Descripción del Problema y Alcance
Este diagnóstico se aplica cuando bombas centrífugas presentan caudal insuficiente o ausencia total de descarga, afectando procesos críticos en plantas industriales. Los síntomas incluyen: caudal por debajo del 80% del nominal, pérdida completa de descarga, ruido excesivo tipo cavitación, vibración anormal, y sobrecalentamiento del motor. La severidad se clasifica como crítica cuando afecta procesos esenciales, mayor cuando reduce capacidad productiva, y menor cuando permite operación con rendimiento reducido.
Precauciones de Seguridad
ADVERTENCIA: Antes de iniciar cualquier diagnóstico:
- Aplicar procedimiento de bloqueo/etiquetado (LOTO) en alimentación eléctrica
- Usar EPP obligatorio: casco, gafas de seguridad, guantes, calzado dieléctrico
- Verificar presión residual en sistema – riesgo de energía almacenada hasta 25 bar
- No abrir válvulas de drenaje sin despresurizar completamente
- Temperatura de carcasa puede superar 80°C – riesgo de quemaduras
- Fluidos químicos: consultar FDS antes de manipular conexiones
Herramientas de Diagnóstico Requeridas
| Herramienta | Especificación/Modelo | Rango de Medición | Propósito |
|---|---|---|---|
| Multímetro digital | Fluke 87V o equivalente | 0-1000V AC/DC, 0-10A | Verificar parámetros eléctricos motor |
| Manómetro diferencial | Clase 1.0, rosca G1/4″ | 0-16 bar | Medir presión aspiración/descarga |
| Analizador de vibraciones | SKF CMXA 75 o similar | 10-1000 Hz, 0-50 mm/s RMS | Detectar cavitación y desbalance |
| Caudalímetro ultrasónico | Portátil, precisión ±2% | Según diámetro tubería | Medir caudal real sin interrupción |
| Termómetro infrarrojo | Rango -32°C a +380°C | Emisividad ajustable 0.1-1.0 | Detectar puntos calientes |
| Vacuómetro | Bourdon, clase 1.6 | -1 a 0 bar | Verificar condiciones de aspiración |
Lista de Verificación – Evaluación Inicial
| Parámetro | Valor Registrado | Valor Nominal | Estado |
|---|---|---|---|
| Caudal actual (m³/h) | ______ | ______ | □ Normal □ Reducido □ Nulo |
| Presión aspiración (bar) | ______ | ______ | □ Normal □ Baja □ Negativa |
| Presión descarga (bar) | ______ | ______ | □ Normal □ Baja □ Alta |
| Corriente motor (A) | ______ | ______ | □ Normal □ Baja □ Alta |
| Temperatura cojinetes (°C) | ______ | <70°C | □ Normal □ Elevada |
| Vibración global (mm/s RMS) | ______ | <4.5 mm/s | □ Normal □ Elevada |
| Ruido audible | ______ | Sin irregularidades | □ Normal □ Cavitación □ Rozamiento |
Diagrama de Flujo de Diagnóstico Sistemático
- ¿Hay caudal de descarga?
- NO → Ir al paso 2
- SÍ, pero reducido → Ir al paso 5
- ¿Motor funcionando a velocidad nominal?
- NO → Verificar alimentación eléctrica, contactores, variador
- Medir tensión: debe estar entre 380-420V (±10%)
- Verificar secuencia de fases con fasímetro
- SÍ → Ir al paso 3
- NO → Verificar alimentación eléctrica, contactores, variador
- ¿Bomba tiene cebado?
- Verificar válvula de venteo en punto alto
- Comprobar nivel en tanque de aspiración
- Bomba descebada → Procedimiento de cebado según fabricante
- Bomba cebada → Ir al paso 4
- ¿Válvula de descarga abierta?
- Cerrada o parcialmente cerrada → Abrir completamente
- Abierta → Verificar obstrucción en impulsor (paso 8)
- ¿Presión de aspiración dentro del rango?
- NPSH disponible < NPSH requerido → Problema de aspiración (paso 6)
- Presión normal → Ir al paso 7
- Diagnóstico problemas de aspiración:
- Altura de aspiración excesiva (>6 metros)
- Filtro de aspiración obstruido (ΔP >0.5 bar)
- Tubería de aspiración subdimensionada (velocidad >1.5 m/s)
- Entrada de aire por bridas o empaquetadura
- ¿Ruido característico de cavitación?
- SÍ → Medir vibración en frecuencias de cavitación (0.5-2 x frecuencia de paso de álabe)
- NO → Ir al paso 8
- Verificar estado interno del impulsor:
- Medir vibración radial: alarma si >7.1 mm/s RMS
- Analizar espectro: picos en frecuencia de paso de álabe indican desgaste
- Corriente del motor: si <80% nominal indica pérdida de carga hidráulica
Matriz de Fallas – Causa Raíz
| Síntoma Principal | Causas Probables (por orden de frecuencia) | Prueba Diagnóstica | Resultado Esperado si se Confirma |
|---|---|---|---|
| Caudal nulo | 1. Bomba descebada 2. Válvula cerrada 3. Impulsor completamente obstruido |
Inspección visual tubería transparente Verificación posición válvulas Medición corriente motor |
Aire visible en aspiración Indicador posición cerrado Corriente <30% nominal |
| Caudal reducido 50-80% | 1. Desgaste impulsor 2. Cavitación incipiente 3. Velocidad motor reducida |
Análisis espectral vibración Medición NPSH disponible Tacómetro en eje motor |
Picos en freq. paso álabe NPSH disp < NPSH req + 0.5m RPM <95% nominal |
| Caudal reducido <50% | 1. Obstrucción parcial impulsor 2. Desgaste severo impulsor 3. Problema aspiración |
Corriente motor vs curva Inspección endoscópica Presión negativa aspiración |
Corriente 40-60% nominal Desgaste visible álabes Presión < -0.7 bar |
| Ruido + vibración | 1. Cavitación desarrollada 2. Rozamiento impulsor-voluta 3. Desalineación eje |
Análisis FFT vibración Medición holgura axial Alineación láser |
Banda ancha 0.5-20 kHz Holgura <0.1 mm Desviación >0.1 mm |
Análisis de Causa Raíz por Falla
Cavitación
La cavitación ocurre cuando la presión local en el impulsor cae por debajo de la presión de vapor del líquido, formando burbujas que colapsan violentamente. Causas principales:
- NPSH disponible insuficiente (< NPSH requerido + 0.5m margen seguridad)
- Temperatura del líquido elevada, reduciendo NPSH disponible
- Viscosidad mayor a la de diseño
- Altura de aspiración excesiva combinada con pérdidas de carga altas
Confirmación diagnóstica: Vibración con componentes de banda ancha en rango 500-20000 Hz, ruido metálico característico, erosión visible en entrada de álabes del impulsor.
Daños si no se resuelve: Erosión progresiva del impulsor, falla prematura de cojinetes, pérdida completa de capacidad hidráulica en 6-12 meses.
Desgaste de Impulsor
El desgaste reduce el diámetro efectivo del impulsor y las holguras internas, disminuyendo la energía transferida al fluido. Factores contribuyentes:
- Partículas abrasivas en el fluido bombeado
- Operación prolongada con cavitación
- Velocidad periférica excesiva por sobrevelocidad
- Material del impulsor inadecuado para el fluido
Confirmación diagnóstica: Corriente del motor reducida (70-85% del valor nominal), presión de descarga menor, eficiencia hidráulica <70% del valor original.
Indicadores de vibración: Incremento en frecuencia de paso de álabe (número de álabes × RPM/60) y sus armónicas.
Problemas de Aspiración
Incluyen entrada de aire, altura de aspiración excesiva, y restricciones en la línea de succión. Causas específicas:
- Nivel bajo en tanque de aspiración creando vórtices
- Bridas flojas o empaquetadura deteriorada en lado aspiración
- Filtros obstruidos generando pérdida de carga >0.5 bar
- Diámetro de tubería insuficiente (velocidad >1.5 m/s)
Confirmación diagnóstica: Presión de aspiración negativa (< -0.5 bar), fluctuaciones en caudal y presión, presencia de aire en mirilla de aspiración.
Procedimientos de Resolución Paso a Paso
Resolución de Cavitación
- Verificar NPSH disponible:
- Calcular: NPSH disp = (P atm + P manométrica – P vapor – h pérdidas)/ρg
- Debe superar NPSH requerido + 0.5m mínimo
- Reducir pérdidas aspiración:
- Limpiar filtros (ΔP <0.3 bar)
- Verificar diámetro tubería (velocidad <1.2 m/s)
- Minimizar accesorios (codos, reducciones)
- Ajustar condiciones operación:
- Reducir temperatura líquido si posible (<60°C para agua)
- Incrementar nivel tanque aspiración
- Instalar bomba de refuerzo si altura >6m
- Verificación post-reparación:
- Vibración <4.5 mm/s RMS
- Ausencia ruido metálico
- Presión aspiración estable
Reemplazo de Impulsor Desgastado
- Desmontaje seguro:
- Aplicar LOTO, drenar completamente sistema
- Marcar posición voluta respecto carcasa
- Medir holguras axial/radial antes desmontaje
- Inspección dimensional:
- Diámetro exterior: tolerancia -2% máximo respecto nominal
- Espesor álabes: reducción <10% aceptable
- Holguras radiales: 0.2-0.8 mm según tamaño bomba
- Instalación impulsor nuevo:
- Aplicar grasa anti-gripante en chaveta
- Apretar tuerca impulsor: torque según especificación fabricante
- Verificar holgura axial: 0.1-0.3 mm típico
- Verificación post-instalación:
- Giro libre manual sin rozamientos
- Alineación eje: desviación <0.05 mm
- Vibración arranque <2.8 mm/s RMS
Eliminación de Aire en Sistema
- Cebado manual bomba:
- Cerrar válvula descarga, abrir venteo punto alto
- Llenar carcasa por conexión auxiliar hasta rebose
- Cerrar venteo, abrir descarga gradualmente
- Verificar hermeticidad aspiración:
- Prueba presión negativa: mantener -0.5 bar por 10 minutos
- Inspeccionar bridas, empaquetaduras, conexiones roscadas
- Reapretar tornillería: torque uniforme según DN tubería
- Eliminar bolsas aire tubería:
- Instalar válvulas venteo en puntos altos
- Arranque gradual incrementando caudal
- Purgar aire sistemáticamente desde aspiración hacia descarga
Medidas Preventivas
| Causa Raíz | Estrategia Prevención | Método Monitoreo | Intervalo Recomendado |
|---|---|---|---|
| Cavitación | Mantener NPSH disponible >1.2 × NPSH requerido | Presión aspiración continua, análisis vibración | Medición mensual, trending continuo |
| Desgaste impulsor | Filtrado adecuado fluido, velocidad óptima | Curva característica trimestral, eficiencia | Cada 3 meses |
| Obstrucción | Sistema filtrado, desarenador si requerido | Caída presión filtros, corriente motor | Semanal |
| Problemas aspiración | Nivel mínimo tanque, mantenimiento filtros | Presión negativa, entrada aire | Diario visual, semanal instrumental |
| Desalineación | Alineación láser post-mantenimiento | Vibración radial/axial, temperatura cojinetes | Mensual |
Repuestos y Componentes Críticos
| Descripción Repuesto | Especificación Técnica | Cuándo Reemplazar | Categoría UNITEC-D |
|---|---|---|---|
| Impulsor centrífugo | Bronce/Acero inox, según fluido bombeado | Desgaste >5% diámetro o eficiencia <75% | Bombas – Impulsores |
| Anillos desgaste | Bronce, holgura nominal 0.2-0.8mm | Holgura >2× nominal, vibración elevada | Bombas – Anillos |
| Empaquetadura mecánica | Carbón-cerámica-NBR, según presión/temp | Fuga >50 gotas/minuto, cada 8760h operación | Sellos – Mecánicos |
| Cojinetes rodillos | SKF 6308 o equivalente, grado ABEC-3 | Vibración >7.1 mm/s, temperatura >80°C | Rodamientos – Bombas |
| Acoplamiento elástico | Elastómero NBR, torque nominal +20% | Grietas visibles, desbalance residual | Transmisión – Acoplamientos |
| Manómetros glicerina | Clase 1.6, rosca G1/2″, rango 0-16 bar | Error >4% fondo escala, cada 24 meses | Instrumentación – Presión |
Para consultar disponibilidad y especificaciones técnicas detalladas de estos componentes, visite nuestro catálogo digital: https://www.unitecd.com/e-catalog/
Referencias Técnicas
- UNE-EN ISO 9906:2013 – Bombas rotodinámicas. Ensayos de recepción hidráulicos
- UNE-EN ISO 5199:2003 – Bombas centrífugas de aspiración axial. Especificaciones técnicas
- API 610 – Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Industries
- ANSI/HI 9.6.3-2012 – Rotodynamic Pumps for Vibration Measurement and Allowable Values
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