Lista de verificación del usuario final para pruebas de rendimiento de bombas centrífugas
Ya sea que una bomba sea nueva, usada y modificada recientemente, o recién renovada con una misión de servicio crítica, los usuarios finales especifican rutinariamente pruebas de aceptación del rendimiento hidráulico para garantizar el rendimiento de la bomba. Las pruebas de rendimiento pueden ser complejas y deben tener en cuenta una multitud de variables.
Los diseños de bucle de prueba pueden variar tanto en el diseño del sistema como en la selección de instrumentación. La imagen 1 muestra un ejemplo de un circuito de prueba vertical a cielo abierto utilizado para probar bombas verticales grandes y de alta capacidad; sin embargo, los diseños de bucle de prueba varían mucho en la industria.
Las aplicaciones de bombas pueden representar una amplia gama de requisitos de tolerancia para flujo, cabeza, eficiencia, potencia de frenado (BHP) y cabeza de succión positiva neta requerida (NPSHR). Por estas razones, la industria de bombas adoptó estándares de prueba que se utilizan para detallar la metodología para probar bombas centrífugas y definir si una bomba ha cumplido con las especificaciones de rendimiento.
Imagen 1. Un ejemplo de un circuito de prueba vertical a cielo abierto utilizado para probar bombas verticales grandes y de alta capacidad (Imágenes y gráficos cortesía de Rotating Equipment Repair Inc.)
El usuario final debe asegurarse de que el estándar de prueba, junto con el grado de aceptación, se especifique correctamente desde el principio en el contrato de adquisición, en función de los requisitos específicos del sistema de bombeo.
La siguiente lista de verificación se basa principalmente en las pruebas del Instituto Hidráulico (HI) 14.6-2016, aunque las especificaciones de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) y el Instituto Estadounidense del Petróleo (API) se pueden usar con resultados equivalentes.
Figura 1. Este gráfico muestra las curvas de prueba corregidas para una bomba vertical de una sola etapa.
Los usuarios finales también deben especificar en el contrato de compra si desean que la prueba de aceptación sea presencial o no presencial. Las pruebas presenciadas generalmente tendrán un mayor costo; sin embargo, esta práctica permite que el comprador esté presente durante la prueba y la recopilación de datos, lo que garantiza la integridad de la prueba. Muchas instalaciones de prueba modernas ofrecen testimonio remoto a través de cámaras web y uso compartido de pantalla. Esto elimina los gastos de viaje para el comprador, al tiempo que logra el objetivo de una prueba presenciada.
Para las pruebas presenciadas en el sitio, la siguiente lista de verificación ofrecerá al usuario final una guía útil para garantizar un proceso preciso y exitoso.
Antes de la prueba
❑ Verifique que se hagan las correcciones de elevación necesarias a las lecturas de cabeza. A menos que los manómetros estén ubicados precisamente en las líneas centrales de succión y descarga, se debe hacer una corrección de cabeza para tener en cuenta la diferencia entre la elevación de la línea central de la bomba y la elevación de medición.
Figuras 2. Este gráfico muestra las curvas de prueba sin procesar para una bomba vertical de una sola etapa.
❑ Asegúrese de que haya 10 diámetros de tubería de diámetro interior liso, tubería recta antes y cinco diámetros de tubería después de la instrumentación de medición de flujo. Esto asegura un perfil de velocidad uniforme completamente desarrollado en la sección de medición de flujo.
❑ Verifique que las tomas de presión no estén a menos de dos diámetros de tubería de distancia de las bridas de succión/descarga. Esto asegura un perfil de velocidad uniforme completamente desarrollado en la sección de medición de presión.
Imagen 2. Un transductor de torque que se acopla directamente entre el motor y la bomba.
❑ Confirme que la metodología para calcular el BHP de la bomba cumpla con las expectativas. Si la potencia de entrada del motor se usa junto con la eficiencia de la placa de identificación del motor, asegúrese de que la prueba se realice a la velocidad nominal o probada del motor con una señal eléctrica pura (alimentación de línea). Si el motor se alimenta con un variador de frecuencia (VFD), la eficiencia de la placa de identificación ya no es válida, especialmente a diferentes velocidades. El método más preciso para determinar BHP es un transductor de torque y un tacómetro calibrados. La mayoría de los transductores de par disponibles en el mercado se acoplan directamente entre el motor y la bomba (ver Imagen 2). Están diseñados para proporcionar datos calibrados tanto de par como de revoluciones por minuto (rpm).
❑ Verifique que la velocidad de rotación se mida con precisión con un tacómetro calibrado. El uso de la velocidad nominal del motor para cada punto de flujo dará lugar a imprecisiones. El deslizamiento del motor cambia a medida que cambian las condiciones de carga, moviéndose a lo largo de la curva BHP/torque desde el apagado de la bomba hasta el agotamiento.
❑ Verifique que el agua que se utiliza cumpla con los requisitos de limpieza y cloruro específicamente para bombas construidas con acero inoxidable austenítico para aliviar los problemas de agrietamiento por tensión y corrosión.
Es prudente hacer esto mucho antes de la fecha de la prueba, antes de que la bomba se llene de agua.
❑ Discuta cuántos y qué puntos de flujo se van a probar.La mayoría de las normas especifican un mínimo de cinco puntos de prueba. Sin embargo, el comprador puede elegir que se prueben muchos más puntos para definir mejor la curva de rendimiento. La mayoría de los estándares también especifican dos puntos de prueba requeridos. Un punto de prueba debe tomarse entre -5 y 0 por ciento, mientras que otro debe tomarse entre 0 y +5 por ciento del caudal de garantía. Los puntos de prueba restantes pueden distribuirse uniformemente a lo largo del rango operativo, o a tasas de flujo específicas a pedido del comprador (cierre, flujo mínimo, agotamiento, etc.).
❑ Solicite una sesión informativa de seguridad para discutir todos los peligros potenciales antes de comenzar la prueba. Las pruebas de aceptación del rendimiento hidráulico se realizan con sistemas de tuberías temporales, soportes estructurales móviles personalizados y en presencia de electricidad de alto voltaje/alta corriente. Todas las partes deben tener cuidado para garantizar que la prueba se realice de manera segura.
Durante el examen
❑ Después de la puesta en marcha, asegúrese de que las líneas de medición estén ventiladas o purgadas de todo el aire. Las bolsas de aire o las burbujas pueden causar importantes imprecisiones en la medición.
Imagen 3. La disposición básica de un colector de anillo en dos líneas de prueba separadas.
❑ Para las pruebas de grado 1, asegúrese de que los manómetros estén tomando lecturas de un colector anular que consta de cuatro tomas de presión. La imagen 3 muestra la disposición básica de un colector de anillo en dos líneas de prueba separadas en un circuito de prueba en Sussex, Wisconsin. Antes de tomar cualquier punto de prueba, se debe verificar que el flujo esté libre de remolinos o asimetrías que puedan afectar la precisión de la medición. El procedimiento para verificar esto es simple. Después de la puesta en marcha, consiga un caudal estable en el punto de garantía. Luego se debe aislar cada una de las cuatro tomas de presión, una a la vez, y registrar la lectura de presión. Si una de las lecturas varía en más del 0,5 por ciento de la media aritmética de las mediciones, o en más de 1 vez la cabeza de velocidad en esa sección de medición, se ha identificado un remolino o asimetría. El remolino o la asimetría deben corregirse antes de que se pueda realizar la prueba.
❑ Para las pruebas de bombas verticales en un tajo abierto, verifique que no haya vórtices presentes en la superficie del agua que se extiendan hacia la entrada de la bomba. Dichos vórtices pueden afectar significativamente el rendimiento de la bomba.
❑ Asegúrese de que después de cada cambio en la configuración del flujo, la amplitud de fluctuación de cada parámetro medido sea aceptable dentro de los límites del estándar que se está probando. Este criterio debe cumplirse durante un mínimo de 10 segundos; sin embargo, muchos laboratorios de prueba usarán un valor más conservador de aproximadamente dos minutos en cada punto de flujo antes de tomar un punto de datos.
Después de la prueba
❑ Verifique todos los puntos de datos calculados, incluidos el cabezal dinámico total (TDH), BHP, la eficiencia de la bomba y el NPSHR utilizando los datos sin procesar del instrumento y las ecuaciones publicadas de los estándares de prueba u otro texto de ingeniería confiable. Los datos corregidos para la velocidad nominal y la gravedad específica (SG) también deben verificarse dos veces. Las correcciones se pueden lograr utilizando las leyes de afinidad y la proporción de SG de prueba a SG de campo. Estas correcciones pueden ser significativas y no deben pasarse por alto. Las Figuras 1 y 2 muestran las curvas de prueba sin procesar y corregidas para una bomba vertical de una sola etapa (consulte la página 68). Tenga en cuenta las diferencias entre ellos, específicamente en la eficiencia de bombeo. Prepare una hoja de cálculo de Excel antes de su viaje para que pueda verificar rápidamente los datos calculados después de la prueba.
❑ Revise el certificado de calibración de cada instrumento, que debe incluirse en el informe de prueba certificado final. Asegúrese de que ninguna de las instrumentaciones esté fuera de su intervalo de calibración y que hayan sido calibradas con los estándares trazables del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) del Departamento de Comercio de EE. UU., o con cualquier estándar que su control de calidad considere necesario. Además, verifique que la precisión indicada de cada instrumento sea menor que la incertidumbre máxima permitida del dispositivo especificada en el estándar de prueba.
❑ Confirme que la curva de rendimiento corregida cumpla con los requisitos del contrato de compra, según los valores de tolerancia en el estándar de prueba. Se recomienda realizar esta determinación antes de retirar la bomba del banco de pruebas, en caso de que se requiera una nueva prueba.
Si bien esta lista de verificación debería servir como una herramienta útil para los usuarios finales encargados de especificar y presenciar las pruebas de rendimiento, la responsabilidad de realizar una prueba precisa recae en el laboratorio de pruebas. Aún así, una comprensión superficial de las pruebas de rendimiento y los estándares asociados permite a los usuarios finales garantizar el rendimiento de los equipos al tiempo que proporciona valor al proceso de adquisición/restauración.