¿Tu bomba de anillo líquido refrigera bien en invierno, pero… en verano es un dolor de cabeza? ¿Se te cae tu vacío, tu flujo? ¿Qué puedes hacer? ¿Sabías que controlar la temperatura es fundamental para sacar el máximo provecho a tu equipo y evitar desgastes? ¿Quédate y averigua cómo?
Las bombas de anillo líquido son dispositivos esenciales en diversas aplicaciones industriales para crear vacío o comprimir gases, funcionando mediante un impulsor que gira dentro de una carcasa parcialmente llena de agua, formando un anillo líquido que sella y comprime los gases aspirados. Son excelentes aliadas por su capacidad para manejar gases húmedos y resistir la contaminación por partículas sólidas. Sin embargo, controlar la temperatura es crucial para su óptimo rendimiento, ya que esta afecta la viscosidad del agua de sellado y la expansión de los materiales, influyendo en la efectividad del sellado y la capacidad de la bomba para mantener el vacío. En este artículo, exploraremos cómo la temperatura impacta el sellado en estas bombas y las opciones para mejorar su funcionamiento.
Efecto de la temperatura en el rendimiento de la bomba
La temperatura que posee el líquido cuando se incorpora al anillo líquido tiene un impacto significativo en el sellado de la bomba de anillo líquido. Esto debido a que con el calor los líquidos sufren una modificación de sus propiedades fisicoquímicas como la presión de vapor, la viscosidad y densidad. El de mayor impacto en la bomba es la presión de vapor, ya que al aumentar la temperatura del líquido su presión de vapor aumenta también y al incrementar disminuye proporcionalmente el vacío que puede ser alcanzado.
Caída de flujo por aumento de Temperatura
Como se aprecia en la imagen anterior, se observa de manera gráfica la explicación anteriormente planteada: El volumen del vapor de agua aumenta y eso provoca una disminución del espacio disponible para vacío. Empíricamente, se puede observar en el funcionamiento de la bomba que el vacío para la operación no es el suficiente, en la tabla de la izquierda, desarrollada por Edwards, se puede observar la relación numérica que guarda el aumento de temperatura con la disminución de vacío. De acuerdo con la tabla se puede visualizar que incrementos de entre 5-7°C temperatura provocan un aumento de hasta 2mbar por grado de temperatura. Por lo que, si idealmente se tiene que a 15°C la bomba trabaja a 33mbar, a 30° que es una temperatura que en la realidad comúnmente suele ingresar del tanque a la bomba se pierden casi 20mbar de succión. Y esto a su vez repercute en la capacidad de CFM que puede transportar. Por poner un ejemplo Se esta trabajando con esta bomba cuyo rango de presión de trabajo es entre 100-1013 mbar, y se esta trabajando en el punto de rendimiento ideal de la curva que es a los 130 mbar, donde el flujo es de 90 m3 /h.
Este valor tomando en cuenta condiciones normales de 15°C, si la Temperatura efectiva es de 35°C que es una temperatura que comúnmente se encuentra que se esta trabajando en las fábricas, el efecto de la temperatura se debe tomar en cuenta y se tendría que hacer una corrección. Para esto existe una gráfica en la que nos podemos apoyar y verificar el factor de corrección.
Por lo que tomando se hace la corrección: 90 m3 /h *0.87=78 m3 /h. Así pues, la gráfica corregida se vería de esta forma
Observando la gráfica se puede observar el riesgo de que se aumente la temperatura en nuestra bomba de una etapa, en este caso la caída de flujo fueron 12 m3 /h, para las bombas de dos etapas este riesgo de caída de flujo es aun mayor pues el fluido tiene que pasar por dos etapas de compresión.
Cavitación
La cavitación en una bomba de anillo líquido suele ser causada por un dimensionamiento incorrecto, la temperatura alta del agua de servicio u obstrucciones en la línea de vacío. Se produce por gradientes locales de presión y temperatura que dañan las aspas de la bomba, causando mal funcionamiento y deterioro.
Al aumentar la temperatura del flujo se reduce la presión de vapor del líquido (agua) lo que ocasiona la presencia de burbujas dentro de la cámara que estallan. De misma forma hay que vigilar y cuidar que el fluido aspirado no tenga gases disueltos en el líquido que pueden favorecer igualmente la cavitación.
Hasta ahora hemos visto cómo la temperatura afecta el vacío y el flujo en una bomba de anillo líquido. Para resolver estos problemas, nos enfocamos en la regulación de la temperatura, ya que es una causa más frecuente que el dimensionamiento incorrecto o las obstrucciones.
Con frecuencia, los problemas de caída de vacío en estas bombas se deben a la elevada temperatura del agua de servicio que entra al anillo. Para abordar esto, primero analizo cómo está configurado el sistema de agua, ya que ahí suele estar la raíz del problema y la solución. La línea de agua que abastece la bomba puede configurarse de tres maneras según las necesidades del cliente: 1) Operación de un solo uso, 2) Recirculación parcial de agua, y 3) Recirculación total.
1) Operación de un solo uso
- El agua de servicio se utiliza una vez y se descarga.
- La bomba se enfría solo hasta la temperatura del agua de entrada (ej. 23°C).
2) Recirculación parcial - El agua se descarga a un tanque.
- Se desecha una parte del agua y se agrega agua fresca para mantener la
temperatura.
3) Recirculación total
- Utiliza un intercambiador de calor para enfriar el agua a una temperatura más
baja (ej. 15°C). - El agua se retorna en un ciclo cerrado.
4) Comparación y efectividad - La recirculación total es más efectiva para procesos que generan mucho calor.
- La recirculación parcial es comúnmente usada, pero es inadecuada si la
temperatura del agua de salida supera los 30°C, lo que causa problemas en la
bomba de anillo líquido.
Recomendaciones para usar tu bomba de anillo
Si tu bomba de anillo líquido esta funcionando a temperaturas como las descritas en este artículo valdría la pena que por tu cuenta hicieras el cálculo de cuanto estas perdiendo de flujo y vacío con la temperatura de calor a la que estas trabajando. Esto por dos razones principales 1) Prevenir problemas asociados a la temperatura y 2) Aprovechar el máximo rendimiento que equipo te puede dar. Si quieres eficientar tu proceso toma en cuentas estas recomendaciones:
- Considera cerrar tu proceso de operación de agua, con ello ahorraras en agua y
en energía
2) Implementa un intercambiador de calor en tu proceso para regular el agua del
anillo líquido y disminuir perdidas de flujo y vacío.
3) Asegúrate que tu bomba esta correctamente dimensionada
4) Implementa trampas de sólidos en tu línea de vacío que impidan la obstrucción.
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