Cavitación en Bombas de Condensado

Las bombas para condensado son diseñadas específicamente con el propósito de bombear liquido. Como resultado, si se enfrenta a la tarea de transportar un vapor con menor densidad, la bomba tendrá muy poco efecto y el vapor no se moverá.

Este es el problema que se genera cuando ocurre cavitación en bombas para condensado. Cavitación se refiere a la formación de vapor que cavita dentro del liquido que se bombea, resultando en una mezcla de liquido y gas de menor densidad. Esta mezcla de fases reduce la eficiencia del bombeo, comprometiendo la habilidad de la bomba de bombear el liquido e invitar otras complicaciones. En el mundo del vapor, comúnmente se pueden encontrar problemas de cavitación en bombas de recuperación de condensado eléctricas.

La Causa de Cavitación en las Bombas para Condensado

La cavitación involucra específicamente el condensado cambiando a vapor dentro de la bomba, y no deberá confundirse con problemas ocasionados por flujos de vapor entrante del exterior de la bomba. Una vez dicho esto, esta sección dará un vistazo mas de cerca al mecanismo del cambio de fase de liquido a vapor dentro de la bomba, razones para el cambio de fase, y métodos prácticos para evitar la cavitación.

Cuando el agua esta cerca de su punto de ebullición, alguna parte del liquido cambia de fue a vapor. En un sistema de bombeo, esto puede ocurrir en regiones con presión relativamente menor dentro de la bomba. Normalmente, se genera una región de presión relativamente menor debido al girar del impulsor de la bomba. Mayor velocidad resulta en una caída en la presión estática, y al incrementarse la velocidad del condensado, la presión disminuye. Esto ocasiona que el condensado caliente flashee en vapor, formando una cavidad o vacío de vapor.

Existen varios factores posibles relativos a la Carga Neta Positiva de Succión (CNPA / NPSH por sus siglas en ingles), la cual puede empeorar el flasheo:

• Altas temperaturas de condensado resultan en mayor flasheo dentro de la bomba
• Bombas de mayor velocidad generan mayor velocidad del condensado en el impulsor y por lo tanto mayores caídas localizadas de presión (ej. 3,500 RPM vs 1,750 RPM)
• Un cabezal de llenado insuficiente a la entrada de la bomba es incapaz de prevenir el flasheo (no se obtiene suficiente carga estática del condensado en la voluta de la bomba)
• En algunos casos, un tamaño reducido de tubería a la entrada puede resultar en una caída de presión significante a la entrada de la bomba

En estas circunstancias, el volumen del vapor flash local es elevado, pero el contenido de calor latente relativo a la masa total de la mezcla es bajo. Posteriormente, de acuerdo como el vapor flash continua mezclándose con el condensado, las cavidades de vapor flash que se forman dentro del liquido colapsan, implosionando rápidamente con una fuerza considerable. Las implosiones rápidas generan ondas de choque que resultan en sonidos audibles. Estos sonidos son un común indicador para el personal de planta de que esta ocurriendo cavitación.

Daños Ocasionados por la Cavitación

Los sonidos generados de la cavitación sirven como signo detectable desde el exterior de la bomba de que pudiera estarse presentando daño interno a la misma. Estos sonidos normalmente se describen como algo similar al sonido generado al agitar piedras en un frasco. La cavitación puede resultar no solamente en daños a la bomba, pero también a la tubería y otros equipos asociados a la bomba.

La formación e implosión rápida de las cavidades de vapor que se forman por medio de la cavitación dañan las superficies internas de la bomba y tubería, ocasionando la erosión y adelgazamiento de los alabes y la carcasa de la bomba. Adicionalmente, cuando no se bombea de manera eficiente, el condensado tiende a acumularse, creando así el ambiente ideal para que se genere corrosión. La corrosión de equipos y tubería como resultado de la acumulación de condensado y erosión del impulsor así como de otros componentes de la bomba constituyen dos formas de daños que no siempre se pueden observar desde el exterior de la bomba. Afortunadamente, es posible tomar medidas para prevenir estos problemas.

Mecanismo y Métodos para Afrontarlo

Como ustedes ya sabrán, la instalación de venteos de aire u otros equipos para la remoción de gases no ayudaran en la prevención de la cavitación, ya que estos equipos son intencionados a la remoción de gases que ingresado al sistema desde el exterior del mismo por lo que no estarán dirigidos a la raíz del problema de cavitación. A manera de prevenir la cavitación, es esencial el prevenir la formación de cavidades de vapor dentro de la bomba.

Aun cuando la temperatura del condensado que entra a la bomba esta lo suficientemente por debajo de las condiciones de ebullición, el riesgo de cavitación puede ser todavía elevado debido al hecho de que alguna parte del fluido pudiera flashear. El flasheo puede ocurrir debido a un pequeño incremento de temperatura o caída en la presión cuando existe modulación de la presión de vapor, cuando piezas múltiples de equipo descargan en un cabezal de condensado común, cunado las válvulas de bypass son o están abiertas, o cuando las fugas de vapor de las trampas de vapor no se corrigen.

El calculo de la Carga Neta Positiva de Succión Disponible (NPSHA por sus siglas en ingles) y la cuidadosa selección de bombas con una Carga Neta Positiva de Succión Requerida (NPSHR) compatible puede ayudar a reducir instancias de cavitación y sus danos resultantes, pero existen todavía varias aplicaciones en donde simplemente no existe suficiente NPSHA para prevenirlo en algunos productos de bombas eléctricas de bajo costo. Un incremento en la temperatura del condensado puede ocasionar que se genere cavitación en cualquier bomba centrifuga una vez que el NPSH(A) disponible sea menor al NPSH(R), lo que nos lleva a considerar múltiples eventos casuales.

Este articulo no trata la parte de la descarga de las bombas electicas para condensado, pero también esta relacionado a los requerimientos para calcular la Carga Dinámica Total (TDH) para el sistema de tal manera que pueda seleccionarse una bomba con una adecuada Presión Total de Descarga (TDP). Comúnmente, la bomba que es una buena selección por NPSHA no es la mejor por la variación de la TDH, pero ese talvez sea un tema para otro articulo en la teoría del vapor.

Afortunadamente, la cavitación puede eliminarse por completo mediante el uso de una bomba mecánica alimentada por aire o vapor al contrario de una bomba alimentada eléctricamente. La prevención de la cavitación dentro de una bomba de recuperación de condensado es tema desarrollado mas a detalle en la sección posterior del articulo de la Teoría del Vapor:

• Retorno de Condensado y Cuando Utilizar Bombas para Condensado

Métodos para Prevenir el Stall

Aislamiento de Trampas