Si alguna vez ha trabajado con sistemas de transferencia de fluidos, ya sea que esté fabricando adhesivos, trabajando con recubrimientos o manipulando productos químicos industriales, probablemente haya escuchado el término "cavitación", y si alguna vez una bomba de rotor dejó de funcionar inesperadamente, o notó ruidos extraños, flujo reducido o incluso daños en las piezas de la bomba, la cavitación es casi siempre la culpable. Analicemos esto en términos sencillos, sin jerga de ingeniería sofocante que haga que sus ojos se pongan vidriosos, especialmente porque somos tipos de bombas de rotor (hemos estado suministrando estas bombas durante años, por lo que hemos visto que la cavitación mata demasiadas operaciones y desperdicia demasiado producto).
Primero, ¿quéescavitación, exactamente? En pocas palabras, es cuando la baja presión en un fluido cae por debajo de la presión de vapor de ese fluido, por lo que se forman pequeñas burbujas (llamadas cavidades o huecos de vapor) en el líquido. Luego, cuando esas burbujas son llevadas a una parte de la bomba de mayor presión, colapsan.súperrápido, como un microsegundo de velocidad. Ese colapso envía ondas de choque a través del fluido y las piezas de la bomba y, con el tiempo, picaduras, ruido y daños en los componentes internos de la bomba. Específicamente para las bombas de rotor, esto es un gran problema porque dependen de espacios estrechos entre piezas giratorias (como engranajes, rotores o lóbulos) para mover el fluido, por lo que la cavitación puede alterar esos espacios más rápido que cualquier otra cosa.
Espera, analicemos cómo funciona realmente una bomba de rotor, porque no se puede entender la cavitación sin conocer los conceptos básicos del funcionamiento de la bomba. Una bomba de rotor (por cierto, vendemos un montón de estas; consulte nuestrabomba de engranajes de rotor de alta precisiónlínea para todos los usos industriales comunes) utiliza uno o más elementos giratorios (como dos engranajes entrelazados en una bomba de engranajes, o un solo rotor con lóbulos) para crear una zona de baja presión en el lado de entrada de la bomba. Esa baja presión atrae el fluido hacia la cámara de succión de la bomba, luego las piezas giratorias transportan ese fluido alrededor de la carcasa hasta el lado de salida, donde la presión es mayor, por lo que el fluido es empujado hacia la línea de proceso.
Entonces la presión de entrada es clave aquí. Si la presión de entrada es demasiado baja, o si el caudal de la bomba es mayor que la cantidad de fluido que puede llegar a la entrada lo suficientemente rápido, es cuando se obtiene la baja presión que causa la cavitación. Pongamos un ejemplo con el que te puedes identificar: si intentas beber un batido con una pajita súper fina demasiado rápido, tiras con tanta fuerza que se forma un vacío y la pajita se aplasta un poco, o aspiras aire, ¿verdad? Esa es la misma idea para una bomba de rotor: si la línea de succión es demasiado pequeña, o está torcida, o hay una fuga de aire en la entrada, o el fluido es demasiado viscoso (espeso, como pegamento o jarabe), la bomba no puede aspirar suficiente líquido hacia la entrada, por lo que la presión cae y se forman esas burbujas.
Ahora bien, ¿por qué es tan mala la cavitación?específicamente¿Para bombas de rotor y no, digamos, para bombas centrífugas? Debido a que las bombas centrífugas empujan el fluido con un impulsor que gira y arroja el fluido hacia afuera, tienen diferentes dinámicas de presión, pero las bombas de rotor funcionan con espacios libres más estrechos (como milésimas de pulgada, para evitar que el fluido regrese). Cuando esas burbujas de cavitación colapsan justo en esos espacios reducidos, la onda de choque no sólo daña el fluido, sino que es como pequeños golpes de martillo que golpean los dientes de los engranajes o los lóbulos del rotor una y otra vez. Comenzará a ver picaduras (pequeñas abolladuras en forma de cráteres) en las piezas metálicas, lo que hace que esos espacios sean aún mayores, por lo que la bomba pierde flujo y presión. Con el tiempo, la bomba podría atascarse o el líquido podría contener virutas de metal, lo que arruinaría todo lo que esté haciendo (hemos visto que esto sucede con nuestroBomba universal de cola de poliuretano monocomponente.—el adhesivo se contamina con metal, lo que supone una parada total de la producción).
Además, la cavitación crea un síntoma muy notorio: el ruido. Si su bomba de rotor funciona ruidosamente, mucho más fuerte que el zumbido bajo normal, es casi seguro que está cavitando. Algunas personas piensan que el ruido fuerte se debe simplemente a que la bomba está trabajando con fuerza, pero en realidad son las burbujas que colapsan, que es ese ruido agudo y crepitante que se escucha. Otro signo es la reducción del caudal: si su bomba solía mover 10 galones por minuto y ahora solo mueve 7, aunque no haya cambiado la configuración del proceso, la cavitación está devorando la capacidad de la bomba para mover fluido. Y si abres la bomba más tarde, verás esos engranajes o rotores picados, lo cual es un claro indicio.
¿Qué causa específicamente la cavitación en las bombas de rotor? Enumeremos los proveedores más comunes que vemos todos los días, para que pueda detectarlos antes de que arruine su proceso. En primer lugar, NPSH (altura de succión positiva neta) insuficiente. NPSH es básicamente la cantidad de presión en la entrada de la bomba por encima de la presión de vapor del fluido. Si NPSH es demasiado bajo, se produce cavitación. Por ejemplo, si está montando la bomba encima del tanque de fluido (elevación de succión), eso crea una presión negativa en la entrada; por lo tanto, si el tanque está debajo de la bomba, es mejor, porque la gravedad empuja el fluido hacia la entrada, lo que aumenta el NPSH. En segundo lugar, alta viscosidad del fluido. Los fluidos espesos (como el vaso de agua caliente o los adhesivos pesados) no fluyen tan fácilmente, por lo que no pueden llegar a la entrada lo suficientemente rápido para satisfacer la demanda de la bomba. De hecho, hemos tenido clientes que acuden a nosotros porque susBomba dosificadora de engranajes universal de alta calidad de vidrio de aguaEstaba cavitando, y resultó que lo estaban haciendo funcionar a un caudal demasiado alto para la viscosidad del vaso de agua; solo necesitaban reducir un poco la velocidad de la bomba o cambiar a una línea de entrada más grande. En tercer lugar, hay fugas de aire en la línea de succión. Si hay un pequeño agujero en el tubo de succión, el aire entra, lo que crea baja presión y burbujas de vapor. Cuarto, hacer funcionar la bomba a una velocidad demasiado alta. Las bombas de rotor están dimensionadas para un determinado caudal a unas determinadas RPM; si las hace girar más rápido, exige más líquido, por lo que la entrada no puede mantener el ritmo. Quinto, líneas de succión o filtros obstruidos. Si la entrada está bloqueada, el líquido no puede entrar, por lo que la presión cae.
Espera, hablemos de quénocausar cavitación, sólo para aclarar la confusión. Por lo general, no es la presión de salida, a menos que la salida esté totalmente bloqueada, lo cual es un problema diferente (eso es la muerte de la bomba, lo cual es malo, pero no la cavitación). La cavitación casi siempre es un problema del lado de entrada, porque ahí es donde está la baja presión. Ese es un error común que cometen los nuevos operadores: verifican la presión de salida cuando la bomba está cavitando, pero la solución casi siempre está en el lado de succión.
Ahora, la buena noticia: la cavitación se puede solucionar y hay formas de prevenirla en las bombas de rotor. Repasemos las soluciones que recomendamos a nuestros clientes, ya que trabajamos con todo tipo de industrias que utilizan bombas de rotor. Primero, optimice el NPSH. Eso significa montar la bomba debajo del tanque de fluido (usando la gravedad para ayudar a alimentar la entrada), usar una línea de succión más grande para reducir la resistencia al flujo y asegurarse de que el filtro en la entrada no sea demasiado pequeño ni esté obstruido. En segundo lugar, haga coincidir la bomba con la viscosidad de su fluido. Si está trabajando con un fluido espeso como vidrio soluble o adhesivo de alta viscosidad, no use una bomba clasificada para fluidos livianos; fabricamos bombas para diferentes viscosidades, incluida nuestra bomba dosificadora de engranajes de acero estructural al carbono de alta calidad para resina de furano, que está diseñada para manejar fluidos más espesos y abrasivos sin cavitación. En tercer lugar, ajuste la velocidad de la bomba. Si está cavitando a determinadas RPM, reduzca la velocidad; hoy en día, la mayoría de las bombas de rotor tienen velocidad variable, por lo que es una solución fácil. Cuarto, purgue el aire de la línea de succión o bombee. Algunas bombas tienen una válvula de ventilación para dejar escapar el aire atrapado, lo que repara las fugas de aire que causan baja presión. Quinto, elija el tipo de bomba correcto. Para aplicaciones de bajo flujo, nuestra bomba dosificadora de mini engranajes externa es perfecta, porque está dimensionada para caudales más pequeños, por lo que no exige tanto fluido de la entrada, lo que reduce la posibilidad de cavitación.
Muchos clientes han acudido a nosotros frustrados porque su bomba de rotor estaba cavitando y, después de una revisión rápida de la línea de entrada, ajustar las RPM o elegir la bomba adecuada para su fluido, el problema desapareció. Por ejemplo, el mes pasado, un cliente de la industria de los adhesivos tenía problemas con suBomba universal de cola de poliuretano monocomponente.Cavitación durante corridas de alta producción. Estaban haciendo funcionar la bomba a máxima velocidad con una línea de succión de 1 pulgada y el pegamento era bastante viscoso. Sugerimos actualizar a una línea de succión de 1,25 pulgadas y reducir la velocidad de la bomba en un 20%, y dijeron que su flujo volvió a la normalidad, no más ruido y no más picaduras en los engranajes. Ese es el tipo de cosas que vemos todo el tiempo: la cavitación se puede solucionar, sólo hay que conocer la causa raíz.
Aclaremos también un mito: algunas personas piensan que la cavitación es sólo un problema de las bombas de alta presión, pero eso no es cierto. Incluso las bombas de rotor de baja presión pueden cavitar si la entrada no está configurada correctamente. Por ejemplo, si está bombeando agua desde un tanque que está a 10 pies debajo de la bomba, ese es un buen NPSH, pero si tiene una torcedura en la línea de succión que agrega resistencia, eso reduce el NPSH real, lo que genera cavitación, aunque la presión de salida sea solo de 50 PSI.
Otra cosa a tener en cuenta: la cavitación no sólo daña la bomba, sino que también daña el producto. Si las burbujas colapsan en el fluido, pueden provocar formación de espuma, flujo desigual o incluso descomponer materiales sensibles, especialmente para aplicaciones de medición donde los caudales exactos son importantes (como en las industrias química o alimentaria). Si está dosificando adhesivo, por ejemplo, la cavitación puede provocar un tamaño de cordón inconsistente, lo que arruina el producto terminado. Por eso es importante elegir una bomba de rotor de alta precisión: nuestra bomba de engranajes de rotor de alta precisión está diseñada para minimizar las fluctuaciones de presión en la entrada, por lo que es mucho menos probable que cavita, incluso con fluidos difíciles.
Entonces, para resumir, la cavitación en las bombas de rotor es el resultado de una baja presión de entrada que provoca burbujas de vapor que colapsan violentamente, dañando las piezas de la bomba, reduciendo el flujo y arruinando el proceso. Es un problema común, pero es totalmente prevenible y solucionable con la configuración correcta, la selección de bomba y ajustes menores en su sistema.
Si tiene cavitación en su bomba de rotor, ya sea que esté bombeando pegamento de poliuretano, vidrio soluble, resina de furano o cualquier otro fluido, y desea detener el ruido, arreglar el flujo y mantener la bomba en funcionamiento, estamos aquí para ayudarlo. Nos especializamos en suministrar bombas de rotor de alta calidad para todo tipo de aplicaciones industriales y podemos ayudarlo a elegir la bomba adecuada, ajustar su sistema o solucionar cualquier problema de cavitación que tenga. Simplemente comuníquese con nuestro equipo para conversar sobre sus necesidades y encontrar la solución perfecta.
Referencias
- Manual de bombas (cuarta edición), Karassik, IJ, et al., McGraw-Hill, 2008
- Manual de energía de fluidos industriales, Esposito, AS, Delmar Cengage Learning, 2010
- Bombas centrífugas y rotativas: principios y aplicaciones, Garay, LN, CRC Press, 2006
- Actas del Simposio internacional de usuarios de bombas de 2021, Instituto Hidráulico, 2021
- Presión de vapor de fluidos y cavitación, documento técnico TP-15, Asociación Estadounidense de Fabricantes de Engranajes, 2019
