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CORROSIÓN

Cómo ganar eficiencia en las bombas con la recuperación y el uso de recubrimientos de protección

eficiencia en bombas mediante recubrimientos
 
En este artículo, se hablará de cómo el reacondicionamiento y la protección de las bombas desgastadas con los recubrimientos de alto rendimiento adecuados pueden restaurar la eficiencia perdida de la bomba, a menudo hasta los niveles mostrados en la curva de rendimiento de la bomba del fabricante o superarlos.  También hablaremos de la aplicación de recubrimientos a las partes internas de las bombas nuevas o de la compra de las mismas con recubrimiento previo, una práctica cada vez más habitual para establecer una gran fiabilidad desde el principio.
 

Eficiencia y protección

El rendimiento de una bomba centrífuga de agua fría estándar disminuye de forma natural con el paso del tiempo, perdiendo a menudo hasta un 10-15% de su eficiencia original, según un informe de SAVE de la UE. El mismo informe reveló que muchas bombas pierden un 10% tras sólo un año de servicio.
 
Cuando se introducen sólidos y se aumenta la temperatura o la velocidad en un sistema de bombeo, el rendimiento de la bomba puede deteriorarse aún más rápidamente.  A medida que el fluido se desplaza por el extremo húmedo de la bomba, el aumento de la fricción y el desgaste pueden ser el mayor factor de pérdida de rendimiento.  En el campo, los miembros del personal de Aintas han visto hasta un 40-50% de disminución en el rendimiento esperado.
 

Ahorros considerables

Cuando se reconoce que los costes operativos (energía) y de mantenimiento (servicio) representan más del 70% del coste total del ciclo de vida de la bomba, se puede apreciar realmente cómo la protección del activo de la bomba frente a la corrosión del extremo húmedo, la acumulación de incrustaciones y las pérdidas de tolerancia puede generar una considerable amortización.
 
Además de mejorar el ahorro de energía y el rendimiento, la restauración/revestimiento de equipos antiguos puede ofrecerle la ventaja de reparar equipos desgastados a una fracción del coste de la sustitución de piezas de recambio o de la sustitución completa. También evita los largos retrasos debidos a los plazos de entrega de los fabricantes de bombas.
 

Resultados del estudio de Monroe Country

En 2005, la Autoridad del Agua del Condado de Monroe (MCWA) en Rochester, Nueva York, inició un estudio piloto para probar el impacto de la eliminación de la corrosión y la tuberculación de tres bombas horizontales de cámara partida y la posterior aplicación de un recubrimiento protector a las superficies restauradas. Antes de esto, las bombas habían sido reconstruidas mecánicamente (nuevos anillos de desgaste, rodamientos, reequilibrio del impulsor), pero la cabeza, el flujo y la eficiencia no habían vuelto a las especificaciones del fabricante. Los resultados del estudio sorprendieron incluso a los ingenieros más escépticos: El rendimiento de la bomba aumentó en más de un 8%. El rendimiento general volvió a estar por debajo de las especificaciones originales del fabricante.
 
A raíz de este estudio, la MCWA recibió una subvención estatal para llevar a cabo una investigación sobre el impacto del uso de revestimientos epoxi cerámicos en la mejora y conservación de las características críticas de rendimiento de las bombas. El estudio, que se llevó a cabo en etapas independientes, demostró:
 
  • La restauración mecánica sólo restablecía alrededor del 50% de la mejora del rendimiento de una bomba (en comparación con la curva de rendimiento del fabricante).
  • La combinación del chorro de arena y la aplicación de recubrimientos protectores fue un factor importante para devolver a la bomba los niveles de rendimiento esperados.
  • El chorro de arena por sí solo contribuyó a aumentar el rendimiento en un 4,6% de media.  Sin embargo, al cabo de varios meses, éste disminuyó.
  • Las bombas que se sometieron a chorro de arena y a recubrimiento igualaron de forma efectiva las ganancias proporcionadas por la restauración mecánica y conservaron el rendimiento durante un periodo de tiempo más largo en comparación con las bombas que simplemente se restauraron mecánicamente y se sometieron a chorro de arena.  Con el tiempo, estas bombas restauradas perdieron menos del 1% de eficiencia, incluso después de varios años de servicio.

¿Cómo mejora la restauración/ el recubrimiento el rendimiento de las bombas?

Restauración y chorro de arena

La restauración es de naturaleza mecánica.  La sustitución de los anillos de desgaste, los cojinetes y el equilibrado de los impulsores proporciona ganancias significativas en el rendimiento y la eficiencia. Sin embargo, ninguna de las modificaciones se ha ocupado de la cal y la corrosión en el extremo húmedo de la bomba.
 
El chorro de arena elimina el óxido tuberculoso y las incrustaciones de los conductos hidráulicos de las bombas, abriendo los conductos y reduciendo las pérdidas por fricción de las tuberías.  Es posible obtener mejoras significativas (hasta un 8-10%) siguiendo estos sencillos pasos.
 
Después de que la recirculación de los anillos de desgaste se solucione con la sustitución de los mismos y de que la sustitución de los cojinetes reduzca la resistencia a la fricción en el eje, la siguiente oportunidad más importante (y que puede cosechar beneficios durante años) es la reducción de la fricción en el extremo húmedo mediante la aplicación de un epoxi reforzado con cerámica. La experiencia sobre el terreno ha permitido obtener ganancias iguales y, en algunos casos, superiores a las obtenidas únicamente con el reacondicionamiento mecánico.

 

Aplicación de los recubrimientos de protección

Los recubrimientos aumentan la fiabilidad al reducir el impacto de la corrosión y la resistencia al desgaste:
 
  • El recubrimiento a base de polímeros proporciona tanto protección contra la corrosión como reducción de la rugosidad de la superficie del metal base, que de otro modo no estaría recubierto, en estado húmedo.
  • Si se elige un sistema de refuerzo cerámico, utilizado en los recubrimientos, mejora la resistencia general al desgaste de los componentes del extremo húmedo al mantener las tolerancias durante más tiempo y reducir los «remolinos de desgaste».
 
Estos revestimientos suelen presentarse en grados de reconstrucción de pasta y de repavimentación líquida, lo que permite repavimentar y recubrir bombas desgastadas o bombas nuevas con importantes defectos de fundición. Al bloquear eficazmente el ciclo de corrosión/erosión, los revestimientos pueden preservar y proteger la corrosión del extremo húmedo para que no se produzca (véase la figura 1).
 
Los revestimientos mejoran el uso de la energía al reducir las pérdidas por fricción asociadas a la cal y la tuberculación:
 
  • El revestimiento de polímero aplicado reducirá significativamente la rugosidad de la superficie, lo que repercute directamente en la cantidad de energía transferida al fluido por el impulsor.
  • La «energía superficial del recubrimiento» es significativamente menor que la del metal base, lo que hace que la superficie sea hidrofóbica (repele el agua) y reduce los factores de humectación en todos los pasajes hidráulicos de la bomba y el impulsor.

Figura 1: Impacto de la Corrosión/Erosión frente a los revestimientos protectores

Elección del recubrimiento óptimo

Al seleccionar un revestimiento, entran en juego los siguientes factores:
 
  • ¿Tiene el recubrimiento las propiedades de rendimiento adecuadas para resistir las condiciones de la bomba en el «extremo húmedo» mientras está en funcionamiento?  Hay que tener en cuenta varios factores clave:
    • Medio y temperatura del fluido
    • Concentración de sólidos en suspensión y rango de tamaño de las partículas
    • Temperatura y presión/vacío dentro del sistema de bombeo
  • ¿Existen tolerancias que permitan la aplicación del recubrimiento a las piezas del extremo húmedo sin afectar a las tolerancias críticas?
  • ¿Cuál es el potencial y el impacto de un recubrimiento que se desintegra y contamina el flujo del proceso?
 
«Mientras que el fallo de las juntas o los rodamientos puede ser inmediatamente aparente, el deterioro en el sistema hidráulico de la bomba es poco probable que sea obvio. Esto puede tener muchas fuentes: erosión química, abrasión física, deposición. El uso de recubrimientos de vidrio o resina puede ayudar a aumentar y mantener un buen rendimiento hidráulico durante un largo periodo de tiempo, y para las bombas más grandes muchos usuarios especifican estos recubrimientos como estándar.» Informe SAVE de la Unión Europea (2001)
 

Recubrimiento previo de bombas nuevas

 
Uno de los métodos más comunes de fabricación de piezas de bombas es la fundición en arena.  La fundición en arena da lugar a un acabado superficial rugoso (350-750 RMS) que induce pérdidas por fricción y puede acelerar los remolinos de erosión.  Además, algunas bombas están destinadas al servicio de agua potable, y muchas de ellas requieren un revestimiento con certificación NSF. En ambos casos, los revestimientos pueden utilizarse para mejorar el rendimiento y proporcionar una mayor fiabilidad en los casos de acabados ásperos de fundición de arena y proporcionar superficies de contacto compatibles con el agua potable durante toda la vida útil de la bomba.

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