¿Cómo responde la bomba de flujo axial a cambios rápidos en la demanda del sistema o las condiciones de contrapresión?

Bombas de flujo axial Función basada en el principio de impartir el impulso al fluido principalmente en la dirección axial utilizando impulsores de tipo hélice. A diferencia de las bombas centrífugas, que generan cabeza a través de la fuerza centrífuga, las bombas de flujo axial generan la cabeza al levantar el fluido a lo largo del eje del eje. Debido a esto, la cabeza desarrollada es relativamente baja, e incluso los aumentos menores en la presión de descarga (contrapresión) afectan significativamente el caudal. Un aumento repentino en la resistencia aguas abajo, como una válvula de cierre parcial o la acumulación de escombros, puede dar como resultado una caída marcada en el rendimiento. Esto hace que las bombas de flujo axial sean menos indulgentes en los sistemas donde la contrapresión puede cambiar rápidamente.

La característica de flujo de presión (también conocida como la curva de la bomba) de una bomba de flujo axial es casi horizontal en un amplio rango de caudales. Si bien esto permite que la bomba funcione a través de las diferentes demandas de flujo sin un cambio de presión drástica en condiciones estables, presenta desafíos cuando las condiciones fluctúan de manera impredecible. En respuesta a caídas o sobretensiones de demanda repentina, la planitud de la curva proporciona un rango de ajuste de la cabeza mínimo, lo que puede conducir a la oscilación del flujo, inestabilidad u operación en puntos fuera del diseño donde la eficiencia y la confiabilidad se degradan. Este comportamiento contrasta bruscamente con las bombas radiales o de flujo mixto, cuyas curvas más pronunciadas son inherentemente transitorios del sistema.

Los cambios rápidos de contrapresión pueden conducir a fenómenos transitorios como las oleadas hidráulicas, especialmente en los largos sistemas de tuberías donde los efectos de martillo de agua pueden propagarse. Las bombas de flujo axial son especialmente vulnerables a estos eventos debido a sus grandes hojas del impulsor y su diseño de flujo abierto. Si el flujo se restringe o se invierte repentinamente, las cuchillas del impulsor pueden experimentar separación o estancamiento del flujo, produciendo turbulencia severa y carga asimétrica. En casos extremos, cuando la presión de descarga excede la presión de entrada, puede ocurrir la inversión del flujo, girando el impulsor hacia atrás y dañando los sellos, los rodamientos o los componentes del motor. Para prevenir estos efectos, los arrestadores de sobretensión, las cámaras de expansión o las válvulas de retención anti-inversa deben diseñarse adecuadamente en el sistema.

El impulsor de la bomba de flujo axial está diseñado para funcionar en condiciones de flujo equilibrados. Sin embargo, cuando se producen cambios rápidos en la presión del sistema o la velocidad de flujo, el par requerido por el motor cambia casi instantáneamente. Esto impone cargas eléctricas fluctuantes en el motor y puede provocar sobrecalentamiento, factor de potencia reducido e inestabilidad eléctrica si no se mitigan adecuadamente. La variación de carga mecánica también se manifiesta a medida que las fluctuaciones de empuje axial en el eje, lo que enfatiza los rodamientos y los sellos mecánicos. En las configuraciones verticales, donde el eje de la bomba es largo y puede incluir rodamientos de línea, los cambios de carga axiales repentinos pueden causar desviación del eje o desalineación.

Para garantizar una operación confiable durante los transitorios del sistema, las bombas de flujo axial se acoplan con frecuencia con arquitecturas de control automatizadas. Estos incluyen unidades de frecuencia variables (VFD) que regulan la velocidad del motor en función de la retroalimentación del sistema en tiempo real, lo que permite un ajuste gradual de la salida del flujo en respuesta a la demanda cambiante. En sistemas más complejos, los PLC (controladores lógicos programables) y los sistemas SCADA se integran con transductores de presión, metros de flujo y sensores de temperatura para proporcionar un control de circuito cerrado. Estos controles evitan la sobrecarga de la bomba, minimizan el uso de energía y estabilizan las características de descarga. La adición de controladores PID mejora aún más las transiciones suaves durante los eventos de aumento, cierre o cambio de carga.