Diagnóstico y eliminación de bajo caudal o falta de presión de una bomba centrífuga: cavitación, desgaste del impulsor, atascos de aire, análisis de características del sistema.

1. Descripción del problema y alcance

Este manual define el procedimiento para diagnosticar y eliminar fallas asociadas con una caída crítica en el rendimiento (baja entrega) o una falta total de suministro del medio de trabajo (sin altura) en bombas centrífugas industriales en voladizo, monobloque y seccionales. El problema se clasifica como crítico (fallo crítico del proceso tecnológico) o significativo (disminución de la eficiencia), dependiendo del propósito de la unidad en el suministro de agua, refrigeración, bombeo de reactivos químicos y circuitos de energía en las empresas ucranianas.

Equipo cubierto:

• Bombas centrífugas horizontales monoetapa según normas ISO 2858 / EN 733.
• Bombas seccionales multicelulares de alta presión.
• Unidades de bombeo con control de frecuencia variable (VFD) y accionamiento directo desde motores asíncronos.

Nivel de criticidad: CRÍTICO / SIGNIFICATIVO. La falta total de alimentación provoca funcionamiento en seco, daños en los sellos de los extremos y destrucción de los conjuntos de cojinetes dentro de los 3 a 5 minutos de operación.

2. Precauciones

¡ATENCIÓN! PELIGRO DE ALTA PRESIÓN Y TEMPERATURA. Realice un procedimiento de bloqueo/etiquetado (LOTO) antes de comenzar cualquier trabajo de diagnóstico o reparación. Apague el interruptor de alimentación principal del accionamiento eléctrico de la bomba, bloquee las válvulas de cierre de las líneas de succión y descarga en la posición cerrada, instale los carteles de advertencia "¡NO ENCIENDA! Hay gente trabajando".

PELIGRO ALTO DE QUEMADURAS TÉRMICAS. Utilice equipo de protección personal (EPP): gafas de seguridad, guantes resistentes al calor, monos resistentes a productos químicos y botas de seguridad con punta de acero. Asegúrese de que la temperatura de la carcasa de la bomba sea inferior a 40 °C antes de despresurizar el sistema. Alivie la presión residual en el circuito hidráulico a través de válvulas de drenaje especiales.

3. Herramientas de diagnóstico necesarias

4. Lista de verificación de evaluación inicial

5. Diagrama de bloques sistemático de diagnóstico.

1. Paso 1: Verifique el suministro y la presión totales
   • Lea las lecturas del manómetro en las líneas de succión y descarga.
   • SI $P_{nagn} \approx 0$ y $P_{vsm}$ están por debajo de la norma ENTONCES vaya al Paso 2 (Problemas de succión y atascos de aire).
     • Compruebe el nivel de líquido en el tanque que alimenta el sistema.
     • Verifique la estanqueidad de la línea de succión para detectar la presencia de succión de aire.
   • SI $P_{push}$ está muy por debajo del valor nominal a una presión de succión normal, ENTONCES vaya al Paso 3 (Desgaste del impulsor y fugas internas).
     • Mida el consumo de corriente del motor. SI la corriente se reduce entre un 15 y un 25 % ENTONCES se confirma el desgaste o la falta de líquido.
   • SI hay ruidos/crujidos y vibraciones característicos del bombeo de grava en el área de entrada de la bomba, ENTONCES continúe con el Paso 4 (Fenómenos de cavitación).
2. Paso 2: Diagnóstico de la línea de succión y los bloqueos de aire
   • Compruebe el estado de la válvula de retención y la rejilla de entrada en la línea de succión (o válvula inferior). SI la malla está obstruida con inclusiones sólidas ENTONCES límpiela.
   • Verificar la presencia de bolsas de aire en los tramos horizontales de la tubería de succión (la tubería debe tener una pendiente hacia la fuente de al menos 2° o hacia la bomba de al menos 1°).
   • Verifique que la carcasa de la bomba y la línea de succión estén llenas de líquido. SI no hay medio en la cámara de la bomba, ENTONCES rellene y envíe aire a través de la válvula de aire.
3. Paso 3: Análisis del rendimiento hidráulico del sistema (curva del sistema)
   • Compare el punto de funcionamiento real (flujo/altura) con la especificación de la bomba (curva Q-H).
   • SI la válvula de cierre en la descarga está bloqueada o el actuador de la válvula de control está defectuoso, ENTONCES abra la válvula completamente.
   • SI la resistencia total de la red excede la calculada (filtros finos obstruidos, incrustaciones en los intercambiadores de calor), ENTONCES limpie los elementos del sistema.
4. Paso 4: Verificar la dirección de rotación y la velocidad de transmisión
   • Alinee la dirección de rotación del eje de la bomba con la flecha indicadora en la carcasa (generalmente en el sentido de las agujas del reloj cuando se ve desde el lado del motor).
   • SI la rotación es inversa ENTONCES intercambie las dos fases de alimentación en la caja de terminales del motor asíncrono (para una red de 380 V).
   • SI se utiliza un variador de frecuencia (VFD), ENTONCES verifique la frecuencia establecida (funcionar a velocidades reducidas reduce la altura en proporción al cuadrado de la velocidad).

6. Matriz de averías y causas.

7. Análisis de causa raíz de cada defecto

7.1. Cavitación

Por qué ocurre: Ocurre cuando la presión absoluta en cualquier punto de la parte de flujo de la bomba (generalmente en la entrada de las palas del impulsor) cae por debajo de la presión de vapor saturado del líquido bombeado ($P_{v}$). Se forman burbujas de vapor, que instantáneamente "colapsan" (colapsan) al ingresar a la zona de alta presión, creando microhidrochoques locales con una presión de hasta 1000 bar.

Cómo confirmar: Utilizando un analizador de vibraciones, registre el aumento de la vibración en el rango de alta frecuencia (1 kHz - 10 kHz) y la presencia de un ruido característico similar al bombeo de virutas de metal o grava. Una cámara térmica puede mostrar un enfriamiento local de la boquilla de entrada debido a una intensa evaporación.

Consecuencias: Destrucción (erosión y picaduras) del material del impulsor y de la carcasa de la bomba, falla del rodamiento debido a cargas de vibración, destrucción del sello del extremo.

7.2. Desgaste del impulsor y ruedas ranuradas (Recirculación Interna)

Por qué ocurre: Desgaste aerodinámico/hidroabrasivo del material del impulsor debido a partículas abrasivas en el líquido o destrucción corrosiva. Un aumento del espacio entre los anillos de obturación reemplazables de la carcasa y el impulsor provoca un flujo interno de líquido desde el lado de presión de regreso al lado de succión.

Cómo confirmar: Desmonte la bomba y mida las holguras con una galga de espesores o un micrómetro. Si el espacio libre real es de 2 a 2,5 veces mayor que el espacio libre (la norma para las bombas ISO estándar es de 0,3 a 0,5 mm por radio), la eficiencia de la bomba cae entre un 15 y un 30 %.

Consecuencias: Caída catastrófica de presión y suministro, aumento del consumo de energía específico por unidad de líquido bombeado, desequilibrio hidráulico del rotor.

7.3. Bloqueo de aire/fuga de aire de succión

Por qué ocurre: La presencia de conexiones con fugas en la línea de succión (bridas, sellos de aceite, accesorios roscados), a través de las cuales el aire atmosférico es aspirado hacia el sistema bajo la influencia del vacío. O la geometría incorrecta de la tubería, lo que crea bolsas de gas no erosionadas.

Cómo confirmar: Tratamiento de conexiones sospechosas con una solución jabonosa o alcohol técnico mientras la bomba está en funcionamiento (el sonido de funcionamiento cambia si hay succión), o presurización de la línea de succión con un exceso de presión de aire de 1,5 a 2,0 bar con control manómetro.

Consecuencias: Fallo de alimentación, funcionamiento en seco, sobrecalentamiento del sello del extremo, destrucción del patrón de flujo en el impulsor.

8. Procedimientos de solución de problemas paso a paso

8.1. Eliminación de cavitación

1. Aumente el soporte estático: aumente el nivel del líquido en el tanque de succión o baje la marca de montaje de la bomba.
2. Reduzca la resistencia hidráulica de la línea de succión: reemplace las secciones estrechas de la tubería con un diámetro mayor, elimine el exceso de grifos, abra completamente la válvula de cierre en la succión.
3. Baje la temperatura del líquido bombeado (si es tecnológicamente posible) para reducir la presión de vapor saturado ($P_{v}$).
4. Reemplace el filtro de limpieza gruesa en succión por un análogo con una mayor superficie filtrante (coeficiente de perforación de al menos 60%).
5. Comprobación después de la reparación: Arranque la bomba, verifique el espectro de vibración (la frecuencia de vibración general para ISO 10816 debe ser $< 2,8$ mm/s para una instalación dura) y asegúrese de que no haya ruido.

8.2. Restauración o reemplazo de impulsor y sellos desgastados.

1. Siga el procedimiento LOTO (Capítulo 2). Apague la fuente de alimentación, cierre las válvulas y drene el líquido restante de la carcasa de la bomba.
2. Desmonte el acoplamiento de transmisión y extraiga la unidad del rotor (o retire la cubierta de la bomba para los diseños "extraíbles hacia atrás").
3. Retire el impulsor del eje con un extractor, precalentando el cubo (si es necesario según las instrucciones del OEM).
4. Inspeccione las hojas en busca de picaduras, grietas y desgaste. Reemplace el impulsor por uno nuevo (consulte el catálogo UNITEC-D).
5. Instale nuevas juntas tóricas de repuesto en la carcasa. Deje un espacio libre para el montaje según las especificaciones del fabricante (normalmente entre 0,35 y 0,50 mm por diámetro para bombas de tamaño estándar).
6. Monte el conjunto apretando los pernos de fijación de la tapa de la carcasa con una llave dinamométrica cruzada con un par de torsión según la clase de resistencia 8,8 / 10,9 (por ejemplo, para rosca M12 - 85 N·m).
7. Comprobación después de la reparación: Compruebe la facilidad de rotación manual del rotor (el eje debe girar manualmente sin atascarse), realice un arranque breve para comprobar la dirección de rotación, póngalo en modo de funcionamiento y mida la presión y el suministro.

8.3. Eliminación de succión de aire y atascos de aire.

1. Realice una revisión completa de las conexiones de brida y los sellos de relleno/extremo en la línea de succión.
2. Reemplace las juntas de paronita o fluoroplásticas dañadas por otras nuevas. Apriete los pernos de la brida a un par uniforme.
3. Verificar el estado de la tubería y válvula del sistema de vacío o llenado de la bomba.
4. Llene el sistema con líquido hasta que el aire se desplace por completo abriendo la válvula de aire (pistón) en la parte superior del sinfín de la bomba.
5. Verificación después de la reparación: Verifique la estabilidad de las lecturas del manómetro de inyección; la aguja no debe fluctuar (las fluctuaciones indican la presencia de aire residual en el flujo).

9. Medidas preventivas

10. Repuestos y componentes

Para seleccionar y solicitar repuestos originales con entrega a empresas en Ucrania, visite nuestro catálogo electrónico: Catálogo electrónico UNITEC-D.

11. Enlaces

• DSTU ISO 9906:2018 (ISO 9906:2012, IDT) Bombas centrífugas. Ensayos de características hidráulicas. Clases 1, 2 y 3.
• EN 733 / ISO 2858 Bombas centrífugas de extremo con una presión nominal de 10 bar.
• ISO 20816-1 Vibración. Medición y evaluación de vibraciones de máquinas.
• Documentación técnica e instrucciones de funcionamiento de unidades de bombeo industriales de los principales fabricantes europeos (KSB, Wilo, Grundfos, Lowara).
• Guía de Mantenimiento UNITEC-D: “Fundamentos de centrado de ejes de grupos motobomba y eliminación de descentramiento axial”.