatura del medio, casi toda la energía de entrada se convierte en energía térmica. El medio no puede absorber el calor, lo que provoca un aumento brusco de la temperatura en la cámara de bombeo. El funcionamiento continuo induce la vaporización del medio, acelerando la carbonización del material de sellado.
1.2 Fallo del sistema de sellado En un entorno de alta temperatura y vaporización del medio, el sello mecánico que depende de la lubricación y el enfriamiento del medio provocará su fallo por sobrecalentamiento: el sello mecánico tendrá fricción seca y la cara de sellado se quemará.
Estrés mecánico anormal
- 2.1 Sobrecarga de la fuerza axial La fuerza axial de la válvula de cierre suele ser de 1,5 a 5 veces la de las condiciones normales de funcionamiento, y la carga del cojinete de empuje puede alcanzar o incluso superar su límite de carga, lo que provoca la fragmentación de la jaula del cojinete o la deformación de la misma.
2.2 Vibración y daños por fatiga La diferencia en la expansión térmica causada por la alta temperatura conduce a la deformación térmica o al estrés térmico, a un espacio anormal entre el impulsor y la carcasa de la bomba, y a la influencia de una carga hidráulica desequilibrada, lo que provoca que se dañe el equilibrio dinámico del rotor, aumente la vibración y se produzcan daños por fatiga en las piezas.
Cavitación y daños materiales
3.1 La tolerancia de NPSH provoca la vaporización del medio invertido [haga que la tolerancia de cavitación (NPSHa) del dispositivo sea menor que el NPSHr necesario de la bomba], formando burbujas, y la onda de choque generada por el colapso de las burbujas puede alcanzar los 690 MPa, lo que provoca picaduras y descamación en forma de panal del rotor del impulsor.
3.2 Deterioro de la estructura metalográfica En los impulsores de acero inoxidable austenítico, puede producirse sensibilización a altas temperaturas localizadas, lo que aumenta la tasa de corrosión intergranular y disminuye la resistencia a la tracción. En los impulsores de acero al carbono, los problemas a altas temperaturas son más significativos, como la oxidación y descarburación a alta temperatura, lo que provoca una disminución de la resistencia superficial y de las propiedades generales. Si contiene impurezas como azufre y fósforo, es fácil que se segreguen en los límites de grano a altas temperaturas, lo que provoca fragilidad térmica y agrietamiento durante el funcionamiento. Bajo altas temperaturas prolongadas, el acero al carbono tiene poca resistencia a la fluencia, y las altas temperaturas localizadas pueden acelerar la deformación por fluencia, lo que eventualmente provocará la fractura o la fatiga del impulsor.
Seguridad del sistema y riesgos económicos
4.1 La presión de la carcasa de apoyo de presión supera el límite y el funcionamiento de la válvula de cierre hace que la presión de salida de la bomba alcance entre el 120 % y el 150 % del valor nominal, y existe el riesgo de que se supere la presión de ajuste de la válvula de seguridad, lo que puede provocar una descarga de alivio de presión o el agrietamiento de la soldadura de la tubería.
4.2 Aumento del consumo de energía y de los costos de mantenimiento La operación de cierre de válvulas es la "condición crítica" de las bombas centrífugas, que aumenta significativamente el consumo de energía a corto plazo, y la operación a largo plazo provocará daños graves al equipo, y el costo de mantenimiento integral puede aumentar de 3 a 10 veces.
Deterioro de las condiciones de trabajo de los medios especiales
En el caso de fluidos volátiles (por ejemplo, GLP), el funcionamiento de la válvula cerrada acelerará la vaporización de la fase líquida, y el flujo bifásico gas-líquido en la cámara de la bomba provocará cambios bruscos en el flujo, lo que dará lugar a oscilaciones periódicas de las fuerzas axiales y acelerará el desgaste de los componentes.
Experiencia en el sector y requisitos estándar
6.1 Experiencia en la industria. Según la experiencia práctica en aplicaciones de ingeniería, el tiempo de funcionamiento de la válvula de la bomba centrífuga no debe exceder los 2 minutos, y generalmente se limita a 1 minuto. Se recomienda establecer un sistema de control de enclavamiento para activar automáticamente el programa de protección de parada cuando la válvula de salida se cierra y se excede el tiempo de funcionamiento.
6.2 La especificación estándar exige que la norma API 610, 12.ª edición, establezca que algunas bombas de alta energía, con engranajes integrados o multietapa, presentan un rápido aumento de temperatura cuando la válvula de salida está cerrada, lo que hace que las pruebas sean inviables o inseguras con la válvula cerrada. El aumento de temperatura está estrechamente relacionado con la densidad de potencia. La densidad de potencia PD se puede aproximar como:
Clasificación P: Potencia nominal por etapa cuando el agua se expresa en hp (o MW).
D imp: Diámetro nominal del impulsor en pulgadas (o metros).
Boquilla D: Diámetro nominal de la brida de salida en pulgadas (o metros). Para bombas de doble aspiración y una sola etapa, la boquilla D corresponde al diámetro de la brida de entrada.
El valor crítico típico para PD es de 0,286 hp/in.3 (13 MW/m3), por encima del cual se recomienda no hacer funcionar la bomba con la válvula de salida cerrada durante las pruebas de rendimiento.
Fecha de publicación: 4 de junio de 2025