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Problemas frecuentes en una bomba de una depuradora de aguas residuales

Uno de los aspectos más importantes en la operación y mantenimiento de una estación depuradora de aguas residuales (EDAR), es el óptimo punto de funcionamiento de las bombas. En el punto óptimo obtendremos el máximo rendimiento con el mínimo consumo y contribuiremos a los criterios técnicos y económicos de sostenibilidad de explotación de la EDAR.

Las bombas hidráulicas están presentes en casi todos los procesos de la EDAR. De ahí que encontremos una gran variedad de tipos: centrifugas, dosificadoras y de tornillo.

En este articulo nos centraremos en las bombas centrifugas tanto horizontales como verticales. Su principal función será la elevación de cota para que la línea de agua (y de fango) recorra los distintos tratamientos siguiendo las fuerzas de gravedad hacia la salida del efluente al río o a una posterior reutilización.

Hay muchos motivos que causan daños en los equipos de bombeo de una depuradora de agua residual. En este articulo vamos a tratar dos de los problemas más frecuentes y dañinos que nos podemos encontrar: bombear fuera de la curva y la cavitación.

Trabajar fuera de la curva de la bomba hidráulica

La curva característica es una gráfica que relaciona los elementos más importantes de la bomba. Para elaborar dicha curva se considera una velocidad de giro constante, y un rodete determinado. Todos los datos empleados en el cálculo de la curva deben estar definidos y reflejados en la curva característica.

Las características más comunes que aparecen en una curva característica de una bomba son:

1.- Capacidad: es el caudal que impulsa la bomba. Su unidad de medida habitual es m3/h, para bombas de poco caudal se puede emplear l/sg.

2.- Altura geométrica: es la altura geométrica de elevación del agua. Se mide en metros.

3.- Consumo de energía: refleja el consumo energético del motor que impulsa la bomba centrifuga. Su unidad de medida usual es el kW.

4.- Rendimiento hidráulico: muestra la eficacia de la bomba para ese punto de trabajo. Se expresa en %.

Estas cuatro características están interrelacionadas y si actuamos sobre alguna de ellas, veremos cambios en todas. Una de las claves de una buena operación y mantenimiento en una EDAR es buscar el máximo rendimiento hidráulico. En este sentido se recomienda el empleo de variadores de frecuencia regulados con la información de la instrumentación colocada en la depuradora. Estos variadores deben estar limitados según las indicaciones de la curva característica para evitar que salga de curva o trabaje en puntos de funcionamiento que deterioren la bomba acortando su vida útil. 

Cada modelo de bomba tiene su propia curva característica, que elabora el fabricante en su banco de pruebas. Cualquier modificación en el impulsor o en otro elemento de la bomba puede modificar la curva característica.

Un dato fundamental que debe incluir la curva característica es la altura neta de succión positiva requerida (NPSHr).Este parámetro define la altura mínima de agua que requiere el depósito de aspiración para que la presión de entrada a la bomba no produzca burbujas de vapor que conllevaría efectos de cavitación. Una buena práctica de operación y mantenimiento es asegurar que la altura neta de succión positiva disponible (NPSHd) en el depósito es superior a la NPSHr.

En base a nuestra experiencia, podemos recomendar que la curva característica de cada bomba es un documento que debe conocer el operador de la EDAR para lograr un máximo provecho de la instalación, y por tanto, se considera una herramienta fundamental en la operación y mantenimiento de la EDAR.

La cavitación de la bomba hidráulica en una EDAR

Para evitar que se produzca el descenso de la presión hasta valores peligrosos, el líquido debe disponer en la entrada a la bomba, una presión suficiente para compensar el efecto del aumento de la velocidad.

Para que no se produzca el fenómeno de la cavitación, el NPSHD debe ser mayor que el que requiere la bomba a la entrada, NPSHr.

El fabricante de las bombas se preocupa de seleccionar en cada proyecto el tipo de impulsor. Sin embargo, el NPSHR calculado que debe cumplir la instalación, también se puede hallar como el grado de cavitación en el que se produce un 3 % de caída en la presión normal que daría la bomba si no cavitase.

Los fenómenos asociados a la cavitación de las bombas son:

Recirculación interna

El líquido aumenta su velocidad dentro del impulsor hasta que se produce su vaporización.

La velocidad específica de aspiración determina la proximidad que debe tener el punto de servicio con respecto al punto de máximo rendimiento de la bomba para evitar este problema.

Sumergencia

Para evitar la entrada de aire a la bomba como consecuencia de la formación de vórtices, debe haber una cierta altura sobre su voluta.

Inadecuada lubricación de la bomba hidráulica

Es fundamental un riguroso control del estado del filtro de aceite hidráulico. Estos filtros se colocan normalmente en el extremo de la descarga de baja presión del sistema. Después de que el fluido a alta presión ha hecho su trabajo, sale de un motor hidráulico o un cilindro y, a continuación, pasa a través de un filtro tipo tornillo.

También se debe revisar el filtro de malla de succión. Esta malla de metal está compuesta de agujeros finos sobre un tamiz de acero. Las pequeñas partículas que podrían acumularse en el depósito del tanque de metal son capturadas antes de entrar en la bomba. Si estos dos filtros están taponados causarán problemas de presión en la bomba.

Siempre hay que consultar el manual del fabricante y utilizar el aceite recomendado.

Daños en el sello de la bomba o del cojinete

Una ligera fuga en una posición del cojinete y el sello indicará que existe un problema con la bomba hidráulica. La fuga puede existir durante mucho tiempo antes de que la bomba falle. Un sello con fugas es un indicador de que un cojinete está fallando, en la propia bomba o en el motor que la acciona.

Se recomienda realizar inspecciones periódicas en todos los sellos de las bombas y los cojinetes.

Colapso del sello de la bomba por alta temperatura

El agua residual suele tener una temperatura por encima de la media, pero hay causas que la pueden incrementar en exceso. Este influente caliente puede provocar que se queme el interior de los sellos de la bomba. En algunas EDAR donde se repite este fenómeno instalan sistemas hidráulicos con un dispositivo de tipo radiador para enfriar el líquido en el interior del pozo de gruesos.

 

Se recomienda revisar la temperatura del agua residual durante el proceso de depuración, y cualquier anomalía o desviación del rango habitual debe ser motivo para revisar los bombeos de la EDAR. También es conveniente analizar las lecturas de los caudalímetros de la EDAR para comprobar que el caudal de tratamiento se mantienen en los rangos adecuados.

 

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David Nuevo
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