Ingeniería de Estaciones de Bombeo Vertical: Cántaras, Vórtices y Seguridad Operacional

Estaciones con Bombas de Eje Vertical y su Equipamiento

Figura 3.26: Esquema de una estación de bombeo de eje vertical

Cántara de Aspiración

Es fundamental asegurar que no entre aire ni vapor de agua en la instalación. Un fenómeno crítico a evitar en estas instalaciones es la aparición de vórtices en la superficie del agua.

Estos pueden ser de dos tipos:

• Vórtices Superficiales: Se producen por una baja sumergencia. Estos remolinos pueden introducir aire en la bomba, lo que genera sonido y vibraciones, y conlleva pérdidas de rendimiento de la bomba.
• Vórtices Sumergidos: Se generan por velocidades altas cerca de la pared de la cántara. Debido a esto, la presión en las paredes de la cántara disminuye, pudiendo producirse burbujas de vapor de agua que, al ser absorbidas por la bomba, causan daños por cavitación.

Figura 3.27: Tipos de vórtices en la cántara de aspiración.

Medidas para la Cántara de Aspiración

• Sumergencia: Es la distancia entre la superficie del agua y la boca de la bomba. Debe ser la mayor posible, con un mínimo de 1,5 metros.
• Limitación de la Velocidad en la Cántara: Se instala una antecántara suficientemente grande, una zona de expansión para que la velocidad disminuya (inferior a 0,5 m/s) en la cántara, y las líneas de corriente tengan una distribución más homogénea.
• Tabiques: Sirven para evitar interferencias entre las bombas y también para que las campanas de aspiración se apoyen en ellos.

Equipamiento de los Colectores

El colector de impulsión debe incluir una ventosa para evitar que el codo sea aplastado cuando la bomba se cierre, y también para permitir la salida del aire durante el llenado. El resto de los elementos son similares a los de las estaciones de eje horizontal.

Figura 3.28: Esquema del equipamiento en la impulsión

Protecciones y Enclavamientos en Estaciones de Bombeo

La diferencia entre las protecciones y los enclavamientos radica en que las protecciones detienen los equipos si detectan una condición anormal durante el funcionamiento, mientras que los enclavamientos son verificaciones que se realizan al arrancar la bomba y, si no se cumplen correctamente, impiden el inicio del proceso.

Protecciones y Enclavamientos en la Aspiración

• Presión Mínima Suficiente (Enclavamiento): Antes de arrancar la bomba, se debe comprobar si existe suficiente presión. Si no se cumple esta condición, la bomba no arrancará.
• Válvula de Corte de la Aspiración Abierta (Enclavamiento): Se verifica que la válvula de corte de la aspiración esté abierta si la estación es de grupos de eje horizontal. Si no, la bomba no arrancará.
• Presión Mínima Suficiente (Protección): Si la presión durante el funcionamiento de la bomba cae por debajo de un valor preestablecido, la bomba se detiene.

Protecciones y Enclavamientos del Motor

• Temperatura Máxima (Protección): Se controla la temperatura máxima del motor. Si esta supera un valor determinado, el motor se detiene.

Protecciones y Enclavamientos en la Impulsión

• Presión Mínima Geométrica (Enclavamiento): Se mide que la presión sea igual o mayor al desnivel geométrico. Si no es así, la bomba no arrancará.
• Válvula de Corte (Enclavamiento): Se verifica que la válvula de corte esté cerrada para limitar la sobreintensidad de arranque en el caso de las bombas centrífugas y de flujo mixto. En el caso de las de flujo axial, debe estar abierta. Si no se cumplen estas condiciones, la bomba no arrancará.
• Presión Mínima Manométrica (Protección): Se controla la presión en el colector de impulsión, la cual nunca puede estar por debajo de la presión manométrica. Si cae por debajo, la bomba se detiene.

Estas comprobaciones son comunes a todas las instalaciones.