Selección de bombas para lodos abrasivos: desgaste, corrosión y factores de aplicación

Por qué los lodos abrasivos destruyen las bombas rápidamente

Imagínese una planta de ácido fosfórico donde una bomba de transferencia mueve día y noche lodo cargado de yeso. La primera carcasa de acero al carbono falló en seis semanas. El reemplazo, una bomba centrífuga de hierro con alto contenido de cromo que funcionaba a velocidad reducida, todavía mostraba erosión en las puntas de las paletas del impulsor después de un año, pero mantuvo la línea en funcionamiento. Este contraste resume el bombeo de lodos abrasivos: la bomba que falla le dice qué salió mal; la bomba que sobrevive le dice lo que realmente requería la aplicación.

Una lechada abrasiva es una mezcla de partículas líquidas y sólidas donde los sólidos son lo suficientemente duros como para eliminar el material de las superficies de la bomba durante el flujo. El mecanismo de desgaste puede ser impacto de ángulo alto, erosión de ángulo bajo o abrasión por deslizamiento, dependiendo del tamaño de las partículas, la velocidad y la geometría de la trayectoria del flujo. La corrosión a menudo acelera el daño al debilitar la capa superficial para que las partículas puedan eliminarla más fácilmente.

La conclusión es sencilla: La selección eficaz de una bomba para lodo abrasivo no consiste en elegir una bomba que diga "lodo" en el nombre. . Se trata de hacer coincidir el diseño hidráulico, el material de desgaste, la disposición del sello y el margen operativo con la mezcla sólida-líquida específica.

Los verdaderos desafíos del bombeo de lodos abrasivos

La mayoría de las fallas de las bombas en servicios abrasivos provienen de un pequeño conjunto de problemas recurrentes. Comprenderlos le ayudará a decidir dónde prestar atención durante la selección.

Estos problemas se pueden prevenir, pero sólo si se define la lechada correctamente antes de elegir la bomba.

¿Centrífugo, de desplazamiento positivo o algo intermedio?

Una vez que se define la pulpa, lo siguiente que viene es la decisión sobre el tipo de bomba. La mayoría de los lodos abrasivos en procesos químicos y mineros se manejan mediante bombas centrífugas con carcasas extrapesadas, amplios conductos de flujo e impulsores diseñados para pasar sólidos.

Bombas centrífugas para lodos

Bombas centrífugas para lodos are the workhorses for free-flowing slurries with moderate viscosity. They work best when the objective is high flow at low to medium head, and when keeping solids suspended is more important than precise flow control. Horizontal, vertical, and submersible arrangements are available. For crystal-laden mother liquor in evaporators and crystallizers, an bomba de circulación de cristalización por evaporación Proporciona una circulación de alto flujo y baja cabeza que mantiene los cristales suspendidos sin aplastarlos. La baja velocidad de rotación y los generosos espacios internos reducen la velocidad del impacto que provoca la erosión.

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Bombas de desplazamiento positivo para lodos difíciles

Cuando la suspensión es viscosa, sensible al corte o tiene una carga de sólidos muy alta, las bombas de desplazamiento positivo a menudo superan a los diseños centrífugos. Entregan un flujo fijo por revolución, lo que significa que los sólidos no se separan del líquido dentro de la bomba. un Bomba de tornillo tipo G , por ejemplo, puede manejar pastas espesas y lodos con sólidos blandos o finos y, a menudo, se elige para la alimentación con filtro prensa o la transferencia de lodos. La desventaja es que las bombas de tornillo no manejan bien las partículas gruesas y afiladas, por lo que una bomba centrífuga revestida de metal o de caucho sigue siendo la mejor opción para lodos minerales altamente abrasivos.

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Para lodos que son químicamente agresivos además de abrasivos, el material de construcción domina la selección. un bomba de aguas residuales resistente a la corrosión con una carcasa adecuadamente revestida puede manejar lodos de desechos ácidos o alcalinos donde el acero al carbono sin revestimiento fallaría rápidamente.

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Parámetros clave de selección para bombas de lodo abrasivo

Antes de dimensionar una bomba, es necesario cuantificar el lodo. La siguiente tabla enumera los parámetros que tienen el mayor impacto en la selección y vida útil de la bomba.

La densidad merece especial atención. La mayoría de los usuarios estiman la energía basándose en el agua y luego agregan un factor de seguridad. Con una lechada que tiene un 30% de sólidos en peso, el requisito de potencia de la bomba puede ser entre un 20% y un 40% mayor que para agua limpia con el mismo flujo y altura. Si el motor es marginal, la bomba disminuirá la velocidad y esto aumenta la posibilidad de asentamientos y bloqueos.

Si su lechada tiene una alta viscosidad o una cantidad significativa de sólidos suspendidos, la orientación de nuestro artículo sobre mover lodos de alta viscosidad con sólidos en suspensión cubre los umbrales que vale la pena verificar antes de comprometerse con el tamaño de una bomba.

Materiales y revestimientos que prolongan la vida útil de la bomba de lodo

La selección del material es la diferencia entre una bomba que dura dos años y una que dura dos meses. No existe un mejor material para cada lechada abrasiva, pero existe una lógica confiable para elegir uno.

Para partículas gruesas y ángulos de alto impacto, los metales duros como el hierro fundido con alto contenido de cromo (25 % o más de cromo) y el hierro fundido blanco con estructuras de carburo proporcionan la mejor resistencia a la erosión. Estos materiales son frágiles, por lo que no son adecuados para secciones delgadas o cargas de impacto fuertes. Para partículas finas y ángulos de impacto bajos, los revestimientos de elastómero hechos de caucho natural, cloropreno o poliuretano suelen ser mejores porque permiten que las partículas se desvíen elásticamente en lugar de cortar la superficie. Los revestimientos de goma también soportan bien las lechadas con bajo pH. Para lodos químicamente agresivos, las bombas revestidas de fluoropolímero ofrecen resistencia a la corrosión, pero el revestimiento es más blando y más vulnerable a los abrasivos gruesos, por lo que se deben controlar el tamaño y la velocidad de las partículas.

Para una visión más profunda de cómo la elección de materiales afecta la supervivencia de la bomba en ambientes corrosivos y abrasivos, nuestro artículo sobre Selección de materiales para bombas en ambientes corrosivos y abrasivos. explica la misma lógica aplicada a las bombas magnéticas.

Estrategias de mantenimiento para trabajos con lodos abrasivos

Ningún material dura para siempre en servicio abrasivo. La clave es predecir cuándo el desgaste excederá el límite de seguridad y reemplazar las piezas antes de que causen daños secundarios.

En las bombas para lodos abrasivos, las piezas que se desgastan más rápido son:

• Paletas del impulsor, especialmente los bordes de salida y el área cercana a las puntas de las paletas.
• Revestimientos de voluta o placas de desgaste opuestas a la salida del impulsor.
• Manguitos de eje y caras de sellos mecánicos expuestos a sólidos.
• Tapas de aspiración y casquillos prensaestopas.

Monitoree la vibración, la corriente del motor y la presión de descarga. Un aumento gradual en la corriente del motor con una caída en la altura generalmente indica una creciente recirculación interna debido al desgaste. Un pico de vibración repentino a menudo significa un impulsor bloqueado o un rodamiento dañado. Para bombas de tornillo, los límites prácticos de Límites de viscosidad y sólidos de bombas de tornillo. Vale la pena revisarlos cuando se evalúan opciones de desplazamiento positivo, porque el desgaste del estator cambia la curva de rendimiento con el tiempo.

Haga coincidir la bomba con la lechada, no al revés

Las bombas de lodo abrasivo fallan cuando los datos de la aplicación están incompletos o la selección se basa en un nombre en lugar de una especificación. Comience con la suspensión: tamaño de partícula, dureza, concentración, densidad, viscosidad, temperatura, pH y NPSH disponible. Luego haga coincidir el tipo de bomba, el material de construcción, la velocidad y el plan de mantenimiento. Si su lechada cambia durante el proceso, diseñe para el peor de los casos, no para el promedio.

Un fabricante de bombas con experiencia en procesos puede ayudar a traducir estos parámetros en una especificación de bomba viable. Si no está seguro de cómo convertir los datos de su lodo en una disposición de bomba confiable, nuestros ingenieros pueden revisar su aplicación y recomendar una configuración que equilibre la vida útil, el costo de energía y la capacidad de mantenimiento. La combinación correcta de diseño hidráulico, materiales duros y un margen operativo realista mantendrá su línea en funcionamiento y su presupuesto de mantenimiento bajo control.