¿Qué es la Cavitación? ¿Cómo mejorar las medidas de anticavitación?

 

• ¿Qué es la cavitación?

La cavitación es una condición perjudicial que ocurre a menudo en las unidades de bombeo centrífugo. La cavitación puede reducir la eficiencia de la bomba, provocar vibraciones y ruidos y provocar daños graves al impulsor, la carcasa de la bomba, el eje y otras piezas internas de la bomba. La cavitación ocurre cuando la presión del fluido en la bomba cae por debajo de la presión de vaporización, lo que provoca que se formen burbujas de vapor en áreas de baja presión. Estas burbujas de vapor pueden colapsar violentamente o "implosionar" cuando ingresan al área de alta presión. Esto puede causar daños mecánicos dentro de la bomba, crear puntos débiles que son susceptibles a la erosión y corrosión y afectar el rendimiento de la bomba.

 

Comprender e implementar estrategias para mitigar la cavitación es fundamental para mantener la integridad operativa y la vida útil de las bombas centrífugas.

 

• Tipos de cavitación en bombas centrífugas

 

1. Cavitación por vaporización.También conocida como "cavitación clásica" o "cavitación con cabezal de succión positivo neto disponible (NPSHa)," este es el tipo más común de cavitación. Las bombas centrífugas aumentan la velocidad del fluido a medida que pasa a través del orificio de succión del impulsor. El aumento de velocidad equivale a una disminución de la presión del fluido. La reducción de presión puede hacer que parte del líquido hierva (se vaporice) y forme burbujas de vapor, que colapsan violentamente y producen pequeñas ondas de choque cuando alcanzan el área de alta presión.

 

2. Cavitación turbulenta.Es posible que componentes como codos, válvulas y filtros en el sistema de tuberías no sean adecuados para la cantidad o naturaleza del líquido bombeado, lo que puede crear remolinos, turbulencias y diferencias de presión en todo el líquido. Cuando estos fenómenos ocurren en la entrada de la bomba, pueden erosionar directamente el interior de la bomba o provocar que el líquido se vaporice.

 

3. Cavitación del síndrome de Blade.También conocido como "síndrome de paso de pala", este tipo de cavitación ocurre cuando el diámetro del impulsor es demasiado grande o el revestimiento interno de la carcasa de la bomba es demasiado grueso/el diámetro interior de la carcasa de la bomba es demasiado pequeño. Cualquiera de estas condiciones o ambas reducirán el espacio (espacio libre) dentro de la carcasa de la bomba por debajo de niveles aceptables. La reducción del espacio libre dentro de la carcasa de la bomba provoca un aumento en la velocidad del fluido, lo que resulta en una disminución de la presión. La disminución de presión puede hacer que el fluido se vaporice, creando burbujas de cavitación.

 

4. Cavitación de Recirculación Interna.Cuando una bomba no puede descargar fluido al caudal requerido, hace que parte o la totalidad del fluido recircule alrededor del impulsor. El fluido recirculado pasa por áreas de alta y baja presión, generando calor, alta velocidad y formando burbujas de vaporización. Una causa común de recirculación interna es hacer funcionar la bomba con la válvula de salida de la bomba cerrada (o con un caudal bajo - Pump Salon Note 1).

 

5. Cavitación por arrastre de aire.Se puede introducir aire en la bomba a través de una válvula defectuosa o un accesorio flojo. Una vez dentro de la bomba, el aire se mueve con el fluido. El movimiento del fluido y el aire puede formar burbujas que "explotan" cuando se exponen al aumento de presión del impulsor de la bomba.

 

• ¿Cuáles son los peligros de la cavitación?

 

1. Corrosión de los componentes de flujo:

(1) Debido al impacto de alta frecuencia (600~25000 HZ) generado cuando las burbujas estallan, la presión alcanza los 49 Mpa, lo que provoca erosión mecánica en la superficie del metal.

 

(2) Dado que se libera calor durante la vaporización y se produce la hidrólisis debido al efecto de diferencia de temperatura de la batería, el oxígeno generado oxida el metal y provoca corrosión química.

 

2. El rendimiento de la bomba disminuye:

Cuando ocurre la cavitación de la bomba, el intercambio de energía en el impulsor se altera y destruye, y las características externas se manifiestan a medida que las curvas QH, QP y Qn disminuyen. En casos severos, el flujo en la bomba se interrumpirá y no funcionará.

 

Para velocidades específicas bajas, dado que el canal de flujo entre las palas es estrecho y largo, una vez que se produce la cavitación, las burbujas llenan todo el canal de flujo y la curva de rendimiento caerá repentinamente.

 

Para velocidades específicas medias y altas, el canal de flujo es corto y ancho, por lo que se necesita un proceso de transición para que se desarrollen burbujas desde que aparecen hasta llenar todo el canal de flujo. La curva de rendimiento correspondiente comienza a disminuir lentamente y luego cae bruscamente cuando aumenta hasta un determinado caudal.

 

• Medidas para mejorar la anticavitación.

 

1. Medidas para mejorar el rendimiento anticavitación de la bomba centrífuga:

(1) Mejorar el diseño estructural desde el puerto de succión de la bomba hasta el impulsor. Aumentar el área de flujo; aumentar el radio de curvatura de la sección de entrada de la cubierta del impulsor para reducir la rápida aceleración y la caída de presión del flujo de líquido; reducir adecuadamente el espesor de la entrada de la pala y redondear la entrada de la pala para acercarla a la forma aerodinámica, lo que también puede reducir la aceleración y la caída de presión del flujo alrededor del cabezal de la pala; mejorar el acabado superficial del impulsor y la entrada de las palas para reducir la pérdida de resistencia; Extienda el borde de entrada de la pala hasta la entrada del impulsor para que el flujo de líquido reciba trabajo por adelantado y aumente la presión.

 

(2) Se utiliza un inductor frontal para hacer que el flujo de líquido funcione con anticipación en el inductor frontal para aumentar la presión del flujo de líquido.

 

(3) Al utilizar un impulsor de doble succión, el flujo de líquido ingresa al impulsor desde ambos lados del impulsor al mismo tiempo, por lo que la sección transversal de entrada se duplica y el caudal de entrada se puede reducir a la mitad.

 

(4) Las condiciones de trabajo de diseño adoptan un ángulo de ataque positivo ligeramente mayor para aumentar el ángulo de entrada de la pala, reducir la flexión en la entrada de la pala, reducir el bloqueo de la pala y aumentar el área de entrada; Mejore las condiciones de trabajo en condiciones de gran flujo para reducir la pérdida de flujo. Sin embargo, el ángulo de ataque positivo no debe ser demasiado grande, de lo contrario afectará la eficiencia.

 

(5) Utilice materiales resistentes a la cavitación. La práctica demuestra que cuanto mayor sea la resistencia, dureza y tenacidad del material, mejor será la estabilidad química y mayor será el rendimiento resistente a la cavitación.

 

2. Medidas para mejorar el margen de cavitación efectivo del dispositivo de entrada de líquido:

(1) Aumente la presión de la superficie del líquido en el tanque de almacenamiento de líquido frente a la bomba para aumentar el margen de cavitación efectivo.

 

(2) Reduzca la altura de instalación de la bomba del dispositivo de succión.

 

(3) Cambie el dispositivo de succión ascendente por un dispositivo de irrigación inversa.

 

(4) Reducir la pérdida de flujo en la tubería antes de la bomba, como acortar la tubería tanto como sea posible dentro del rango requerido, reducir el caudal en la tubería, reducir la cantidad de codos y válvulas y aumentar la apertura de la válvula como tanto como sea posible.

 

(5) Reducir la temperatura del medio de trabajo en la entrada de la bomba (cuando el medio de transporte está cerca de la temperatura de saturación).

 

Las medidas anteriores se pueden aplicar adecuadamente después de un análisis exhaustivo basado en el tipo de bomba, la selección de materiales y las condiciones del sitio de uso de la bomba.