Bomba de agua sumergible de flujo axial

Las bombas de agua sumergibles de caudal axial se utilizan ampliamente en sistemas de riego, control de inundaciones, circulación de agua de refrigeración en centrales eléctricas e instalaciones de tratamiento de aguas residuales. Comprender el principio de funcionamiento de las bombas de agua sumergibles de flujo axial es crucial para los ingenieros, técnicos y operarios que trabajan en sistemas de manipulación de fluidos. 

Ficha de información sobre los parámetros

Elevación generada por el impulsor 

El principio de funcionamiento principal de una bomba de agua sumergible de flujo axial se basa en el concepto de generación de sustentación, similar a la forma en que un ala de avión produce sustentación en el aire. A medida que el impulsor gira dentro del fluido, crea una diferencia de presión entre las superficies superior e inferior de sus álabes. Esta diferencia de presión produce una fuerza de elevación que impulsa el fluido axialmente a través de la bomba.

Los álabes del impulsor están diseñados con una forma y un ángulo de ataque específicos para optimizar esta generación de elevación. Al girar el impulsor, el fluido es acelerado y guiado a lo largo del eje de la bomba. El movimiento de rotación del impulsor imparte al fluido componentes de velocidad axial y tangencial. La componente axial es responsable de la acción de bombeo, mientras que la componente tangencial se convierte normalmente en energía de presión adicional mediante los componentes estacionarios de la bomba.

El rendimiento de este mecanismo de bombeo basado en la elevación depende de varios factores, como el diseño del impulsor, la velocidad de rotación y las propiedades del fluido. Controlando cuidadosamente estos parámetros, las bombas de agua sumergibles de flujo axial pueden alcanzar elevados caudales con un aporte de energía relativamente bajo, lo que las hace ideales para aplicaciones que requieren el movimiento de grandes volúmenes de fluido.

Función del impulsor

El impulsor es el corazón de una bomba de agua sumergible de flujo axial y desempeña un papel crucial en el proceso de conversión de energía. Cuando el motor principal (normalmente un motor eléctrico) hace girar el impulsor, transfiere energía mecánica al fluido. Esta energía se convierte en dos formas: energía de presión y energía cinética.

Los álabes del impulsor están diseñados con una sección transversal similar a la de las alas de los aviones. Cuando el fluido fluye sobre estos álabes, experimenta una diferencia de presión entre las superficies superior e inferior. Esta diferencia de presión crea una sustentación que impulsa el fluido axialmente a través de la bomba.

La energía cinética impartida al fluido se manifiesta como un aumento de la velocidad en las direcciones axial y tangencial. El componente axial de la velocidad contribuye directamente al caudal de la bomba, mientras que el componente tangencial suele considerarse una pérdida que debe minimizarse o recuperarse.

La eficacia del impulsor para convertir la energía mecánica en energía del fluido depende de varios factores, entre ellos:

1. Geometría de la pala (ángulo, curvatura y grosor)

2. Número de palas

3. Diámetro del impulsor

4. Velocidad de rotación

5. Propiedades del fluido (viscosidad, densidad)

Los ingenieros optimizan estos parámetros para conseguir el rendimiento deseado de la bomba minimizando las pérdidas de energía y los riesgos de cavitación.

La función de la aleta guía

Una vez que el fluido atraviesa el impulsor, posee componentes de velocidad axial y rotacional. Los álabes guía, también conocidos como álabes del estator o álabes difusores, desempeñan un papel fundamental en la optimización del rendimiento global de la bomba de agua sumergible de flujo axial, ya que tienen en cuenta este flujo rotacional.

Las principales funciones de los álabes guía son:

1. Enderezamiento del flujo: Los álabes guía redirigen el fluido en espiral que sale del impulsor hacia una dirección más axial. Este enderezamiento del flujo reduce las pérdidas de energía asociadas al flujo en remolino y mejora el rendimiento hidráulico de la bomba de agua sumergible de flujo axial.

2. Conversión de energía: A medida que el fluido pasa a través de los álabes guía, una parte de su energía cinética (principalmente el componente rotacional) se convierte en energía de presión. Este proceso de conversión se consigue mediante un cuidadoso diseño de la geometría de los álabes guía, que actúa eficazmente como un difusor.

3. Recuperación de la presión: Al ralentizar el fluido y ampliar el área de flujo, los álabes guía ayudan a recuperar la presión que de otro modo se perdería. Esta recuperación de presión contribuye a la altura total generada por la bomba.

4. Estabilidad del flujo: Unos álabes guía bien diseñados pueden ayudar a estabilizar el flujo dentro de la bomba, reduciendo las turbulencias y mejorando el rendimiento general de la bomba.

La eficacia de los álabes guía para realizar estas funciones depende de su diseño, incluyendo factores como el número de álabes, su forma, ángulo y separación. La correcta alineación entre el impulsor y los álabes guía también es crucial para un rendimiento óptimo.

Características de rendimiento

Para garantizar un funcionamiento seguro y eficiente de las bombas de agua sumergibles de flujo axial, los operadores deben:

1. 1. Evitar el funcionamiento prolongado en la región inestable de bajo caudal.

2. Arrancar siempre la bomba con la válvula de descarga abierta

3. Controlar el rendimiento de la bomba y las condiciones del sistema para mantener el funcionamiento cerca del punto de diseño

4. 4. Aplicar estrategias de control adecuadas, como variadores de velocidad, para adaptarse a las distintas demandas del sistema manteniendo un funcionamiento eficaz.